Pemprosesan isyarat digital

Pemprosesan isyarat digital atau DSP (digital signal processing) ialah kajian mengenai isyarat dalam bentuk digital dan cara pemprosesan isyarat ini. DSP dan pemprosesan isyarat analog merupakan salah satu bidang pemprosesan isyarat. DSP mempunyai tiga cabang utama: pemprosesan isyarat audio, pemprosesan imej digital dan pemprosesan pertuturan.

Kerana tujuan DSP ialah untuk mengukur atau menapis isyarat analog dunia-sebenar yang berterusan, langkah pertama biasanya ialah menukar isyarat dari bentuk analog kepada digital, dengan menggunakan penukar analog ke digital (ADC). Selalunya, isyarat keluaran yang dikehendaki adalah dalam bentuk analog juga, jadi penukar digital ke analog (DAC) diperlukan.

Algoritma yang diperlukan DSP kadangkala dilakukan oleh komputer khas, yang menggunakan mikropemproses khas yang dipanggil pemproses isyarat digital (juga dipendekkan sebagai DSP). Komputer ini memproses isyarat dalam masa-nyata.

Domain DSP

Dalam DSP, jurutera biasanya mengkaji isyarat digital dalam salah satu domain berikut: domain masa (isyarat satu dimensi), domain ruang (isyarat multidimensi), domain frekuensi, domain autokorelasi dan domain gelombang kecil. Mereka memilih domain untuk memproses isyarat melalui tekaan yang berdasarkan pengetahuan (atau dengan mencuba-cuba) domain manakah yang melambangkan ciri-ciri penting isyarat dengan baik. Satu jujukan sampel daripada alat pengukur memberikan gambaran domain masa atau ruang, manakala penjelmaan Fourier diskret (DFT) memberikan maklumat domain frekuensi, iaitu spektrum frekuensi. Autokorelasi pula ialah korelasi silang isyarat tersebut dengan dirinya sendiri dengan perubahan masa atau ruang.

Pensampelan isyarat

Pensampelan isyarat
Rencana utama: Pensampelan (pemprosesan isyarat)

Dengan peningkatan penggunaan komputer, kegunaan dan keperluan pemprosesan isyarat digital telah bertambah. Untuk menggunakan isyarat analog pada komputer, ia perlu didigitkan dengan menggunakan penukar analog ke digital (ADC). Pensampelan biasanya dilakukan dalam dua tahap, pendiskretan dan pengkuantuman. Pada peringkat pendiskretan, ruang isyarat dibahagikan kepada beberapa kelas setara dan pendiskretan dilakukan dengan menggantikan isyarat tersebut dengan wakil isyarat dari kelas yang berkenaan. Pada peringkat pengkuantuman, nilai wakil isyarat dianggarkan daripada nilai satu set terhad.

Untuk mensampel isyarat analog dengan betul, teorem pensampelan Nyquist–Shannon mesti dipenuhi. Secara ringkas, frekuensi pensampelan harus lebih besar dari dua kali ganda lebar jalur isyarat (dengan syarat ia dituras dengan sesuai). Biasanya, frekuensi yang digunakan jauh lebih besar dari frekuensi minimum ini. Sebuah penukar digital ke analog (DAC) digunakan untuk menukar isyarat tersebut kembali pada analog. Penggunaan komputer digital merupakan faktor utama dalam sistem kawalan digital.

Domain masa dan ruang

Pendekatan pemprosesan yang paling umum dalam domain masa dan ruang ialah penambahan kualiti isyarat masukan melalui proses penurasan. Penurasan amnya terdiri dari penjelmaan beberapa sampel di sekitar sampel isyarat masukan atau keluaran. Terdapat pelbagai cara untuk mecirikan penuras, contohnya:

  • Penuras "linear" merupakan penjelmaan linear sampel masukan. Penuras linear mematuhi syarat tindihan, iaitu jika suatu masukan merupakan gabungan linear diberatkan isyarat yang berbeza, keluarannya juga merupakan gabungan linear diberatkan kepada keluaran setiap isyarat.
  • Penuras "bersebab" (causal) menggunakan cuma sampel terdahulu isyarat masukan atau keluaran, manakala penuras "tak-bersebab" menggunakan sampel akan datang. Penuras tak-bersebab biasanya boleh ditukar menjadi penuras bersebab dengan menambahkan lengah padanya.
  • Penuras "masa tak-berubah" (time-invariant) mempunyai sifat yang tidak berubah dengan masa, penuras lain seperti penuras "suai" berubah dengan masa.
  • Sesetengah penuras adalah "stabil", manakala yang lain tidak. Penuras stabil menghasilkan keluaran yang menjurus ke satu nilai malar dengan masa, atau kekal dalam batasan suatu selang. Penuras tidak stabil menghasilkan keluaran yang mencapah.
Contoh litar penuras IIR
  • Penuras "sambutan impuls terbatas" (FIR) menggunakan cuma isyarat masukan, manakala penuras "sambutan impuls tak terbatas" (IIR) menggunakan kedua-dua masukan dan sampel keluaran terdahulu. Penuras FIR sentiasa stabil, penuras IIR mungkin tidak.

Kebanyakan penuras boleh digambarkan dalam domain-Z (superset domain frekuensi) oleh fungsi pindah. Penuras juga boleh diperikan sebagai persamaan beza, himpunan kutub dan sifar, atau (jika penuras FIR) sambutan impuls atau sambutan langkah. keluaran penuran FIR untuk mana-mana masukan boleh dikira dengan melingkarkan isyarat masukan dengan sambutan impuls. Penuras juga boleh diwakili dengan rajah blok yang kemudian boleh digunakan untuk memperoleh algoritma pemprosesan sampel untuk melaksanakan penuras dengan arahan perkakasan.

Domain frekuensi

Isyarat biasanya ditukar daripada domain masa atau ruang ke domain frekuensi menggunakan transformasi Fourier. Transformasi Fourier menukar maklumat isyarat kepada komponen magnitud dan fasa setiap frekuensi. Selalunya transformasi Fourier ini ditukar ke spektrum kuasa, iaitu magnitud setiap komponen frekuensi dikuasa dua.

Tujuan yang paling biasa untuk analisis isyarat dalam domain frekuensi ialah analisis sifat isyarat. Jurutera boleh mengkaji spektrum frekuensi untuk mendapat maklumat frekuensi mana yang ada di dalam isyarat masukan dan yang mana tiada.

Terdapat beberapa penjelmaan domain frekuensi yang selalu digunakan. Contohnya kepstrum menukar isyarat ke domain frekuensi menggunakan transformasi Fourier, ambil logaritma, dan kemudian mengenakan transformasi Fourier sekali lagi. Ini memperkuat magnitud kecil komponen frekuensi di samping mengekalkan tahap magnitudnya.

Kegunaan

Kegunaan utama DSP ialah dalam pemprosesan isyarat audio, mampatan audio, pemprosesan imej digital, mampatan video, pemprosesan pertuturan, pengecaman pertuturan dan komunikasi digital. Contoh tertentu ialah mampatan audio dan penghantarannya digunakan dalam telefon bimbit digital, pengimbangan bunyi dalam peralatan hi-fi, ramalan cuaca, ramalan ekonomi, pemprosesan data seismos, analisis dan kawalan proses industri, animasi komputer dalam filem, pengimejan perubatan seperti imbasan CAT dan MRI, manipulasi imej, dan kesan audio untuk penguat gitar elektrik. Kegunaan lain ialah penerimaan frekuensi sangat rendah (VLF) menggunakan kad bunyi PC. DSP juga digunakan dalam sistem radar, sonar dan komunikasi.

Pelaksanaan

Pemprosesan isyarat digital biasanya dilaksanakan menggunakan mikropemproses khas seperti MC56000 dan TMS320. Pemproses isyarat digital ini biasanya memproses data menggunakan aritmetik titik tetap, walaupun terdapat juga versi yang menggunakan aritmetik titik terapung dan lebih berkuasa. Untuk sesetengah aplikasi pantas, FPGA boleh digunakan, manakala untuk penggunaan lain, terutamanya dalam kuantiti besar, rekaan ASIC lebih sesuai digunakan. Untuk aplikasi perlahan seperti imbasan nyala, pemproses tradisional yang perlahan seperti mikropengawal sudah cukup.

Bidang berkaitan

Rujukan

Pemprosesan isyarat digital
Teori — Teorem pensampelan Nyquist–Shannon, teori anggaran, teori pengesanan
Sub-bidang — kejuruteraan kawalan | pemprosesan imej digital | pemprosesan isyarat audio | pemprosesan isyarat statistik | pemprosesan pertuturan
Teknik — penjelmaan Fourier diskret (DFT) | penjelmaan Fourier diskret-masa (DTFT) | penjelmaan bilinear | penjelmaan-Z, penjelmaan-Z lanjutan
Pensampelan — oversampling | undersampling | downsampling | upsampling | aliasing | penuras anti-aliasing | kadar pensampelan | kadar/frekuensi Nyquist
Kotak ini:

Read other articles:

Saint Lawrence Seaway

Saint Lawrence SeawaySaint Lawrence SeawayStati Canada Stati Uniti SuddivisioniQuebec Suddivisioni (2)Ontario Suddivisioni (3)New York Lunghezza600 km Modifica dati su Wikidata · Manuale Le chiuse di Eisenhower a Massena stato di New York. La Saint Lawrence Seaway Saint Lawrence Seaway, il canale di navigazione separato a Montréal. La Saint Lawrence Seaway (via marittima San Lorenzo) è un sistema di chiuse e canali, in Canada e negli Stati Uniti, che consente alle navi ocean...

 

Jarak Levenshtein

Dalam teori informasi, linguistik, dan ilmu komputer, jarak Levenshtein adalah metrik untuk mengukur perbedaan antara dua barisan. Secara informal, jarak Levenshtein antara dua kata adalah jumlah minimum perubahan karakter (penyisipan, penghapusan, atau penggantian) yang diperlukan untuk mengubah satu kata menjadi kata lainnya. Jarak ini dinamai dengan nama matematikawan Soviet Vladimir Levenshtein, yang mempertimbangkan jarak ini pada tahun 1965.[1] Jarak levenshtein juga dapat diseb...

 

Calvin Coolidge

President of the United States from 1923 to 1929 For the Vermont state representative, see Calvin Galusha Coolidge. John Calvin Coolidge redirects here. For his father, see John Calvin Coolidge Sr. Calvin CoolidgeCoolidge in 191930th President of the United StatesIn officeAugust 2, 1923 – March 4, 1929Vice President None (1923–1925)[a] Charles G. Dawes(1925–1929) Preceded byWarren G. HardingSucceeded byHerbert Hoover29th Vice President of the United StatesIn off...

Piringan protoplanet

Cakram protoplanet di Nebula Orion. Piringan protoplanet atau cakram protoplanet adalah semacam piringan akresi yang terbentuk di sekitar bintang muda berjenis T Tauri atau Herbig-Haro. Piringan protoplanet juga bisa dianggap sebagai piringan akresi untuk bintang itu sendiri. Istilah akresi di sini tidak sama dengan akresi dalam pembentukan planetisimal. Planet-planet di Tata Surya awalnya terbentuk dari piringan protoplanet yang mengitari Matahari muda. Melalui proses yang melibatkan tarikan...

 

العلاقات الإيرانية السورينامية

العلاقات الإيرانية السورينامية إيران سورينام   إيران   سورينام تعديل مصدري - تعديل   العلاقات الإيرانية السورينامية هي العلاقات الثنائية التي تجمع بين إيران وسورينام.[1][2][3][4][5] مقارنة بين البلدين هذه مقارنة عامة ومرجعية للدولتين: وجه المق...

 

Georgina Mace

Georgina Mace Georgina Mace lahir di London (Inggris) pada tahun 1953. Pada tahun 1976, ia memperoleh gelar sarjana bidang zoologi di Universitas Liverpool. Tiga tahun kemudian, ia dianugerahi gelar Ph.D di Universitas Sussex untuk studi ekologi evolusioner mamalia kecil. Mace kemudian meneliti dampak kawin sedarah pada populasi hewan di kebun binatang di Institusi Smithsonian Amerika Serikat. Pada tahun 2000, ia menjadi direktur ilmiah Institut Zoologi di London. Pada tahun 2006, ia diangkat...

Convex body

Non-empty convex set in Euclidean space A dodecahedron is a convex body. In mathematics, a convex body in n {\displaystyle n} -dimensional Euclidean space R n {\displaystyle \mathbb {R} ^{n}} is a compact convex set with non-empty interior. Some authors do not require a non-empty interior, merely that the set is non-empty. A convex body K {\displaystyle K} is called symmetric if it is centrally symmetric with respect to the origin; that is to say, a point x {\displaystyle x} lies in K {\displ...

 

Western Mass Pioneers

Soccer clubWestern Mass PioneersFull nameWestern Mass PioneersNickname(s)PioneersFounded1998; 26 years ago (1998)StadiumLusitano StadiumLudlow, MassachusettsCapacity3,000OwnerCelso CorreiaHead CoachFederico MolinariLeagueUSL League Two20232nd, Northeast DivisionPlayoffs: Conference QuarterfinalsWebsiteClub website Home colors Away colors Western Mass Pioneers is an American soccer team based in Ludlow, Massachusetts, United States. Founded in 1998, the team plays in USL Lea...

 

Северный морской котик

Северный морской котик Самец Научная классификация Домен:ЭукариотыЦарство:ЖивотныеПодцарство:ЭуметазоиБез ранга:Двусторонне-симметричныеБез ранга:ВторичноротыеТип:ХордовыеПодтип:ПозвоночныеИнфратип:ЧелюстноротыеНадкласс:ЧетвероногиеКлада:АмниотыКлада:Синапси...

2020年夏季奧林匹克運動會波蘭代表團

2020年夏季奥林匹克运动会波兰代表團波兰国旗IOC編碼POLNOC波蘭奧林匹克委員會網站olimpijski.pl（英文）（波兰文）2020年夏季奥林匹克运动会（東京）2021年7月23日至8月8日（受2019冠状病毒病疫情影响推迟，但仍保留原定名称）運動員206參賽項目24个大项旗手开幕式：帕维尔·科热尼奥夫斯基（游泳）和马娅·沃什乔夫斯卡（自行车）[1]闭幕式：卡罗利娜·纳亚（皮划艇）&#...

 

أوشو

أوشو (بالهندية: रजनीश चन्द्र मोहन जैन)‏    معلومات شخصية اسم الولادة تشاندرا موهان جاين الميلاد 11 ديسمبر 1931(1931-12-11)كوجوادا، ولاية بهوبال، الهند البريطانية (الأن ماديا براديش، الهند) الوفاة 19 يناير 1990 (58 سنة) (العمر 58)بونه، ماهاراشترا، الهند سبب الوفاة قصور الق�...

 

Claude Lecourbe

French general (1759–1815) Portrait by Jean-Urbain Guérin, 1802 Claude Jacques Lecourbe (French pronunciation: [klod ləkuʁb]; 22 February 1759 – 22 October 1815) was a French general during the French Revolutionary and Napoleonic wars. Biography Claude-Jacques Lecourbe, lieutenant-colonel of the 7th Jura Battalion, by Esprit-Aimé Libour (1834) Lecourbe was born in Besançon, Franche-Comté, on 22 February 1759, the son of Claude Guillaume Lecourbe, a cavalry officer, and Marie...

Michael J. D. Powell

Applied mathematician (1936–2015) Michael PowellFRS FAABornMichael James David Powell(1936-07-29)29 July 1936LondonDied19 April 2015(2015-04-19) (aged 78)[2]EducationFrensham Heights SchoolEastbourne CollegeAlma materUniversity of Cambridge (BA, ScD)[3]Known forPowell's methodDavidon–Fletcher–Powell formulaAwardsNaylor Prize and LectureshipScientific careerFieldsNumerical analysisOptimizationApproximation[1]InstitutionsUniversity of Cambridge W...

 

Domeland Wilderness

Protected wilderness area in California, United States Domeland WildernessIUCN category Ib (wilderness area)Domeland Wilderness from Bald Mountain, summer 2007.LocationTulare / Kern counties, California, USANearest cityPorterville, California/ Ridgecrest, CaliforniaCoordinates35°53′00″N 118°12′33″W / 35.88333°N 118.20917°W / 35.88333; -118.20917Area130,081 acres (526.42 km2)Established1964Governing bodyU. S. Forest Service, Bureau of Land Man...

 

Shanghai Conservatory of Music

Music school in Shanghai, China Shanghai Conservatory of Music上海音乐学院TypePublicEstablished27 November 1927; 96 years ago (1927-11-27)PresidentLiao ChangyongLocationShanghai, ChinaWebsiteshcmusic.edu.cn Shanghai Conservatory of MusicSimplified Chinese上海音乐学院Traditional Chinese上海音樂學院TranscriptionsStandard MandarinHanyu PinyinShànghǎi Yīnyuè Xuéyuàn The Shanghai Conservatory of Music (SHCMusic) is a municipal public college in S...

Watagans National Park

Protected area in New South Wales, AustraliaWatagans National ParkNew South WalesIUCN category II (national park) Land Mullet at Watagans National ParkWatagans National ParkCoordinates33°00′18″S 151°23′35″E / 33.00500°S 151.39306°E / -33.00500; 151.39306Established1999Area77.51 km2 (29.9 sq mi)Managing authoritiesNational Parks and Wildlife Service (New South Wales)WebsiteWatagans National ParkSee alsoProtected areas ofNew South Wales Wataga...

 

Poaching

Illegal hunting of wildlife For other uses, see Poaching (disambiguation). Illegal hunting redirects here. For making hunting illegal, see Hunting ban. Poacher redirects here. For other uses, see Poacher (disambiguation). The Poacher by Frédéric Rouge (1867–1950) Part of a series onEnvironmental law Pollution control law Environmental impact assessment Air quality law Water quality law Waste management law Environmental cleanup law Natural resources law Species protection Water resources ...

 

Điện ảnh Ý

Điện ảnh Ý là nền nghệ thuật và công nghiệp điện ảnh của Ý. Cùng với điện ảnh Pháp, điện ảnh Ý là một trong những nền điện ảnh lâu đời nhất thế giới và là trụ cột của ngành công nghiệp điện ảnh châu Âu. Ý và Pháp cũng là hai quốc gia dẫn đầu về số Giải Oscar cho phim ngoại ngữ hay nhất, vượt xa các nền điện ảnh lớn khác. Lịch sử Những năm đầu Chỉ vài tháng sau ...

Monisme

Pour les articles homonymes, voir Monisme (homonymie). Autoportrait subjectif du physicien et philosophe moniste Ernst Mach, censé illustrer l'unité du « moi » et du monde. Le monisme est la position philosophique qui affirme l'unité indivisible de l'être. Dans son expression moderne, il soutient l'unicité de la substance qui compose l'univers. L'unité fondamentale du cosmos ou de l'univers y rend la matière et l'esprit indissociables. Le monisme s'oppose donc aux concepti...

 

Henry the Fowler

King of East Francia (919–936); Duke of Saxony (912–936) Heinrich der Vogler redirects here. For the minstrel and poet, see Heinrich der Vogler (poet). This article includes a list of general references, but it lacks sufficient corresponding inline citations. Please help to improve this article by introducing more precise citations. (May 2019) (Learn how and when to remove this message) Henry the FowlerHenry's seal from a document of 30 March 925. He is portrayed as a warrior, with a spea...