ZDK_10 Teorie signálů a soustav

Filozofická fakulta
jaro 2023
Rozsah
2/3/0. 5 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Ing. Radim Číž, Ph.D. (přednášející)
doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D. (pomocník)
Garance
doc. Ing. Kamil Říha, Ph.D.
Ústav hudební vědy – Filozofická fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Jan Karafiát
Dodavatelské pracoviště: Ústav hudební vědy – Filozofická fakulta
Rozvrh
Út 9:00–10:40 VP
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
ZDK_10/01: Út 11:00–12:40 VP
Předpoklady
ZDK_06 Matematika a fyzika
Obecně jsou požadovány znalosti z matematiky a fyziky na středoškolské úrovni. Student by také měl umět derivovat, integrovat, počítat s logaritmy a komplexními čísly, řešit lineární rovnice, pracovat s goniometrickými funkcemi. Vítána je i obecná znalost programování a práce s počítačem.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je poskytnout studentům základní informace o jednorozměrných signálech a systémech se spojitým a diskrétním časem a vysvětlit pojem kmitočtové spektrum signálu, kmitočtová charakteristika systému a princip analogově digitálního převodu a filtrace signálů.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování předmětu schopen: - rozpoznat základní druhy signálů, provádět s nimi základní matematické operace,
- vypočítat a načrtnout kmitočtová spektra periodických signálů,
- vyjmenovat základní vlastnosti systémů a definovat jejich hlavní parametry,
- klasifikovat kmitočtové filtry a vysvětlit princip filtrace signálů,
- vyjmenovat a vysvětlit princip základních analogových modulací,
- porovnat a vyzdvihnout rozdíly mezi signály se spojitým časem a signály s diskrétním časem,
- vysvětlit princip vzorkování a rekonstrukce signálů a popsat funkce jednotlivých bloků A/D a D/A převodníků,
- aplikovat získané znalosti o principech A/D a D/A převodu na konkrétní příklady související s digitalizací audiosignálů,
- matematicky popsat a vysvětlit význam Fourierovy transformace,
- definovat a vypočítat základní charakteristiky náhodného signálu,
- vypočítat výkonovou spektrální hustotu signálů.
Osnova
  • 1. Signály a jejich matematické modely, příklady skutečných signálů.
  • 2. Základní operace se signály.
  • 3. Periodické signály a jejich spektra.
  • 4. Systémy a jejich parametry.
  • 5. Signály se spojitým časem a filtrace signálů.
  • 6. Analogové modulace.
  • 7. Vzorkování signálů se spojitým časem a A/D převod.
  • 8. D/A převod a rekonstrukce signálu.
  • 9. Signály s diskrétním časem.
  • 10. Fourierova transformace diskrétních signálů.
  • 11. Náhodné signály a jejich popis, teorie pravděpodobnosti.
  • 12. Výkonová spektrální hustota a její výpočet.
  • 13. Systémy s diskrétním časem.
Literatura
    povinná literatura
  • OPPENHEIM, Alan V. - WILLSKY, Allan S.: Signals and systems. 2nd ed., Pearson, 2014, ISBN 978-1-292-02590-2
  • CHAPARRO Luis - AKAN Aydin: Signals and Systems using MATLAB. 3rd ed., Elsevier Science Publishing. ISBN 978-0128142042
  • Signals & systems for dummies. Edited by Mark Wickert. Hoboken, NJ: Wiley, 2013, xvi, 366 p. ISBN 9781118475836. info
  • NEVŘIVA, Pavel. Analýza signálů a soustav. 1. vyd. Praha: BEN-technická literatura, 2000, 671 s. ISBN 8073000040. info
Výukové metody
Výuka zahrnuje přednášky a počítačová cvičení. Na přednáškách je vysvětlována teorie s pomocí simulačních modelů v programu MATLAB-SIMULINK a ukázek řešení vzorových příkladů. Software MATLAB je využíván také v počítačových cvičeních. Ta jsou zaměřena na řešení praktických problémů z oblasti zpracování signálů.
Metody hodnocení
Výsledné hodnocení závisí na celkovém součtu bodů získaných za počítačová cvičení a písemnou zkoušku. Student může získat:
- až 30 bodů za všechna počítačová cvičení, přičemž body student získává za správně provedené úkoly na jednotlivých cvičeních a správně zodpovězené otázky ze závěrečného testu,
- až 70 bodů za zkoušku, která je povinná, má písemnou formu a k jejímu složení jsou připuštěni pouze studenti, kteří předtím získali zápočet. Pokud má zkoušející problém vyhodnotit odevzdaný výstup písemné zkoušky, může studentovi ústně položit doplňující otázky.
Zápočet je udělen těm studentům, kteří absolvovali alespoň ¾ z celkového počtu počítačových cvičení a závěrečný test.
K úspěšnému zvládnutí předmětu je potřeba získat nejméně 50 bodů.
Informace učitele
V kombinované formě studia bude docházet k průběžnému hodnocení získaných znalostí formou testů. Studijní příprava na testy bude probíhat formou samostudia (viz studijní materiály) s možností konzultací.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2022, jaro 2024, jaro 2025.