Processamento Digital de Sinal

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Cursos: Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e Licenciatura em Engenharia Informática 
Ano lectivo: 2002/2003
Ano: 4º ano, 1º semestre 
Escolaridade: 2 horas de aula teórica + 2 hora de aula prática por semana 
Docentes
Aulas teóricas
Francisco José de Oliveira Restivo, Professor Associado da FEUP
Aulas práticas
João Paulo Coelho, Assistente do IPB
Alunos (se não estiverem nesta lista, avisem-me)

Trabalhos de casa
Está aqui o sexto trabalho de casa. Para ser resolvido em duas páginas, no máximo, e até ao dia 6 de Janeiro de 2003.
Encontrará aqui os trabalhos nº 1 (resolução), nº 2 (anexo, resolução), nº 3 (ficheiro MATLAB, v2, resolução), nº 4, nº 5 (ficheiro MATLAB) e nº 6.
Sites!
Visitem estes dois sites: Educational Matlab GUIs e Educational Software/Demos/Visualization.
DADiSP
Podem obter aqui o software DADiSP 2000 Students Edition, da DSP Development Corporation.
Objectivos
Introdução ao estudo da disciplina de Processamento Digital de Sinal, seus conceitos e instrumentos básicos, e suas aplicações fundamentais: análise espectral e filtragem digital.
Programa
Processamento Digital de Sinal: Conceitos Básicos; Vantagens do PDS; Microprocessadores de Sinal; Bibliografia.
Sinais e Sistemas Discretos: Definições; Propriedades dos Sistemas Lineares e Invariantes; Equações às Diferenças; Representação no Domínio das Frequências; Transformada de Fourier de um Sinal Discreto; Propriedades.
Amostragem de Sinais Contínuos: Teorema da Amostragem; Aliasing; Reconstrução de um Sinal Amostrado; Interpolação; Decimação; Conversão Fraccionária da Frequência de Amostragem; Processamento Multirate; Conversão A/D e D/A; Oversampling.
Transformada em z: Definição; Região de Convergência; Inversão da Transformada em z: Método da Divisão; Método da Decomposição em Fracções Simples; Integral de Linha; Propriedades.
Sistemas Lineares e Invariantes: Resposta em Frequência; Função de Transferência; Relações Amplitude-Fase; Sistemas Passa-Tudo; Sistemas de Fase Mínima e de Fase Linear.
DFT - Transformada de Fourier Discreta: Sinais Discretos Periódicos; Amostragem nos Domínios do Tempo e da Frequência; Definição; Propriedades da DFT; Reconstrução da Transformada em z. Síntese por Amostragem da Resposta em Frequência. Convolução Linear Utilizando a DFT: Método Overlap-Add; Método Overlap-Save.
Filtros Digitais: Introdução; Projecto de Filtros Digitais do Tipo IIR: Método da Invariância da Resposta Impulsional; Transformação Bilinear; Projecto de Filtros Digitais do Tipo FIR: Método da Janela; Aproximações Óptimas.
Sinais Discretos Aleatórios: Definições Básicas, Processos Aleatórios Estocásticos, Processos Ergódicos e Estimativa Prática de Médias. Exemplos. Representação de Fourier de Sinais Aleatórios Estacionários, Resposta de um Sistema LIT a um Sinal Aleatório, Correlação Cruzada entre uma Sequência Aleatória de Entrada e a Saída Correspondente de um Sistema LIT.
Caracterização de Sistemas LIT nas Frequências: Filtros Selectivos em Frequência, Distorção de Fase e Atraso de Grupo, Sistema Inverso. Sistemas do Tipo Passa-Tudo, Sistema de Fase Mínima e de Fase Máxima. Sistemas de Fase Linear: Sistema FIR do Tipo 1, 2, 3 e 4, Localização dos Zeros para Sistemas de Fase Linear, Relação entre Filtros FIR de Fase Linear, Mínima e Máxima.
Cálculo da Transformada Discreta de Fourier: Cálculo Directo, Cálculo Eficiente, o Algoritmo FFT com Decimação no Tempo (FFT-DIT), Programação do Algoritmo FFT-DIT. O Algoritmo FFT com Decimação na Frequência, Particularidades de Implementação. O Cálculo da IDFT através da DFT, Cálculo Eficiente da DFT de Sinais Reais.
Estruturas para a Realização de Sistemas Discretos: Estruturas em Cascata e em Paralelo para a Realização de Sistemas IIR, Estruturas Transpostas, Estruturas de Realização de Sistemas FIR e de Sistemas FIR de Fase Linear. Exemplos.
Metodo de ensino
Aulas teóricas
As aulas teóricas têm por objectivo a exposição detalhada da matéria e a resolução de problemas ilustrativos, mas essencialmente constituem a melhor oportunidade para a interacção com o professor, aspecto essencial do ensino presencial. Os alunos são encorajados desde o primeiro dia a utilizar as aulas teóricas como foro de discussão da matéria da disciplina.
Aulas práticas
As aulas práticas têm por objectivo a resolução de exercícios necessários à compreensão clara da matéria.
Trabalhos individuais

Os trabalhos de casa, em número de seis, facultativos, para serem resolvidos individualmente, nos prazos indicados, constituem uma oportunidade para o estudo atempado da matéria e sua assimilaçao, permitindo ainda o contacto com uma ferramenta de simulação (MATLAB).
Método de avaliação
A avaliação é distribuída com exame final, nos termos das normas gerais de avaliação em vigor.
Frequência
Os alunos que não excederem o limite de faltas obtêm frequência.
Os alunos que tiverem realizado trabalhos individuais obtêm uma classificação de frequência (F), dada pela soma das classificações obtidas nos trabalhos realizados ao longo do semestre, dividida por seis.
Classificação

O exame final consta de uma prova escrita com a duração de 2 horas, sem consulta de apontamentos, para além do formulário da disciplina.
A classificação final (C) será obtida adicionando à classificação da prova escrita (E) um bónus de acordo com a classificação de frequência, se existir

        C = E + 0.3F(1 - 0.05E).

O bónus varia entre 0 e 6 valores, conforme a figura ao lado ilustra.
Melhoria de classificação
A melhoria de classificação realiza-se segundo os mesmos moldes da classificação final. A classificação de frequência não é susceptível de melhoria.
Textos de Apoio

O livro de texto recomendado é

Os textos seguintes destinam-se a facilitar o estudo desta disciplina Outros excelentes livros de referência são Outros livros que poderão ser utilizados para o estudo desta disciplina são
  • R. Kuc, Introduction to Digital Signal Processing, McGraw-Hill (1988)
  • D. J. DeFatta, J. G. Lucas, W. S. Hodgkiss, Digital Signal Processing: A System Design Approach, Wiley (1988).
Os dois livros a seguir marcaram o estabelecimento de PDS como uma disciplina científica própria, e são leitura obrigatória para o seu estudo mais aprofundado
  • A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Digital Signal Processing, Prentice-Hall (1975)
  • L. R. Rabiner, B. Gold, Theory and Application of Digital Signal Processing, Prentice-Hall (1975).
Finalmente, aos interessados na implementação de sistemas discretos, recomenda-se
  • Inmos, The Digital Signal Processing Databook, Inmos (1989)
  • I. Ahmed, ed., Digital Control Applications with the TMS320 Family, Texas Instruments (1991)
  • C. S. Burrus et al., Computer-Based Exercises for Signal Processing Using MatLab, Prentice-Hall (1994).
  • C. Marven, G. Ewers, A Simple Approach to Digital Signal Processing, Texas Instruments (1994)
  • Texas Instruments, TMS320C3x Users's Guide, Texas Instruments (1997)
Exames
Exame de 2003-01-18 e respectiva solução.
Exame de 2003-02-01 e respectiva solução.
Outras informações

Aqui, pode experimentar a minha DSP Machine v2.1. Se gostar, diga-me.
E pode consultar a minha colecção de links na Internet.
E na altura própria poderá também ver as últimas classificações obtidas na disciplina.

Exames na FEUP

Exame de 97-01-06 e respectiva solução.
Exame de 97-01-27 e respectiva solução.
Exame de 97-02-12 e respectiva solução.
Exame de 98-01-05 e respectiva solução.
Exame de 98-01-26 e respectiva solução.
Exame de 98-02-09 e respectiva solução.
Exame de 99-01-05 e respectiva solução.
Exame de 99-01-26 e respectiva solução.
Exame de 99-02-09 e respectiva solução.
Exame de 99-03-26 e respectiva solução.
Exame de 00-01-07 e respectiva solução.
Exame de 00-01-27 e respectiva solução.
Exame de 00-02-10.
Exame de 02-01-11 e respectiva solução.
Exame de 02-01-25.
Exame de 02-02-08.

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Página criada por Francisco J. Restivo. Modificada pela última vez em 2002-10-06.