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Processamento Digital de Sinal

José Vieira e Ana ToméDepartamento de Electrónica,

Telecomunicações e InformáticaUniversidade de Aveiro

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Processamento Digital de Sinal

O que é?Para que serve?Porquê eu?O que vou aprender?

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Processamento Digital de Sinal em Tempo Real

ADC DSP DAC01001001.. 110110011..

CLK

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Conversão Analógico Digital

LPFb bits

x(t)

fa

A/DxL(t) xq(n)

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Vantagens dos sistemas de PDS

• Funcionamento repetível• O processamento de um sinal digital pode ser decomposto numa

sequência de operações elementares:• Somas, produtos e deslocações da dados

• Não sofre da variabilidade inerente aos componentes analógicos• Flexibilidade

• Na maior parte dos casos os algoritmos de PDS são realizados recorrendo a software

• Para realizar um algoritmo diferente basta usar outro programa• Podem-se construir sistemas de processamento digital muito

complexos

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Para que serve oProcessamento Digital de Sinal?

Os DSPs à nossa volta

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Aplicações do PDS

• Processamento de voz• Compressão de voz• Reconhecimento de

Voz• Identificação do orador• Síntese de Voz• Cancelamento de Eco• Localização do orador

8

Aplicações de PDS

• Processamento de áudio• Compressão (MP3)• “Surround”

• Processamento de imagem• Compressão de imagem (MPEG, JPEG)• Reamostragem• Detecção de faces• Detecção de movimento

9

Aumento da Dimensão de uma Imagem

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Aumento da Dimensão de uma Imagem

• Repetição do valor dos pixéis

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Aumento da Dimensão de uma Imagem

• Utilização da interpolação para obter a imagem aumentada

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Aplicações do PDS nasComunicações

• Modems• Linha telefónica• Cabo• ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)• Equalizadores de canal• Modulação

• Comunicações móveis• Compressão de voz – ADPCM, GSM (ACELP)• “Beam forming”

• “Software Radio” e “Cognitive Radio”

13

Aplicações do PDS nasComunicações

14

Aplicações de PDS nos PCs

• Codecs de áudio e vídeo• Placas de som

• Síntese de instrumentos• Efeitos áudio: eco, reverberação, etc.• Compressão de sinais áudio• Efeitos 3D

• Discos duros• Controlo do motor• Equalização do canal de gravação• Algoritmos de correcção de erros

15

Aplicações militares do PDS

• Radar• “Synthetic aperture radars”• “Arrays” de antenas

• Sonar• Detecção de obstáculos• Oceanografia

• Controlo de mísseis• Guerra electrónica

16

• Sonar de Baixo Custo

Detecção de Obstáculoscom Ultra-sons

17

Aplicações bio-médicas do PDS

• ECG – Electrocardiograma• Ultrasons (ecografias)• Audição

• Implantes cócleares• Próteses auditivas

• TAC – Tomografia Axial Computarizada• Ressonância Magnética

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Ecografia 4D

19

Implantes Cócleares

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Implantes Cócleares

http://www.hei.org/research/shannon/simulations/

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Aplicações Industriais do PDS

• Controlo de motores eléctricos• Controlo de fontes de alimentação• ABS – Anti-lock Braking System• Controlo de tracção

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O que vou aprender?

•Programa•Conteúdos

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Objectivos de PDS

• Entender a utilidade das transformações lineares e da análise de Fourier em electrónica e telecomunicações.

• Compreender a utilidade dos modelos estocásticos.• Adquirir uma visão integradora do processamento de sinal

determinístico e estocástico e as suas aplicações em electrónica e telecomunicações.

• Saber aplicar estes conceitos para representar eficientemente informação.

• Mostrar que o PDS é uma tecnologia que potencia o desenvolvimento de produtos mais competitivos e “inteligentes”.

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Tópicos das aulas teóricas

• Módulo 1 – Série de Fourier (revisões)• Módulo 2 – Transformada de Fourier e DFT (revisões)• Módulo 3 – Amostragem (revisões)• Módulo 4 – Transformada Z (revisões)• Módulo 5 – Projecto de Filtros Digitais• Módulo 6 - Sistemas Multicadência• Módulo 7 - Bancos de Filtros• Módulo 8 - Sinais Bidimensionais• Módulo 9 - Processos Estocásticos• Módulo 10 - Análise Espectral• Módulo 11 - Mínimos Quadráticos• Módulo 12 - Filtragem Adaptativa

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Avaliação

• Trabalhos Práticos + TPC: 40%• Exame: 60% • Nota mínima de 7 valores no exame e

na prática

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Trabalhos Para Casa

• Objectivo: guiar o estudo dos alunos ao longo do semestre.

• Disponíveis na página www da disciplina.

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Página WWW de PDS

http://www.ieeta.pt/~vieira/pdsLaboratório de Processamento de Sinal

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Bibliografia

• Tomás Oliveira e Silva, "Apontamentos de Processamento Digital de Sinal".

•  Leland B. Jackson, “Signals, Systems and Transforms”, Addison Wesley.

• José M. N. Vieira, "Matlab num Instante".• S. J. Orfanidis, "Introduction to Signal Processing",

Prentice-Hall, 2010.• Prandoni, P. and Vetterli, M., "Signal Processing for

Communications", CRC Press, 2008.• Proakis Manolakis, “Digital Signal Processing”, Prentice

Hall, 2007.

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Eu ouço, e eu esqueçoEu vejo, e eu lembro

Eu faço, e eu compreendo

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