Politechnika Warszawska - Centralny System Uwierzytelniania
Nie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów fonicznych

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ELxxx-MSP-CPSF Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów fonicznych
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Elektronika-dr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane obowiązkowe )-Radiokomunikacja i techniki multimedialne-mgr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 4.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

CPSF

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Studenci po wysłuchaniu wykładu i wykonaniu ćwiczeń laboratoryjnych uzyskują wiedzę teoretyczną i praktyczną z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów fonicznych, głównie sygnałów muzyki, z uwzględnieniem akustycznych zjawisk fizycznych, ograniczeń percepcji słuchowej i efektów psychoakustycznych.

Pełny opis:

Studenci po wysłuchaniu wykładu i wykonaniu ćwiczeń laboratoryjnych uzyskują wiedzę teoretyczną i praktyczną z zakresu cyfrowego przetwarzania sygnałów fonicznych, głównie sygnałów muzyki, z uwzględnieniem akustycznych zjawisk fizycznych, ograniczeń percepcji słuchowej i efektów psychoakustycznych.

Treść wykładu
Sygnały i systemy foniczne (2 g.)Analogowe i cyfrowe sygnały foniczne oraz ich reprezentacje w dziedzinach czasu i częstotliwości. Media pamięciowe. Tor foniczny i typowe operacje na sygnale. Wpływ ograniczeń percepcji słuchowej na projektowanie cyfrowych systemów fonicznych. Porównanie analogowych i cyfrowych systemów fonicznych.

Modulacja kodowo-impulsowa (PCM -pulse-code modulation) (4 g.)
Próbkowanie idealne i rzeczywiste sygnałów fonicznych ograniczonych
pasmowo. Jitter próbkowania. Kwantowanie równomierne (liniowe) i błąd
kwantowania. Szum kwantowania i szum granulacyjny. Stosunek sygnału do
szumu i dynamika. Dithering. Nadpróbkowanie. Kształtowanie widma szumu
kwantowania bez nadpróbkowania.

Modulacja sigma-delta (SDM - sigma-delta modulation) (4 g.)
Modulacja delta i modulacja sigma-delta. Kształtowanie widma szumu kwantowania z nadpróbkowaniem. Kilkubitowe modulatory sigma-delta. Wpływ rzędu modulatora na skuteczność kształtowania widma szumu kwantowania. Problem stabilności. Jitter zegarowy. Zniekształcenia tonalne w modulatorach sigma-delta i zastosowanie sygnału dithera.

Foniczne filtry cyfrowe (2 g.)Filtry bierne i czynne, analogowe i cyfrowe. Filtry cyfrowe NOI i SOI oraz ich właściwości. Zarys metod projektowania filtrów cyfrowych. Cyfrowe filtry decymacyjne i interpolacyjne. Konwertery szybkości próbkowania, synchroniczne i niesynchroniczne. Filtry NOI i SOI spaczone (audio warped digital filters ) i ich zastosowanie.

Foniczne przetworniki analogowo-cyfrowe (a/c) i cyfrowo-analogowe (c/a) (4 g.)Parametry statyczne i dynamiczne przetworników a/c i c/a. Struktury, działanie i właściwości przetworników konwencjonalnych (PCM) oraz sigma-delta (SDM). Zalety i wady stało- oraz miennoprzecinkowej reprezentacji danych cyfrowych.

Kodowanie protekcyjne i kanałowe (2 g.) Źródła błędów, błędy przypadkowe i seryjne. Kodowanie i dekodowanie protekcyjne. Detekcja i korekcja błędów. Kody protekcyjne. Kody proste i złożone. Kodowanie i dekodowanie kanałowe (modulacja i demodulacja cyfrowa). Kody wufazowe.

Transmisja cyfrowych sygnałów fonicznych (1 g.) Podstawowe standardy transmisyjne S/PDIF oraz AES/EBU (AES 3). Sposoby
dystrybucji cyfrowych sygnałów fonicznych. Formaty wielokanałowe (MADI,
ADAT, TDIF i inne).

Kompresja danych fonicznych (2 g.) Bezstratna kompresja danych (predykcja liniowa, kodowanie entropii). Stratna kompresja danych (kodowanie percepcyjne, modele psychoakustyczne, kodowanie w dziedzinach czasu i częstotliwości). Algorytmy kompresji danych fonicznych. Algorytmy silnej kompresji stratnej.

Jitter w systemach audio (1 g.) Rodzaje błędów czasowych. Jitter w dziedzinach czasu i częstotliwości. Jitter próbkowania i jitter
interfejsowy. Jitter zegarowy. Metody pomiaru i redukcji jittera.

Korekcja charakterystyk częstotliwościowych (2 g.)Cyfrowe filtry dolno- i górnoprzepustowe, półkowe, tarasowe oraz parametryczne. Korektory graficzne i parametryczne. Efekty kwantyzacyjne. Banki filtrów. Skalowanie.

Symulacja warunków akustycznych pomieszczeń (2 g.) Pomiar odpowiedzi impulsowej pomieszczenia. Struktura czasowa odbić w
pomieszczeniu. Mody własne pomieszczenia. Symulacja odbić. Systemy
sieci opóźnieniowych.

Dynamiczna regulacja wzmocnienie (2 g.) Typowy system dynamicznej regulacji wzmocnienia (DRC - dynamic range control). Regulacja głośności, miksowanie, panoramowanie. Kompresor i
ogranicznik. Ekspander i bramka szumowa.

Przykłady praktycznych implementacji algorytmów CPSF (2 g.) Zastosowanie procesorów sygnałowych o architekturze harwardzkiej.
Użyteczne bloki konstrukcyjne sprzętowo/programowe. Realizacje
cyfrowych efektów dźwiękowych. oraz dynamicznej obróbki sygnałów.
Wybrane cyfrowe urządzenia i systemy foniczne (zapis i odtwarzanie
danych z mediów pamięciowych, przedwzmacniacze i wzmacniacze cyfrowe,
cyfrowe zwrotnice głośnikowe, itp.)


Zakres laboratorium

  1. Prezentacja nagrań muzycznych zapisanych cyfrowo w różnych
    formatach

  2. Omówienie przetwarzania sygnałów w torze fonicznym od mikrofonu
    do głośnika. Dźwiękowa prezentacja nagrań muzycznych zarejestrowanych w
    różnych formatach cyfrowych i na nośnikach analogowych. Dyskusja na
    temat jakości nagrań.

  3. Projektowanie filtrów cyfrowych o stałej częstotliwości
    próbkowania

  4. Projektowanie fonicznych filtrów o liniowych fazach za pomocą
    programu QEDesign z wykorzystaniem algorytmu Parksa-McClellana. a także
    - obliczenie opóźnień grupowych filtrów, zmiana kwantyzacji
    współczynników filtru i ponowna ocena charakterystyk ze zwróceniem
    uwagi na tłumienie w pasmach zaporowych i falistość w pasmach
    przepustowych.

  5. Projektowanie filtrów cyfrowych o zmiennej częstotliwości
    próbkowania

  6. Projektowanie fonicznych filtrów decymacyjnych i
    interpolacyjnych, służących m. in. do synchronicznej konwersji
    szybkości próbkowania fonicznych sygnałów cyfrowych, z wykorzystaniem
    programu Sample Rate Conversion System v2.2. .

  7. Przetwarzanie i generacja cyfrowych sygnałów fonicznych

  8. Przetwarzanie i generacja sygnałów z zastosowaniem programu Adobe
    Audition 3.0. Badanie wpływu sygnału dithera o wybranej wartości
    międzyszczytowej i funkcji PDF na widmo amplitudowe generowanych
    sygnałów, pomiar jittera w sygnale cyfrowym. Zapoznanie się z metodą
    usuwania szumu i zakłóceń ze starych nagrań.


Poprzedniki
Typ poprzednikaNr poprzednikaKod poprzednikaNazwa poprzednika
Wymagany1103A-TLRTM-ISP-PTDPodstawy techniki dźwiękowej
Zalecany2103C-TLSST-ISP-LCPSLaboratorium cyfrowego przetwarzania sygnałów
Zalecany2103B-TLRTM-ISP-LCPSLaboratorium cyfrowego przetwarzania sygnałów
Zalecany2103A-TLRTM-ISP-PSTAProcesory sygnałowe w technice audio

Literatura:

    Studenci otrzymują materiały wykładowe w formie notatek (na prawach
    rękopisów) do kopiowania oraz dodatkowe materiały uzupełniające.
    Ponadto mogą korzystać z literatury, której wykaz zamieszczono poniżej:

    1. K. Benson, Audio engineering handbook, McGraw Hill, 1988

    2. K. C. Pohlman, Principles of digital audio, McGraw Hill, 2005

    3. U. Zolzer, Digital audio signal processing, John Wiley &
      Sons, 1998

    4. Z. Kulka, A. Libura, M. Nadachowski, Przetworniki a/c i c/a, WKŁ,
      Warszawa, 1987

    5. A. Czyżewski, Dźwięk cyfrowy, AOW EXIT, Warszawa, 1998

    6. W. Skarbek, Multimedia, algorytmy i standardy kompresji, AOW PLJ,
      Warszawa, 1998

    7. J. M. Wojciechowski, Sygnały i systemy, WKŁ, Warszawa, 2008

    8. R. G. Lyons, Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania sygnałów,
      WKŁ, Warszawa, 2010

    9. J. Szabatin, Podstawy teorii sygnałów, WKŁ, Warszawa, 2000

    10. S. W. Smith, Cyfrowe przetwarzanie sygnałów, Wydawnictwo BTC,
      Warszawa, 2007

Metody i kryteria oceniania:

Do ćwiczeń laboratoryjnych (2, 3, 4) są przygotowane odpowiednie instrukcje zawierające podstawowe wiadomości z zagadnienia (lub zagadnień) jakie obejmuje ćwiczenie oraz wymagania dydaktyczne związane z realizacją ćwiczenia. Instrukcje mogą być pobrane przed ćwiczeniem z witryny internetowej Zakładu Elektroakustyki. Przed rozpoczęciem ćwiczenia jest sprawdzany stan przygotowania studentów do ćwiczenia. Ćwiczący mają obowiązek przygotowania wniosków ze zrealizowanego zadania. Zaliczenie co najmniej trzech ćwiczeń jest konieczne do dopuszczenia do egzaminu pisemnego.

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2020-02-22 - 2020-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Marcin Lewandowski
Prowadzący grup: Marcin Lewandowski, Agnieszka Pietrzak
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2019-02-18 - 2019-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Marcin Lewandowski
Prowadzący grup: Marcin Lewandowski, Agnieszka Pietrzak
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2018-02-19 - 2018-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka, Marcin Lewandowski
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2017-02-20 - 2017-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2016-10-01 - 2017-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2016-02-23 - 2016-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2015-10-01 - 2016-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2015-02-23 - 2015-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2014-09-29 - 2015-02-22
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2014-02-24 - 2014-09-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2013-02-20 - 2013-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 42 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 42 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2012-10-01 - 2013-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 48 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Zbigniew Kulka
Prowadzący grup: Zbigniew Kulka
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.