Основи цифрової обробки сигналів
Спеціальність: Видавництво та поліграфія
Код дисципліни: 6.186.00.O.032
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Інформаційні технології видавничої справи
Лектор: д.т.н., професор,Рашкевич Юрій Михайлович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальних:
• Здатність роботи з інформацією (уміння знаходити та аналізувати інформацію з різних джерел)
фахових:
• Здатність застосовувати принципи оброблення, реєстрації, формування, відтворення, зберігання текстової, графічної, звукової та відеоінформації та особливостей її використання для виготовлення друкованих і електронних видань, паковань, мультимедійних інформаційних продуктів та інших видів виробів видавництва та поліграфії.
• Здатність проектувати структуру, конструкцію та дизайн друкованих і електронних видань, паковань, мультимедійних інформаційних продуктів та інших видів виробів видавництва та поліграфії, використовуючи сучасне програмне та апаратне забезпечення, з урахуванням вимог до результату, наявних ресурсів та обмежень.
• Здатність розробляти колірні рішення та формувати гармонійні колірні сполучення для мультимедійної та поліграфічної продукції, здійснювати тонову та колірну корекцію зображень, працювати з системою керування кольором в процесах комп’ютерного та друкарського кольоровідтворення;
• Здатність організовувати колективну роботу з оформлення, перетворення та обробки мультимедійних даних за допомогою офісних додатків та сучасних хмарних сервісів;
• Здатність володіти методами цифрового подання та обробки графічної, звукової та відео інформації.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
• Знати основи теорії дискретних лінійних систем, математичні методи опису цифрових сигналів та систем, основи цифрової фільтрації сигналів, класичні та сучасні методи та інформаційні технології спектрального аналізу сигналів.
• Вміти знаходити основні характеристики цифрових сигналів та систем.
• Вміти використовувати основні методи аналізу та перетворення дискретних сигналів.
У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
• Розуміти принципи і мати навички використання технологій додрукарської підготовки, друкарських та післядрукарських процесів, теорії кольору, методів оброблення текстової та мультимедійної інформації;
• Забезпечувати якість друкованих і електронних видань, паковань, мультимедійних інформаційних продуктів та інших видів виробів видавництва та поліграфії.
• Опрацьовувати текстову, графічну та мультимедійну інформацію з використанням сучасних інформаційних технологій та спеціалізованого програмного забезпечення.
• Здатність проектувати та використовувати наявні засоби інтеграції даних, опрацьовувати дані, що зберігаються у різних системах.
• Здатність до використання програмних та інструментальних засобів для вирішення практичних проблем в області комп’ютерного дизайну.
• Отримання знань для організації комунікаційної взаємодії та вирішення конфліктних ситуацій у процесі формування та реалізації продуктів електронного дизайну, за допомогою сучасних інформаційних, комунікаційних та інноваційних технологій.
• Здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати відповідні рішення;
• Здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи, самостійно приймати рішення, досягати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
• Математичний аналіз
• Дискретна математика
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна " Основи цифрової обробки сигналів " призначена для вивчення студентами теоретичних основ та практичних методів цифрової обробки сигналів.
Опис: Вступ. Утворення цифрових сигналів. Цифрові послідовності. Дискретна згортка. Цифрові лінійні системи з постійними параметрами (ЛПП-системи). Фізична реалізуємість та стійкість ЛПП-систем. Імпульсна та частотна характеристики ЛПП-системи.
Z - перетворення. Властивості Z - перетворення. Зворотне Z - перетворення та методи його обчислення.
Дискретне перетворення Фур”є (ДПФ). Властивості ДПФ. Приклади обчислення ДПФ найбільш широковживаних послідовностей. Алгоритм обчислення зворотного ДПФ.
Співвідношення між неперервними та дискретними системами. Теорема дискретизації. Інтерполяція та проріджування сигналів.
Кругова згортка. Лінійна згортка. Обчислення згорток за допомогою ДПФ. Секціоновані згортки. Методи обчислення секціонованих згорток: перекривання із підсумовуванням, перекривання із нагромадженням.
Швидке перетворення Фур”є ( ШПФ ). Алгоритми ШПФ з основою 2. Алгоритми ШПФ з проріджуванням в часовій та частотній областях.
Єдність алгоритмів ШПФ.Двійково-інверсна перестановка в алгоритмах ШПФ. Алгоритми ШПФ із змішаною основою.
Цифрові фільтри ( ЦФ ): класифікація та структури. Підсилення шумів цифровим фільтром. Розрахунок нерекурсивного згладжувального ЦФ. Приклад дії фільтра.
Інтегрування за допомогою рекурсивних ЦФ. Аналіз основних формул інтегрування.
Явище Гіббса. Згладжування за допомогою формул Ланцоша, Чезаро.
Загальна методика розрахунку нерекурсивних ЦФ. Розрахунок фільтра низьких частот. Розрахунок диференціювальних фільтрів. Алгоритм подвійної фільтрації
Структури цифровий фільтрів
Спектральний аналіз випадкових процесів. Етапи розвитку та класифікація методів. Метод періодограм. Метод Блекмана-Тьюкі.
Основні види та характеристики вагових функцій.
Моделі авторегресії та ковзаючого середнього. Алгоритм Левінсона. Теорема декомпозиції.
Порівняльний аналіз методів спектрального аналізу. Аналіз випадкових процесів. Застосування на практиці. Заключення
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль (ПК) здійснюють під час лабораторних та індивідуально-консультативних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та вмінь студента. ПК проводиться у формі захисту лабораторних робіт (ЛР) під час навчальних занять.
Навчальним планом передбачено проведення семестрового контролю з дисципліни «Основи цифрової обробки сигналів» у формі іспиту.
На екзамен (ЕК) виносяться теоретичні питання, завдання, що потребують творчого підходу та вміння синтезувати отримані знання і застосувати їх при вирішення практичних завдань, за матеріалом, передбаченим робочою навчальною програмою дисципліни. ЕК з навчальної дисципліни складають у письмово-усній формі. Під час усної компоненти викладач фіксує запитання та оцінки відповідей на роботі студента.
Для навчальної дисципліни, з якої передбачено екзамен, підсумкова оцінка виставляється за результатами ПК (лабораторні роботи) та оцінки результатів навчання при проведенні контрольних заходів (екзамену).
Критерії оцінювання результатів навчання: Максимальна оцінка в балах – 100;
Поточний контроль (лабораторні роботи) – 40;
Екзаменаційний контроль (письмова компонента) – 50.
Екзаменаційний контроль (усна компонента) – 10.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. А.Й.Наконечний, Р.А.Наконечний, В.А.Павлиш. Цифрова обробка сигналів: навчальний посібник. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2010. – 368 с.
2. Б.А.Мандзій, Р.І.Желяк. Основи теорії сигналів. - Львів: ВД “Ініціатива”, 2008. – 240 с.
3. S.Mitra, J.Kaiser. Handbook for digital signal processing. N.Y.: Willey interscience publication. – 1993. – 1268 pp.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).