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Einführung in die digitale Signalverarbeitung
Inhalt: Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung, zeitdiskrete Signale und LTI-Systeme, diskrete Faltung, Fourier- und Z-Transformation, DFT, Fensterung, Filterstrukturen, IIR- und FIR-Filter, Filterentwurf (Fenstermethode, bilineare Transformation), Abtastung
Zeitraum und Ort
Vorlesung (3135 L 371)
Wochentag / Zeit: 14.10.2013 - 08.02.2014 , Mo 14-16
Raum: TA 201
Übung (3135 L 372)
Wochentag / Zeit: 17.10.2013 - 15.02.2014 , Do 12-14
Raum: E-N 193
Dozenten und Tutoren
Dozent: Prof. Dr. Stefan Weinzierl
Tutor: Vitali Rotteker
Prüfung
Die Klausur findet am 17.02.2014 in Raum TA 201 um 10:00 Uhr statt.
Zugelassene Hilsmittel: nicht programmierbarer Taschenrechner, DIN A4 einseitig handbeschriebene Formelsammlung.
Zur Klausurvorbereitung eignet sich das Lösen der Aufgaben in der Aufgabensammlung.
Bitte Studenten-/Lichtbildausweis mitbringen.
Die Ergebnisse der Klausur befinden sich hier: Klausurergebnisse.
Eine Wiederholungsklausur findet am 28.04.2014 in Raum TA 201 um 14:00 Uhr (c.t.) statt.
Die Ergebnisse der Nachklausur befinden sich hier: Nachklausurergebnisse.
Eine aktuelle Übersicht über die resultierenden Gesamtnoten aus den vorliegenden Übungs- und Klausurnoten findet sich in folgender PDF: Gesamtnoten
Weitere Informationen
Veranstaltungstyp: Vorlesung und Übung
Umfang: 4 SWS (VL+UE)
Angebot: jedes 2. Semester (immer im WS)
Voraussetzung: Analysis I
Veranstaltungsnummer: 3135 L 371, 3135 L 372
Terminübersicht
| Termin | Mo, 14-16 Uhr (TA 201) | Do, 12-14 Uhr (EN 193) |
|---|---|---|
| 14.10.2013 | Vorlesung | Vorlesung (TA 201) |
| 21.10.2013 | Vorlesung | Übung |
| 28.10.2013 | Vorlesung | Übung |
| 04.11.2013 | Übung | Vorlesung |
| 11.11.2013 | Vorlesung | Übung |
| 18.11.2013 | Vorlesung | Übung |
| 25.11.2013 | Vorlesung | Übung |
| 02.12.2013 | Vorlesung | Übung |
| 09.12.2013 | Vorlesung | Übung |
| 16.12.2013 | Vorlesung | Übung |
| 06.01.2014 | Vorlesung | Übung |
| 13.01.2014 | Vorlesung | Übung |
| 20.01.2014 | Vorlesung | Übung |
| 27.01.2014 | Vorlesung | Übung |
| 03.02.2014 | Vorlesung | Übung |
| 10.02.2014 | Vorlesung | Übung und Klausurvorbereitung |
| 17.02.2014 | Klausur |
Inhalte und Literatur
| Termin | Datum | Inhalt | Skript* |
|---|---|---|---|
| 1. VL | 14.10.2013 | Vorlesungseinführung, Signale | 2.1 |
| 2. VL | 17.10.2013 | Systeme und Systemeigenschaften, LTI-Systeme, Faltungssumme | 2.2, 2.3 |
| 3. VL | 21.10.2013 | Faltung, Eigenschaften von LTI-Systemen | 2.3, 2.4 |
| 4. VL | 28.10.2013 | Differenzengleichungen, Blockschaltbilder, FIR-& IIR-Systeme | 2.5, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 |
| 5. VL | 04.11.2013 | Darstellung im Frequenzbereich, Fouriertransformation | 2.6, 2.7 |
| 6. VL | 11.11.2013 | Eigenschaften der Fouriertransformation, z-Transformation | 2.8, 2.9 |
| 7. VL | 18.11.2013 | z-Transformation, Konvergenzbereich, Pole und Nullstellen, Eigenschaften des Konvergenzbereichs | 3.1, 3.2 |
| 8. VL | 25.11.2013 | Inverse z-Transformation, Eigenschaften der z-Transformation | 3.2, 3.3, 3.4 |
| 9. VL | 02.12.2013 | Analyse von LTI-Systemen: Amplitudengang, Phasengang, Gruppenlaufzeit | 5.1, 5.2, 5.3 |
| 10. VL | 09.12.2013 | DFT | 8.1, 8.4 |
| 11. VL | 16.12.2013 | Eigenschaften der DFT | 8.5, 8.6 |
| 12. VL | 06.01.2014 | Fensterung | 10.1, 10.2, 10.3 |
| 13. VL | 13.01.2014 | FIR-Filter: Filterentwurf mit Fenstermethode, linearphasige FIR, minimalphasige FIR aus IIR-Prototypen | 7.1.2 |
| 14. VL | 20.01.2014 | IIR-Filter: Filterentwurf mit bilinearer Transformation | 5.7.2, 5.7.3, 7.2 |
| 15. VL | 27.01.2014 | Inverse Filter | |
| 16. VL | 03.02.2014 | Abtastung im Zeit- und Frequenzbereich | 4.1, 4.2, 4.3 |
| Kapitel in: *A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, J. R. Buck: Zeitdiskrete Signalverarbeitung, 2., überarbeitete Aufl., Pearson, 2004 | |||
Material und Skripte
Benutzername und Passwort werden in der Vorlesung oder im Tutorium bekanntgegeben.
Als Skript zur Vorlesung dient
A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, J. R. Buck: Zeitdiskrete Signalverarbeitung, 2., überarbeitete Aufl., Pearson, 2004
Weitere empfehlenswerte Sekundärliteratur:
R. G. Lyons: Understanding Signal Processing, 3rd ed., Prentice Hall, 2010
E. C. Ifeachor, B. W. Jervis: Digital Signal Processing - A Practical Approach, 2nd ed., Pearson, 2002
Ergänzend kann das alte Vorlesungsskript EDS verwendet werden.
Zum Nachschlagen mathematischer Grundlagen kann Lineare Algebra für Ingenieure und Analysis für Ingenieure verwendet werden.
Ein
Matlab-Einstieg
sowie weiteres Einführungsmaterial können hier herunterladen werden. Zwei Literaturbeispiele mit wichtigen MATLAB-Übungen und dazugehöriges verfügbares Material (.m Files) im Netz sind diese:
K. D. Kammeyer, K. Kroschel: Digitale Signalverarbeitung, Filterung und Spektralanalyse mit MATLAB-Übungen, 7. Auflage, Vieweg+Teubner, GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2009.
G. Doblinger: MATLAB-Programmierung in der digitalen Signalverarbeitung, J. Schlembach Fachverlag, Weil der Stadt, 2001.
Die .m Files zu diesen Auflagen sind hier und hier verfügbar.
Faltungsanimation mit Matlab
Übungsblätter und Lösungen
| Termin | Datum | Thema | Aufgabe | Lösung |
|---|---|---|---|---|
| 1. UE | 14.10. | Matlab-Einführung I | Mitschrift | |
| 2. UE | 24.10. | Matlab-Einführung II | PDF | Lösung Mitschrift |
| 3. UE | 31.10 | Signale, Systeme und Systemeigenschaften, Faltungsumme | PDF | Lösung Faltungsbeispiel |
| 4. UE | 07.11. | Faltung, Gleitender Mittelwert, Systemeigenschaften, Signalflussgraphen | PDF | Lösung |
| 5. UE | 14.11. | Verarbeitung von Audiodateien und -signalen, Filterprogrammierung, Systemanalyse. | PDF | Lösung Nachtrag zur Linearität rekursiver Systeme |
| 6. UE | 21.11. | Fourier-Reihe, Fourier Transformation und Eigenschaften | PDF | Lösung |
| 7. UE | 28.11. | z-Transformation und Konvergenzbereich | PDF | Lösung Mitschrift |
| 8. UE | 05.12. | z-Transformation und Eigenschaften, Übertragungsfunktion | PDF | Lösung |
| 9. UE | 12.12. | z-Transformation und Übertragungsfunktion, Polynomdivision und Partialbruchzerlegung | PDF | Mitschrift Lösung |
| 10. UE | 19.12. | Analyse und Interpretation von LTI-Systemen - Pole, Nullstellen, Am- plitudengang, Phasengang, Gruppenlaufzeit, Impulsantwort | PDF | PDF |
| 11. UE | 09.01. | Einführung in die Diskrete Fourier-Transformation (DFT), Eigenschaften der DFT | PDF caruso.wav | Lösung Beispielskript aperiodische und zirkuläre Faltung |
| 12. UE | 16.01. | Eigenschaften der DFT, Berechnung der DFT, Inverse DFT | PDF | Lösung |
| 13. UE | 23.01. | FFT, Fensterung | PDF | Mitschrift Lösung |
| 14. UE | 30.01 | Digitale FIR-Filter Filterentwurf, Zusammenfassung und Rückblick | PDF | Grobe Zusammenfassung |
| 15. UE | 06.02. | Prüfungsvorbereitung | Probeklausur 1 | |
| 16. UE | 13.02. | Probeklausur | Probeklausur 2 |
MATLAB Aufgaben
Hierunter sind die MATLAB Aufgaben und das zugehörige Material für das Wintersemester 2013/14 des Kurses EDS zu finden.
| Datum | Beschreibung | Abgabetermin | Benotung |
|---|---|---|---|
| 15.11. | Aufgabenblatt 1(korrekt) Sounddateien | 06.12. | s. unten |
| 16.12. | Aufgabenblatt 2 Biquad Z-Plane Eingabe .m-file | 12.01. | s. unten |
| 23.12. | Aufgabenblatt 3 Sounddateien | 14.02. | Bewertung |