Grunnleggende Signalbehandling .


21 views
Uploaded on:
Category: News / Events
Description
Grunnleggende Signalbehandling. Lars Ersland Medisinsk Teknisk Avdeling Haukeland Sykehus. Innledning. Hva er signalbehandling? - Hva er et signal? - Hva går signalbehandling ut på? Digital signalbehandling - Hva er poenget med digital signalbehandling?
Transcripts
Slide 1

Grunnleggende Signalbehandling Lars Ersland Medisinsk Teknisk Avdeling Haukeland Sykehus

Slide 2

Innledning Hva er signalbehandling? - Hva er et flag? - Hva går signalbehandling ut på? Computerized signalbehandling - Hva er poenget med advanced signalbehandling? - Eksempler på bruksområder

Slide 3

Hva er signalbehandling Fysisk flag er en målbar tidsvarierende parameter som er bærer av informasjon. Et elektrisk flag er for eksempel en tidsvarierende spenning som kan måles med et multimeter. På et gitt tidspunkt har det fysiske signalet en viss størrelse. Denne størrelsen kalles signalverdien og angis i en eller annen måleenhet. Signalverdien må holde seg innenfor et forhåndsdefinert måleområde. Alle fysiske signaler er begrenset i tid, signalverdi, energi og frekvens (båndbredde) Eksempel på fysisk flag: EEG-opptak under epileptisk anfall

Slide 4

Eksempel på fysisk flag: Samplet lyd-flag fra kassett-spiller through lydkort i pc

Slide 5

Enkelt flag Faseforskjøvet cosinussignal y(t) = A cos(  1 + 1 ),  1 = 2f 1 = 2 /T 1 Figuren viser plot av denne funksjonen. Fra grafen kan vi finne amplituden A, perioden T 1 =1/f 1 og fasevinkelen  1 Fra Terje Natås, HiB. Advanced Signalbehandling for Ingeniører,

Slide 6

Frekvensspekteret til cosinus-signalet Hvis vi vet av signalet er cosinusformet, kan vi grafisk uttrykke samme informasjon som to funksjoner – amplituden som funksjon av frekvensen, og fasevinkelen som funksjon av frekvensen. Dette kalles frekvensspekteret til signalet, eller uncovered spekteret . Fra Terje Natås, HiB. Computerized Signalbehandling for Ingeniører, For et enkelt cosinus-flag er det unødvendig å innføre begrepet spekter. Vi skal imidlertid se etter hvert at signaler kan skrives som en total av cosinus-signaler. Vi kan da sette sammen alle enkeltspektrene og få et frekvensspekter som forteller noe om signalets sammensetning.

Slide 7

Frekvensspekter Bølgeformer fra a) stemmegaffel, b) klarinett, c) kornett, alle med frekvensen 440Hz og ca. samme intensitet. Relative intensiteter for de forskjellige harmoniske i spekteret. Vi kan kalle spekteret signalets klang eller farge Fra: Paul A. Tipler, Physics, s.456

Slide 8

Lyden av en piano akkord Figuren viser lyddtrykket som når øret når notene C128, G384 og E640 aktiveres. Relative amplituder og faser er gitt ved: P(t)=1.273 sin2 f 1 t + 0.42 sin2 f 2 t + 0.255 sin2 f 3 t Perioden T1 er 1/128 sec. Oppfattes "lyden" forskjellig Dersom de 3 notene ikke Aktiveres samtidig? Candid S.Crawford, Jr, Waves, mcgraw-slope Book organization, s.57

Slide 9

Frekvensspekter Et flag kan tenkes å våre sammensatt av frekvenskomponenter av en gitt sort. Signalets spekter forteller hvilke frekvenskomponenter signalet består av, og de egenskapene hver komponent har som funksjon av frekvensen. Frekvenskomponentene kan typisk være cosinussignaler med egenskapene abundancy og fase. Kan alså uttrykke et flag enten ved dets tids-funksjon,eller som to reelle frekvensfunksjoner. Vi skal se at en mer kompakt måte å uttrykke de to frekvensfunksjonene på er som en kompleks frekvensfunksjon.(komplekse tall). Amplitudespekteret som viser tonen A (220)Hz på klarinett. (Ken Steiglitz: An advanced flag Processing Primer

Slide 10

Frekvens og tidsdomenet Gjør vi beregninger med tidsfunksjoner arbeider vi i tidsplanet eller tidsdomenet . Tilsvarende arbeider vi i frekvensplanet eller frekvensdomenet hvis vi bruker frekvensfunksjoner. Alle fysiske flag inneholder et endelig antall frekvenskomponenter. Dette uttrykkes ved signalets båndbredde.

Slide 11

Signalbehandling Signalanalyse (flag motel, egenskaper ut) Signalsyntese (flag spesifikasjon hotel, flag ut) Bearbeiding av (flag hotel, flag ut) Kombinasjon/seperasjon av signaler Transmisjon av signaler.

Slide 12

Digital signalbehandling En datamaskin trenger en signalene på computerized shape. Spesielle microcrontrollere er utviklet for advanced signalprosessering, såkalte DSP-brikker (Digital Signal Processing). Enhver CD, DVD eller MP3-spiller vil typisk inneholde en slik DSP-brikke. En generell datamaskin kan også brukes til signalbehandling by means of software engineer som MATLAB, IDL, C, eller andre programmeringsspråk. (kan gi problemer med "constant processering") (hvorfor?)

Slide 13

Fordeler med advanced signalbehandling Garantert oppløsningsevne gitt av antall bit Perfekt reproduserbarhet Ingen komponentdrift pga temperatur, elding osv. Stor fleksibilitet – programendringer kontra maskinvareendringer. Kan utføre oppgaver som er umulig med simple teknikk.

Slide 14

Bruksområder for advanced signalbehandling Måleteknikk Video/audioteknikk Bildebehandling Medisinske anvendelser Telekommunikasjon Militære anvendelser

Slide 15

Asspekter ved signalbehandling Ulike signaltyper Signalegenskaper Elementærfunksjoner Impulsfunksjoner Analog collapsing av to signaler

Slide 16

Signaltyper (endimensjonale) Tidskontinuerlige signaler Tidsdiskrete signaler Amplitudekontinuerlige signaler Amplitudediskrete signaler Et analogt flag er abundancy kontinuerlig og tidskontinuerlig

Slide 17

Kvantisering av analogt flag Amplitudekontinuerlig og tidskontinuerlig flag. (Analoge signaler kan ikke lagres) x(t) x q (t) Kvantiserings krets Amplitudediskret og tidskontinuerlig flag. Analogsignalet kvantisert i 10 nivåer. Det kvantiserte signalet har hele tiden verdien til høyeste kvantiseringsnivå som det overskrider. Fra Terje Natås, HiB. Computerized Signalbehandling for Ingeniører,

Slide 18

Sampling (punktprøving) Samplingskrets x(t) x s (t) R Samplingsignal s(t) x s (t) = x(t)s(t) Fra Terje Natås, HiB. Advanced Signalbehandling for Ingeniører,

Slide 19

Samplet flag Amplitudekontinuerlig og tidsdiskret flag Dersom vi kun tillater et endelig antall mulige amplitudeverdier, blir signalet også amplitudediskret.

Slide 20

Digitalt flag Et digitalt flag er amplitudediskret, tidsdiskret og omkodet til tall

Slide 21

Måleteknikk Vi får nedfolding (associating) når maksimal frekvens i signalet f 0 , er større enn /Ts. Nyquist: 1/Ts > 2 f 0 Nyquist samplings teorem Orginal flag Feil representasjon av flag T s

Recommended
View more...