1 EEET0485 Digital Signal Processing การประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ผศ. ดร. พีระพล ยุวภูษิตานนท์ ภาควิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Course Outline 1 Introduction and Applications of DSP 2 Discrete-time signals and systems 3 Discrete-time Fourier Transform (DTFT) 4 Z-transform 5 Discrete Fourier Transform (DFT) 6 Fast Fourier Transform (FFT) 7 Digital Filter Structure 8 Finite Impulse Response (FIR) filter 9 Infinite Impulse Response (IIR) filter 10 Multi-rate signal processing CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ตำรา ตำราหลัก ตำราประกอบ CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

คะแนนปฏิบัติ (lab) 40% คะแนนสอบปลายภาค 60% การวัดผล CESdSP คะแนนสอบปลายภาค 60% CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Course Website http://embedsigproc.wordpress.com/dsp-lecture-page/ CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Introduction and Applications of DSP CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Digital Signal Processing Digital Signal Processing กระบวนการทางดิจิตอล (บวก ลบ คูณ หาร) ที่ช่วยหาความหมายของสัญญาณ (signals) ที่ไม่สามารถเข้าใจได้ด้วย ตา หู จมูก ลิ้น สัมผัส สัญญาณ (Signals) : คือ การแปรรูปของพลังงานที่ทั้งมองเห็น และ มองไม่เห็น ได้ยินและไม่ได้ยิน สัมผัสได้และสัมผัสไม่ได้ ให้เป็นปริมาณทางไฟฟ้า สัญญาณเรดาร์ เสียงพูด เสียงเพลง เสียงปลาวาฬ อินฟราเรด คลื่นสัญญาณโทรศัพท์ คลื่นสึนามิ etc CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP Timeline Analog Systems and Mechanical Devices Digital Computers Simulate Signal Before implementation Cooley and Tukey rediscovered Fast Fourier Transform IC Technology advancements led to fast fixed-point DSP 1950 1965 1980 CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP Applications Communications Biomedical Imaging Robotics Industry Entertainment Military CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Radar ระบบเรดาร์ ใช้ในการหาระยะทางของวัตถุ จากการนับการหน่วงเวลา (delay) ของสัญญาณที่รับได้เทียบกับที่ส่งออกไป สัญญาณที่ส่งออกไป สัญญาณที่รับเข้ามา CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Transmitted and Received Sine Radar Signal สัญญาณส่งไป 1 รูปคลื่น สัญญาณที่รับได้โดยไม่มี Noise กรณีนี้ ง่าย เพราะ ดูด้วย ตาเปล่า (จากเครื่องมือวัดเช่น สโคป) ก็เห็นชัดว่าค่าการหน่วง เป็นเท่าใด CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

= X Correlation การทำ Correlation คือการหา ความคล้ายกัน ของสองสัญญาณ การกระทำ คือ การคูณและบวก (หรือ Integration) A A = X C B B CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Detected Radar Signal No Noise เราใช้ Correlation ในการกำหนดระยะทางจากการสะท้อนของสัญญาณเรดาร์ กรณีไม่มี Noise A B CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Received Radar with Noise สัญญาณข้างบนนี้ มีความหมาย ที่มองไม่ได้ด้วยตาเปล่า แต่เราดึงความหมายของสัญญาณออกมาได้จากการกระทำ (Operation) ต่างๆ ในการประมวลผลสัญญาณดิจิตอล = + Noise CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Detected Radar Signal With Noise ผลลัพธ์ของการทำ Correlation คือ การทราบว่าตำแหน่งสูงสุด คือ ตำแหน่ง delay กรณีไม่มี Noise C A B CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP Processor Application I "...development time was greatly reduced by using the graphical programming environment offered by the LabVIEW Embedded Module for Blackfin Processors and the high processor performance of the Blackfin processor" Pom Yuan Lam Lecturer Nanyang Polytechnic in Singapore http://www.analog.com/en/embedded-processing-dsp/blackfin/processors/customer-case-studies/lifesaving_spider_robots_on_the_move/resources/fca.html CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP Processor Application II That's why now, when Fishman has a digital product, we are using Blackfin. No other processor we compared could match the power efficiency." – David Fournier, Director of Product Development, Fishman CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP Processor Application III "...This high-level approach with ready-to-use mathematical analysis blocks and graphical multitasking enabled the designers to deal with high levels of system complexity, and move to the next level of digital embedded design" - Marco Schmid Schmid Engineering http://www.analog.com/en/embedded-processing-dsp/blackfin/processors/customer-case-studies/Schmid_Engineering_Rail_Monitor/resources/fca.html CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Image Processing ภาพถ่ายดวงจันทร์จาก Apollo ภาพถ่ายดวงจันทร์แบบที่ยังไม่ผ่านการประมวลผลจะมัว เมื่อผ่านการประมวลผลด้วยการใช้การ sharpening แล้ว เห็นรายละเอียดของหลุม บนพื้นผิว (crator) ปรากฏอย่างเด่นชัด CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Image Processing: X-Ray Imaging CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

CT Scanner Development Computed Tomography, Thorsten M. Buzug CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Modern CT Imaging Computed Tomography, Thorsten M. Buzug CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Magnetic Resonance Imaging (MRI) เป็นเครื่องมือสำหรับถ่ายภาพอวัยวะภายในของมนุษย์โดยไม่ต้องอาศัยการผ่าตัด CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

MRI Principle CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Basic of MRI CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Ultrasound Imaging CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Ultrasound Transducer CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

2-D Ultrasound Imaging CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

3-D Ultrasound Scanner CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

3-D Ultrasound Imaging CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Image Processing: Geographical CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Image Processing: Restoration CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Image Processing: Resampling CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Pattern recognition CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Image Processing: Fault Detection CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Classification Classification, Parameter Estimation and State Estimation, F. van der Heijden Et al. CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Classification Process CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Quality Inspection CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

เซนเซอร์แบบอาร์เรย์แบบลากจูง (Towed array sensor) เป็นระบบตรวจจับสัญญาณ ที่เรียกว่าระบบ SONAR (Sound navigation and ranging) เพื่อตรวจจับว่า มีวัตถุ หรือ ยานพาหนะใดๆของฝ่ายตรงข้ามอยู่ในรัศมีทำการหรือไม่และอยู่ในทิศทางไหน CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Bow array assembly for Seawolf submarine (SSN-21) CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

A mid-frequency cylindrical array on the bow of a surface ship CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Microphone Array MULTIRATE STATISTICAL SIGNAL PROCESSING, Omid S. Jahromi CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ไมโครโฟนสำหรับเครื่องช่วยฟัง ปัญหาของเครื่องช่วยฟัง คือ 1.มีการเกิดเสียงรบกวนมากจนทำให้ฟังไม่รู้เรื่อง แทนที่สัญญาณเสียงพูดของผู้สนทนาที่ต้องการจะถูกขยายเพียงอย่างเดียว แต่กลับเป็นว่า สัญญาณรบกวนก็ถูกขยายตามไปด้วย 2.การเกิดสัญญาณเสียงก้อง (reverberation) ในกรณีนี้ เป็นการเกิดสัญญาณเสียงที่มี ความคล้ายคลึงกับต้นฉบับ แต่ต่างกันที่การเกิดการหน่วงเวลา โปรเฟสเซอร์ B.Widrow กับเครื่องช่วยฟัง (Hearing aids) CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

DSP in Robotics CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Robot Localisation Probabilistics Robots Sebastian THRUN Wolfram BURGARD Dieter FOX CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Robot Localisation t=0 Excerpted from “A brief Introduction to Particle Filters”, Michael Pfeiffer, http:// www.igi.tugraz.at/pfeiffer/documents/particlefilters.pdf CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Robot Localisation t=1 Excerpted from “A brief Introduction to Particle Filters”, Michael Pfeiffer, http:// www.igi.tugraz.at/pfeiffer/documents/particlefilters.pdf CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Robot Localisation t=2 Excerpted from “A brief Introduction to Particle Filters”, Michael Pfeiffer, http:// www.igi.tugraz.at/pfeiffer/documents/particlefilters.pdf CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Robot Localisation t=3 Excerpted from “A brief Introduction to Particle Filters”, Michael Pfeiffer, http:// www.igi.tugraz.at/pfeiffer/documents/particlefilters.pdf CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Robot Localisation t=4 Excerpted from “A brief Introduction to Particle Filters”, Michael Pfeiffer, http:// www.igi.tugraz.at/pfeiffer/documents/particlefilters.pdf CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Robot Localisation t=5 Excerpted from “A brief Introduction to Particle Filters”, Michael Pfeiffer, http:// www.igi.tugraz.at/pfeiffer/documents/particlefilters.pdf CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Rhino: Guide Tour Robot Probabilistics Robots Sebastian THRUN Wolfram BURGARD Dieter FOX CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Mobile Communications ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ สัญญาณวิ่งผ่าน Channel เรียก channel แบบมีหลายๆ เส้นทางว่า Multipath channel 1 2 CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

โมเดลของช่องการสื่อสารสัญญาณ เราโมเดลช่องทางสื่อสารด้วยระบบ FIR Multipath Channel (FIR) CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Equalisation ตัวปรับแต่งสัญญาณทำหน้าที่ “ดัด”สัญญาณกลับคืน Multipath Channel Equaliser CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

วงจรปรับแต่งสัญญาณ (Equaliser) CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Training bits for GSM CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

การปรับตัวของอีควอไลเซอร์ CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Seismographic Earthquake CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Continuous-Time vs. Discrete-Time Signals CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

Sampled Signal Input Sampled Output CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

สัญญาณแบบอื่นๆ CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

ข้อดี ข้อเสีย ของ Digital Signal Processing ความแม่นยำสูง (Accuracy) ความสามารถในการทำซ้ำ (Reproducibility) ความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิ และ อายุใช้งาน มีความเชื่อถือได้ มีความยืดหยุ่น (Flexibility) ในการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ ดัดแปลงให้ใช้งานได้หลากหลาย ความเร็วในการทำงานต่ำ (< 10 MHZ) ราคาสูง เวลาที่ใช้ในการออกแบบมาก มีปัญหาของความยาวการเก็บข้อมูลที่จำกัด (Finite word length) CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon

สรุป Digital Signal Processing คือ กระบวนการทางดิจิตอล บวก ลบ คูณ หาร สัญญาณดิจิตอล ที่ช่วยหาความหมายของสัญญาณ (signals) ที่ไม่สามารถเข้าใจได้ด้วย ตา หู จมูก ลิ้น สัมผัส เราสามารถใช้ คอมพิวเตอร์ หรือ DSP processor ในการสร้างอัลกอริธึมได้ การประมวลผลสัญญาณดิจิตอล ยังคงมีอนาคตที่จะถูกใช้งานหลากหลายอีกมาก CESdSP EEET0485 Digital Signal Processing http://embedsigproc.wordpress.com Asst. Prof. Dr. P.Yuvapoositanon