งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-1 DSP 10 Multirate Signal Processing การประมวลผลแบบหลายอัตราสุ่ม ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-1 DSP 10 Multirate Signal Processing การประมวลผลแบบหลายอัตราสุ่ม ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-1 DSP 10 Multirate Signal Processing การประมวลผลแบบหลายอัตราสุ่ม ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์

2 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-2 Content ทำไมต้องมีการประมวลผลแบบหลาย อัตราสุ่ม การเปลี่ยนอัตราสุ่มโดยแปลงเป็นสัญญาณ แอนะลอกก่อน การดาวน์แซมปลิ้ง (Downsampling) และ อัพแซมปลิ้ง (Upsampling) เดซิเมชัน (Decimation ) และอินเตอร์ โปเลชัน (Interpolation) การแปลงอัตราสุ่มด้วยเลขไม่เป็นจำนวน เต็ม

3 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-3 ทำไมต้องมีการประมวลผลแบบ หลายอัตราสุ่ม เหตุผล อุปกรณ์ดิจิตอลต่างมาตรฐาน (CD DAT) ทำงานที่ต่างอัตราสุ่มกัน 2. เพื่อลดต้นทุนการผลิต เช่น การทำ Oversampling ใน CD 3. เพื่อลด noise ในย่านความถี่เสียง ( ด้วย การทำ oversampling กับ noise shaping)

4 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-4 Multitrate Signal Processing รวมความถึง Downsampling, Upsampling Decimation Interpolation และ Oversampling Downsampling คือ การลดอัตราสุ่มลง โดยสุ่มจากสัญญาณสุ่มอีกครั้ง Upsampling คือ การเพิ่มอัตราสุ่มขึ้น โดยการใส่ศูนย์ zero padding Oversampling คือ การเพิ่มอัตราสุ่ม ให้ มากกว่า Nyquist frequency

5 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-5 ประโยชน์ของ oversampling ใน CD ตัวกรองต้องชันมากเพื่อกัน Aliasing ตัวกรอง LPF เพื่อลดการใช้ตัวกรองที่มีอันดับสูงๆ ( ราคาแพง ) ความชันน้อยจึง ใช้ตัวกรองที่อันดับต่ำๆ ได้ ( ใช้อุปกรณ์น้อยลง, ราคาถูกลง ) Oversampling Nyquist frequency (f s /2)

6 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-6 Quantization การทำ quantization ทำให้เกิด Noise

7 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-7 Signals: 3 Bit Vs 8 Bit 8 Bit 3 Bit

8 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-8 Quantization Errors: 3 Bit Vs 8 Bit

9 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-9 สเปคตรัมของสัญญาณ “ ซ้อนทับ ” กับ noise ความถี่ไนควิสต์ (f N หรือ f s /2 ) ความถี่สุ่ม f s ความถี่ไนควิสต์ (f N หรือ f s /2 ) ความถี่สุ่ม f s สเปคตรัมของสัญญาณ รบกวนควอนไตซ์ ก)ก) ข)ข) สเปคตรัมของสัญญาณเสียง

10 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-10 Oversampling - Noise shaping ระดับ noise กรณีไม่มี noise Shaper ระดับ noise กรณีมี noise Shaper ย่านความถี่เสียง Noise ถูก “ เลื่อน ” ตำแหน่งไปเหนือย่านความถี่เสียง ใน CD ระบบ MASH (Panasonic) ใช้วงจร third-order noise shaper

11 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-11 การแปลงอัตราสุ่มโดยการแปลง เป็นแอนะลอกก่อน D/AA/D สัญญาณ แอนะลอก สัญญาณ ดิจิตอล f s1 สัญญาณ ดิจิตอล f s2 หาก f s1 < f s2 ก็จะไม่มีปัญหาแต่หาก f s2 < f s1 อาจจะเกิด aliasing ได้

12 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-12

13 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-13 ตัวอย่าง วิธีทำ ลำดับ ถูกจำกัดแถบความถี่ (Bandlimited) ไว้ สัญญาณ นี้ถูก downsampling เพื่อสร้างสัญญาณ จงหาว่า ค่าที่มากสุดของ D ที่จะทำให้ไม่เกิด aliasing ใน y(n) D/AA/D

14 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-14 ความถี่ตัดของระบบ D/A คือ และ ความถี่สุ่ม ดังนั้น หรือความถี่สุ่มของ A/D จะต้องมากกว่า ดังนั้น เพื่อไม่ให้เกิด aliasing 2 เท่าของ

15 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-15 ดังนั้นเมื่อเลือก D =3 จะได้ y(n) เท่ากับ x(n) ( ไม่เกิด aliasing) หากเลือกใช้

16 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-16 Downsampling เป็นการลดอัตราสุ่มลงไป D เท่า

17 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-17 ก่อนและหลัง downsampling dsp_10_2.eps D=2 D=3

18 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-18 ผลตอบสนองความถี่ downsampling dsp_10_3.eps D=2 D=3

19 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-19 Upsampling

20 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-20 ก่อนและหลัง upsampling dsp_10_4.eps I=2 I=3

21 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-21 dsp_10_5.eps I=2 I=3 ผลตอบสนองความถี่ upsampling

22 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-22 ทำไม “ ขนาด ” ผลตอบสนองของ downsampling และ upsampling จึงไม่เท่ากัน ? เราอาจจะมองได้ว่า downsampling คือการ sampling สัญญาณ ถูก sampling มาแล้ว

23 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-23 การ sampling ทำให้ขนาดลดลง D เท่า แต่แบนด์วิทเพิ่มขึ้น D เท่า จากสมการแอลิแอส (aliasing formula) สเกลค่า downsampling sampling

24 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-24 และอาจทำให้เกิด aliasing ได้ เกิด aliasing หาก D=3

25 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-25 เดซิเมชัน (Decimation) LPF ความถี่ตัด เดซิเมเตอร์ (decimator)= downsampler+ ตัวกรองต่ำผ่าน ( แก้ aliasing) อัตราขยาย = 1

26 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-26 อินเตอร์โปเลชัน (Interpolation) LPF ความถี่ตัด อัตราขยาย = อินเตอร์โปเลเตอร์ (interpolator)= upsampler+ ตัวกรองต่ำผ่าน

27 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-27 ความแตกต่างของ upsampling และ Interpolation dsp_10_6.eps upsampling Interpolation

28 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-28 ระบบบันทึกและเล่นกลับของ Compact Disc Decimation filter Interpolation filter PCM Recorder Delta-Sigma Modulator 1-bit ADC Analogue Low pass filter ความถี่สุ่ม 64fs,1 bit fs,20 bit 64fs,1 bit front end Pulse code modulation ฝั่งเล่นกลับ (playback) ฝั่งบันทึก (record)

29 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-29 การแปลงอัตราสุ่มสัญญาณด้วย เลขไม่เป็นจำนวนเต็ม LPF อัตราขยาย = อัตราขยาย = 1 ใช้การ cascade บล็อกอินเตอร์โปเลชัน ด้วย บล็อกเดซิเมชั่น เพื่อให้ได้ อัตราการแปลงที่ไม่เป็นเลขจำนวนเต็ม อัตราสุ่มของ y(n) อัตราสุ่มของ x(n) =

30 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-30 LPF และความถี่ตัดจะเป็นค่าที่น้อยสุด ระหว่าง กับ เมื่อรวมบล็อกตัวกรองทั้งสองจะได้ อัตราขยาย = และ ตัวกรอง LPF ที่ได้จะมี

31 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-31 ตัวอย่าง วิธีทำ หากมีสัญญาณ x(n) ที่ถูกสุ่มมาจาก x a (t) ด้วยความถี่สุ่ม 8 kHz แต่เราต้องการ สัญญาณ y(n) ที่ มีความถี่สุ่ม 10 kHz จาก x(n) จงหาอัตราการแปลงความถี่ เราสามารถ เปลี่ยนอัตราการสุ่มได้ง่ายๆ จาก LPF f sx = 8 kHz f sy =10 kHz LPF มี อัตราขยายเท่ากับ 5 และมีความถี่คัทออฟเท่ากับ เรเดียน ซึ่งไม่เป็นเลขจำนวนเต็ม !

32 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-32 ต้องการถ่ายสัญญาณดิจิตอลจาก CD ลง DAT (Digital Audio Tape) CD มีอัตราสุ่ม 44.1 kHz DAT มีอัตราสุ่ม 48 kHz อัตราการแปลง ตัวอย่าง จงปรับอัตราส่วนการสุ่มสัญญาณเพื่อให้ได้อัตราสุ่มที่ต้องการ

33 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-33 วิธีทำ LPF f scd = 44.1 kHz f sDAT =48 kHz LPF มี อัตราขยายเท่ากับ 160 และมี เรเดียน สำหรับ SACD ก็จะใช้การแปลงอัตราสุ่มเช่นนี้เหมือนกัน ทำได้โดยการคูณอัตราส่วนการสุ่มให้มีค่าสูงๆ และ หา อัตราส่วนที่เป็นจำนวนเต็มที่น้อยที่สุด

34 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-34 Super Audio CD PCM Recorder 1-bit ADC Analogue Low pass filter 64fs,1 bit front end Pulse code modulation ฝั่งเล่นกลับ (playback) ฝั่งบันทึก (record)

35 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-35 การแปลงอัตราสุ่มใน SACD

36 EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-36 สรุป การ decimation = downsampling + lowpass การ interpolation = upsampling + lowpass สามารถใช้การ Decimation และ Interpolation ร่วมกันเพื่อให้ได้อัตราส่วน การแปลงอัตราสุ่มไม่เป็นจำนวนเต็ม เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น SACD ก็ยังใช้ ทฤษฎีของการประมวลผลหลายอัตราสุ่ม เช่น oversampling และ การแปลงอัตรา สุ่ม


ดาวน์โหลด ppt EEET0485 Digital Signal Processing DSP10-1 DSP 10 Multirate Signal Processing การประมวลผลแบบหลายอัตราสุ่ม ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google