Procesado Digital de la Señal

• Horas semanales
• Competencias
• Objetivos
• Contenidos
• Actividades
• Metodología docente
• Método de evaluación
• Bibliografía
• Capacidades previas

Profesorado

Responsable

• Antoni Grau Saldes ( )

Horas semanales

Competencias

Competencias Técnicas

Competencias técnicas comunes

• CT1 - Demostrar conocimiento y comprensión de hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relativas a la informática y a sus disciplinas de referencia.
  • CT1.1B - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB2. Capacidad para comprender y dominar los fundamentos físicos y tecnológicos de la informática: electromagnetismo, ondas, teoría de circuitos, electrónica y fotónica y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
  • CT1.2A - Demostrar conocimiento y comprensión de los conceptos fundamentales de la programación y de la estructura básica de un computador. CEFB5. Conocimiento de la estructura, funcionamiento e interconexión de los sistemas informáticos, así como los fundamentos de su programación.
  • CT1.2B - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB3. Capacidad para comprender y dominar los conceptos básicos de matemática discreta, lógica, algorítmica y complejidad computacional, y su aplicación para el tratamiento automático de la información por medio de sistemas computacionales y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
  • CT1.2C - Interpretar, seleccionar y valorar conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática y su aplicación a partir de los fundamentos matemáticos, estadísticos y físicos necesarios. CEFB1: Capacidad para la resolución de los problemas matemáticos que puedan plantarse en la ingeniería. Aptitud para aplicar los conocimientos sobre: algebra, cálculo diferencial e integral i métodos numéricos; estadística y optimización.
• CT2 - Utilizar de forma apropiada teorías, procedimientos y herramientas en el desarrollo profesional de la ingeniería informática en todos sus ámbitos (especificación, diseño, implementación, despliegue -implantación- y evaluación de productos) de manera que se demuestre la comprensión de los compromisos adoptados en las decisiones de diseño.
  • CT2.3 - Diseñar, desarrollar, seleccionar y evaluar aplicaciones, sistemas y servicios informáticos, y al mismo tiempo asegurar su fiabilidad, su seguridad y su calidad, conforme a principios éticos y a la legislación y la normativa vigente.
• CT5 - Analizar, diseñar, construir y mantener aplicaciones de forma robusta, segura y eficiente, escogiendo el paradigma y los lenguajes de programación más adecuados.
  • CT5.5 - Usar las herramientas de un entorno de desarrollo de software para crear y desarrollar aplicaciones.
  • CT5.6 - Demostrar conocimiento y capacidad de aplicación de los principios fundamentales y de las técnicas básicas de la programación paralela, concurrente, distribuida y de tiempo real.
• CT6 - Demostrar conocimiento y comprensión del funcionamiento interno de un computador y del funcionamiento de las comunicaciones entre ordenadores.
  • CT6.2 - Demostrar conocimiento, comprensión y capacidad de evaluar la estructura y la arquitectura de los computadores, así como los componentes básicos que los conforman.
• CT7 - Evaluar y seleccionar plataformas de producción hardware y software para la ejecución de aplicaciones y de servicios informáticos.
  • CT7.2 - Evaluar sistemas hardware/software en función de un criterio de calidad determinado.

Competencias Transversales

Uso solvente de los recursos de información

• G6 [Avaluable] - Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información del ámbito de la ingeniería informática y valorar de forma crítica los resultados de esta gestión.
  • G6.3 - Planificar y utilizar la información necesaria para un trabajo académico (por ejemplo, para el trabajo de final de grado) a partir de una reflexión crítica sobre los recursos de información utilizados. Gestionar la información de manera competente, independiente y autónoma. Evaluar la información encontrada e identificar las lagunas presentes.

Competencias Técnicas de cada especialidad

Especialidad ingeniería de computadores

• CEC1 - Diseñar y construir sistemas digitales, incluyendo computadores, sistemas basados en microprocesadores y sistemas de comunicaciones.
  • CEC1.1 - Diseñar un sistema basado en microprocesador/microcontrolador.
  • CEC1.2 - Diseñar/configurar un circuito integrado usando las herramientas de software adecuadas.
• CEC2 - Analizar y evaluar arquitecturas de computadores incluyendo plataformas paralelas y distribuidas, y desarrollar y optimizar software para dichas plataformas.
  • CEC2.3 - Desarrollar y analizar software para sistemas basados en microprocesadores y sus interfícies con usuarios y otros dispositivos.
• CEC3 - Desarrollar y analizar hardware y software para sistemas empotrados y/o de muy bajo consumo.
  • CEC3.1 - Analizar, evaluar y seleccionar las plataformas hardware y software más adecuadas para el soporte de aplicaciones empotradas y de tiempo real.
  • CEC3.2 - Desarrollar procesadores específicos y sistemas empotrados; desarrollar y optimizar el software de estos sistemas. 

Objetivos

1. Diferenciar los distintos tipos de sistemas, y definir cuáles son sus características
   Competencias relacionadas: G6.2, CT1.2B,
2. Comprender las características específicas de un procesador DSP respecto un procesador de propósito general
   Competencias relacionadas: CT6.2, CEC3.1, CT1.1B, CT1.2B,
3. Diferenciar los distintos tipos de señales, y definir cuáles son sus características
   Competencias relacionadas: G6.2, CT1.2B,
4. Comprender el significado y beneficios del procesamiento digital de la señal (PDS), y cuáles son las áreas de aplicación más habituales
   Competencias relacionadas: CEC3.2, CEC3.1, G6.2, CT1.1B, CT1.2B,
5. Comprender el fundamentos del proceso de conversión analógico a digital, la interfaz necesaria en un sistema DSP y las limitaciones inherentes de este proceso.
   Competencias relacionadas: CEC3.2, CEC1.2, CT6.2, CEC3.1,
6. Especificar, analizar y determinar los parámetros básico de una interfaz de entrada o salida analógica (adquisición y reconstrucción).
   Competencias relacionadas: CEC1.1, CEC1.2, CEC3.1,
7. Conocer y aplicar la dualidad del dominio tiempo-frecuencia de la señal. Comprender las relaciones existentes entre ambos dominios
   Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, G6.3, CT1.2B,
8. Dominar las diversas alternativas para la implementación de la transformada de Fourier para señales discretas
   Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, CT1.2A, CT1.2C, G6.3, CT7.2, CT5.6, CT1.2B,
9. Reconocer la utilidad de las transformaciones discretas en el campo del PDS, y saber aplicar estas técnicas
   Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, CT1.2A, CT1.2C, G6.3, CT7.2, CT5.6, CT1.2B,
10. Utilizar la transformada z para la representación, análisis y diseño de señales y sistemas discretos
    Competencias relacionadas: CT1.2A, CT1.2C, CT1.2B,
11. Definir las aplicaciones más habituales de la transformada z en los sistemas de PDS
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.1, CT5.6, CT2.3,
12. Conocer y saber aplicar la técnica de la correlación en el ámbito del PDS
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, CT1.2A, CT1.2C, CEC3.1, CT1.2B, CT2.3,
13. Conocer los ámbitos de aplicación de los filtros en los sistemas DSP
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, CT1.2B,
14. Diseñar filtros según los requisitos de la aplicación
    Competencias relacionadas: CEC1.2, CT6.2, CT5.5, CT1.2B,
15. Saber aplicar los filtros FIR y filtros IIR según los requisitos de la aplicación
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CT1.2A, CEC1.2, CT1.2B,
16. Conocer las diferencias en la arquitectura de los DSP de coma flotante y de coma fija
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, CT1.2A, CT1.2C, CEC1.1, CT7.2, CEC3.1, CT5.5, CT5.6, CT1.1B, CT1.2B,
17. Analizar los errores inherentes en los sistemas DSP debidos a la cuantificación y la resolución finita
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CT7.2, CT6.2, CEC3.1, CT1.1B, CT1.2B,
18. Saber utilizar los entornos de desarrollo basados en DSP, por el rápido desarrollo de prototipos
    Competencias relacionadas: CT7.2, CEC3.1, CT5.5, CT2.3,
19. Saber utilizar los paquetes de computación numérica para la simulación, análisis y desarrollo algoritmos en el ámbito del DSP
    Competencias relacionadas: CT5.5, CT1.2B, CT2.3,
20. Saber aplicar las técnicas del DSP en los sistemas de audio
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, G6.3, CEC1.1, CT7.2, CT5.5, CT2.3,
21. Saber aplicar las técnicas del DSP en el ámbito de la imagen
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, G6.3, CEC1.1, CT7.2, CT5.5, CT2.3,
22. Saber aplicar las técnicas del DSP en el ámbito del vídeo
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, G6.3, CT7.2, CT5.5, CT2.3,
23. Aplicar las técnicas de compresión de la información (JPEG, MPEG, ...)
    Competencias relacionadas: CEC3.2, G6.3, CT7.2, CEC3.1, CT5.6, CT2.3,
24. Conocer los componentes básicos de un sistema de procesamiento digital de la señal
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC1.1, CT6.2, CT2.3,
25. Conocer y saber aplicar la técnica de la convolución en el ámbito del PDS
    Competencias relacionadas: CEC2.3, CEC3.2, CT1.2A, CT1.2C, CEC3.1, CT1.2B, CT2.3,

Contenidos

1. Introducción
   - Senyals, sistemes i processat del senyal.
   - Aplicacions del PDS
   - Operadors bàsics en el PDS
   - Arquitectura dels microprocessadors DSP
   - Estructura dels sistemes PDS
   
2. Discretización de señales
   - Mostreig de senyals. Sinusoide mostrejada.
   - Teorema del mostreig.
   - Espectre dels senyals mostrejats.
   - Relació de freqüències continu-discret.
   - Conversió analògic a digital. Quantificacions.
   - Conversió digital a analògic. Reconstrucció.
   
3. Analisis frecuencial de la señal. Transformada de Fourier
   - Aplicaciones. ecualización, filtrado y compresión de audio, imágenes y video.
   - Transformada discreta de Fourier (DFT).
   - Transformada rápida de Fourier (FFT).
   - Transformada inversa de Fourier
4. Transformada Z. Utilización para el procesado de la señal
   - Transformada Z.
   - Transformada Inversa Z.
   - Propietats de la transformada Z.
   - Aplicacions de la transformada Z en el PDS
   
5. Correlación y Convolución
   
   - Correlació creuada i autocorrelació
   - Fast correlation.
   - Convolució. Circular. Deconvolució. Fast linear convolution.
   - Exemples d'aplicacions.
   
6. Filtros digitales
   - Introducció
   - Funció de transferència.
   - Resposta impulsional.
   - Estabilitat.
   - Resposta freqüencial.
   - Estructures.
   - Criteris i procediment pel disseny de filtres digitals
   - Disseny de filtres de resposta impulsional finita
   - Disseny de filtres de resposta impulsional infinita
   - Exemples
   
7. Procesadores para tratamiento de señales
   
   - Arquitectura i tipus
   - Criteris de selecció.
   - Implementació dels algorismes en PDS de propòsit general.
   - PDS de propòsit específic.
   - Sistemes de desenvolupament pel PDS.
   
8. Procesado de señal de audio
   
   Equalització
   Efectes de so
   Compressió
   Sintetitzador de so i veu
   
9. Procesado de images y video
   Formats d'imatges. Compressió
   Efectes d'imatge
   Equalització
   Compressió de vídeo
   

Actividades

Actividad Acto evaluativo

Metodología docente

Método de evaluación

Bibliografía

Básica:

• Digital signal processing: a practical approach - Ifeachor, E.C.; Jervis, B.W, Addison Wesley, 2002. ISBN: 0201596199
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991002462509706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• Digital signal processing - Proakis, J.G.; Manolakis, D.G, Prentice-Hall International, 2007. ISBN: 0131873741
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003270819706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca

Complementaria:

• Digital signal processing and applications with the TMS320C6713 and TMS320C6416 DSK - Chassaing, R, John Wiley & Sons , 2008. ISBN: 9780470138663
  https://discovery.upc.edu/discovery/fulldisplay?docid=alma991003443239706711&context=L&vid=34CSUC_UPC:VU1&lang=ca
• C5515 eZDSP USB stick development tool - Texas Instrument, , .
  http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/tmdx5515ezdsp.html#supportandcommunity

Capacidades previas