Inhalt des Dokuments
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: 13.10.2014 - 09.02.2015 , Mo 14-16
Raum: TA 251
Übung (3135 L 372)
Wochentag / Zeit: 16.10.2014 - 14.02.2015 , Do 12-14
Raum: HL 001
Dozenten und Tutoren
Dozent: Prof. Dr. Stefan Weinzierl
Tutor: Vitali Rotteker
Prüfung
Die Klausur findet am 16.02.2015 in Raum TA 251 um 10.00 Uhr statt.
Die Wiederholungsklausur findet am Mo, den 04.05. um 12.00 in TA 251 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
Die Ergebnisse der Wiederholungsklausur (SoSe 2015) befinden sich hier: Klausurergebnisse_2
Die sich daraus ergebenden Gesamtnoten enthält folgende Tabelle: Gesamtnoten
Die Note der Klausur und die Gesamtnote für die drei während des Semesters abgegebenen Übungsblätter werden im Verhältnis 2:1 gewichtet und ergeben die Modul-Note.
Voraussetzungen
Zum Besuch von Vorlesung und Übung ist eine lauffähige Version von MATLAB oder eines freien MATLAB-Clones erforderlich. Günstigste Bezugsquelle für MATLAB ist der Erwerb einer Studenten-Lizenz. Für die digitale Signalverarbeitung ist die Signal Processing Toolbox erforderlich, für AKT Studierende ist zusätzlich die Statistics Toolbox empfehlenswert.
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 251) | Do, 12-14 Uhr (EN 193) |
|---|---|---|
| Vorlesung | Übung | |
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| Vorlesung | Übung | |
| Vorlesung | Übung | |
| Vorlesung | Übung | |
| Vorlesung | Übung und Klausurvorbereitung | |
| Klausur |
Inhalte und Literatur
| Termin | Datum | Inhalt | Skript* |
|---|---|---|---|
| 1. VL | Vorlesungseinführung, Signale | 2.1 | |
| 2. VL | Systeme und Systemeigenschaften, LTI-Systeme, Faltungssumme | 2.2, 2.3 | |
| 3. VL | Faltung, Eigenschaften von LTI-Systemen | 2.3, 2.4 | |
| 4. VL | Differenzengleichungen, Blockschaltbilder, FIR-& IIR-Systeme | 2.5, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 | |
| 5. VL | Darstellung im Frequenzbereich, Fouriertransformation | 2.6, 2.7 | |
| 6. VL | Eigenschaften der Fouriertransformation, z-Transformation | 2.8, 2.9 | |
| 7. VL | z-Transformation, Konvergenzbereich, Pole und Nullstellen, Eigenschaften des Konvergenzbereichs | 3.1, 3.2 | |
| 8. VL | Inverse z-Transformation, Eigenschaften der z-Transformation | 3.2, 3.3, 3.4 | |
| 9. VL | Analyse von LTI-Systemen: Amplitudengang, Phasengang, Gruppenlaufzeit | 5.1, 5.2, 5.3 | |
| 10. VL | DFT | 8.1, 8.4 | |
| 11. VL | Eigenschaften der DFT | 8.5, 8.6 | |
| 12. VL | Fensterung | 10.1, 10.2, 10.3 | |
| 13. VL | FIR-Filter: Filterentwurf mit Fenstermethode, linearphasige FIR, minimalphasige FIR aus IIR-Prototypen | 7.1.2 | |
| 14. VL | IIR-Filter: Filterentwurf mit bilinearer Transformation | 5.7.2, 5.7.3, 7.2 | |
| 15. VL | Inverse Filter | ||
| 16. VL | 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 | 16.10. | Matlab-Einführung I | Mitschrift | |
| 2. UE | 23.10. | Matlab-Einführung II | Blatt 1 | Mitschrift Loesung 1 |
| 3. UE | 30.10 | Signale, Systeme und Systemeigenschaften | Blatt 2 | Loesung 2 |
| 4. UE | 06.11. | Faltung, Gleitender Mittelwert, Systemeigenschaften, Signalflussgraphen | Blatt 3 | Loesung 3 |
| 5. UE | 13.11. | Verarbeitung von Audiodateien und -signalen, Filterprogrammierung, Systemanalyse. | Blatt 4 | Loesung 4 Linearität rekursiver Systeme |
| 6. UE | 20.11. | Fourier-Reihe, Fourier Transformation und Eigenschaften | Blatt 5 | Mitschrift Loesung 5 |
| 7. UE | 27.11. | z-Transformation und Konvergenzbereich | Blatt 6 (korrigiert) | Mitschrift Loesung 6 (korrigiert) |
| 8. UE | 04.12. | z-Transformation und Eigenschaften, Übertragungsfunktion | Blatt 7 | Mitschrift Loesung 7 |
| 9. UE | 11.12. | z-Transformation und Übertragungsfunktion, Polynomdivision und Partialbruchzerlegung | Blatt 8 | Mitschrift Loesung 8 (updated) |
| 10. UE | 18.12. | Analyse und Interpretation von LTI-Systemen - Pole, Nullstellen, Am- plitudengang, Phasengang, Gruppenlaufzeit, Impulsantwort | Blatt 9 | Mitschrift Loesung 9 (korrigiert) |
| 11. UE | 08.01. | Minimalphasensysteme, Zerlegung in Minimalphasensystem und Allpass | Blatt 10 caruso.wav | Mitschrift Loesung 10 |
| 12. UE | 15.01. | Einführung in die Diskrete Fourier-Transformation (DFT), Eigenschaften der DFT Eigenschaften der DFT, Berechnung der DFT, Inverse DFT | Blatt 11 | Mitschrift Loesung 11 |
| 13. UE | 22.01. | FFT, Fensterung | Blatt 12 | Loesung 12 |
| 14. UE | 29.01 | Fensterung, Eigenschaften der DFT in der Praxis | Mitschrift | |
| 15. UE | 05.02. | Prüfungsvorbereitung, Zusammenfassung und Rückblick | Zusammenfassung | |
| 16. UE | 12.02. | Probeklausur | Probeklausur |
MATLAB Aufgaben
Hierunter sind die MATLAB Aufgaben und das zugehörige Material für das Wintersemester 2014/15 des Kurses EDS zu finden.
| Datum | Beschreibung | Abgabetermin | Benotung |
|---|---|---|---|
| 14.11. | Aufgabenblatt 1 Sounddateien | 08.12. | s. Aufgabenblatt 2 |
| 18.12. | Aufgabenblatt 2 IIRBiquad_ZPlaneInput.m | 15.01. | s. Aufgabenblatt 3 |
| 02.02. | Aufgabenblatt 3 Sounddateien Spektrum | 05.03 | Bewertung |
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