Tài liệu thí nghiệm: Xử lý số tín hiệu

Tp H C M Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Điện – Điện Tử Bộ Môn Viễn Thông Bá ch Kh oa XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Bộ M ôn Vi ễn Th ôn g -Đ H Tài liệu thí nghiệm BỘ MÔN VIỄN THÔNG- 2015 Mục lục Mục lục................................................................................................................................................... 2 Mục lục hình vẽ ..................................................................................................................................... 6 Tp H C M Mục lục các bảng................................................................................................................................... 7 GIỚI THIỆU ......................................................................................................................................... 8 BÀI 1: GIỚI THIỆU KIT DSP VÀ MATLAB ................................................................................... 1 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ............................................................................................................. 1 2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ................................................................................................................ 1 oa 3. GIỚI THIỆU KIT XỬ LÝ SỐ C6713 DSK (DSP STARTER KIT) ............................................. 1 Kh 3.1. Kit C6713 DSK ............................................................................................................................... 1 Bá ch 3.2. Code Composer Studio (CCS) ....................................................................................................... 2 3.2.1. Các tập tin hỗ trợ .................................................................................................................. 3 3.2.2. Các ví dụ lập trình trên DSK................................................................................................... 3 H 4. GIỚI THIỆU MATLAB VÀ CÔNG CỤ SPTOOL ..................................................................... 12 -Đ 4.1. Matlab ........................................................................................................................................ 12 ôn g 4.2. Thiết kế bộ lọc số bằng công cụ SPTool ..................................................................................... 16 BÀI 2: LẤY MẪU VÀ LƯỢNG TỬ HÓA TRÊN KIT C6713 DSK .............................................. 22 Th 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................... 22 ễn 2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .............................................................................................................. 23 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................................................... 23 Vi 3.1. Giới thiệu.................................................................................................................................... 23 ôn 3.2. Lấy mẫu tín hiệu ......................................................................................................................... 23 M 3.3. Lượng tử và mã hóa ................................................................................................................... 24 Bộ 4. CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM ............................................................................................................ 25 5. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ......................................................................................................... 26 Lấy mẫu tín hiệu ................................................................................................................................ 26 Lượng tử hóa tín hiệu ....................................................................................................................... 31 BÀI 3: BỘ LỌC FIR/IIR TRÊN KIT C6713 DSK .......................................................................... 39 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................... 39 2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .............................................................................................................. 40 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................................................... 40 3.1. Bộ lọc FIR .................................................................................................................................... 40 3.2. Bộ lọc IIR..................................................................................................................................... 41 4. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM .................................................................................... 45 4.1. Bộ lọc FIR .................................................................................................................................... 45 4.2. Bộ lọc IIR..................................................................................................................................... 47 5. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................ 52 5.1. Các bộ lọc FIR ............................................................................................................................. 52 5.1.1. Bộ lọc FIR chắn dải .............................................................................................................. 52 Tp H C M 5.1.2. Bộ lọc FIR thông dải............................................................................................................. 59 5.1.3. Bộ lọc FIR thông cao ............................................................................................................ 63 5.1.4. Bộ lọc FIR multiband ........................................................................................................... 67 5.2. Các bộ lọc IIR .............................................................................................................................. 72 oa 5.2.1. Bộ lọc IIR chắn dải ............................................................................................................... 72 Kh 5.2.2. Bộ lọc IIR thông thấp ........................................................................................................... 78 Bá ch 5.2.3. Thực hiện bộ lọc IIR thông dải ............................................................................................ 81 5.2.4. Thiết kế bộ lọc IIR multiband .............................................................................................. 84 BÀI 4: THỰC HIỆN FFT TRÊN KIT C6713 DSK ......................................................................... 90 H 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................... 90 -Đ 2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .............................................................................................................. 90 ôn g 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................................................... 91 3.1. DFT ............................................................................................................................................. 91 Th 3.2. FFT .............................................................................................................................................. 91 ễn 4. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM .................................................................................... 93 5. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................ 98 Vi 5.1. Thực hiện FFT-128 điểm ............................................................................................................ 98 ôn 5.2. Thực hiện FFT-256 điểm .......................................................................................................... 102 M BÀI 5: ĐIỀU CHẾ PAM VÀ PWM ................................................................................................ 109 Bộ 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ......................................................................................................... 109 2. THIẾT BỊ SỬ DỤNG ................................................................................................................... 109 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................................................... 110 3.1. Giới thiệu.................................................................................................................................. 110 3.2. Một số kỹ thuật điều chế cơ bản ............................................................................................. 110 3.2.1. Các kỹ thuật điều chế tương tự ........................................................................................ 110 3.2.2. Các kỹ thuật điều chế số ................................................................................................... 111 3.2.3. Điều chế số dải nền (Digital baseband modulation) ......................................................... 111 3.2.4. Các phương pháp điều chế xung ...................................................................................... 111 3.2.5. Điều chế biên độ xung (PAM) ........................................................................................... 112 3.3. Điều chế độ rộng xung (PWM) ................................................................................................. 113 3.4. Lý thuyết cơ bản....................................................................................................................... 114 4. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM .................................................................................. 115 4.1. Điều chế PAM........................................................................................................................... 115 4.2. Điều chế PWM ......................................................................................................................... 118 5. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM ...................................................................................................... 119 Tp H C M 5.1. Thực hiện mạch điều chế PAM trên kit C6713 DSK ................................................................. 119 5.2. Thực hiện mạch điều chế PWM trên kit C6713 DSK ................................................................ 127 BÀI 6: PHÂN TÍCH TÍN HIỆU TIẾNG NÓI ................................................................................ 132 VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ TIẾNG NÓI ............................................................................................ 132 oa 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ......................................................................................................... 132 Kh 2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ............................................................................................................ 133 3. LÝ THUYẾT ................................................................................................................................. 133 Bá ch 3.1. Giới thiệu.................................................................................................................................. 133 3.2. Cơ sở lý thuyết ......................................................................................................................... 134 H 4. CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM .......................................................................................................... 137 -Đ 5. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ....................................................................................................... 139 ôn g 5.1. Ước lượng băng thông và khảo sát sự phân bố năng lượng ................................................... 139 5.2. Xác định tần số lấy mẫu tối thiểu............................................................................................. 141 Th 5.3. Triệt nhiễu nâng cao chất lượng tiếng nói ............................................................................... 143 ễn 5.4. Tách tiếng nói ra khỏi đoạn tín hiệu thu được ........................................................................ 146 5.5. Nhận dạng giới tính. ................................................................................................................. 148 Vi 5.6. Phần mở rộng........................................................................................................................... 151 ôn BÀI 7: XỬ LÝ ẢNH SỐ ................................................................................................................... 152 M 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ......................................................................................................... 152 Bộ 2. THIẾT BỊ SỬ DỤNG ................................................................................................................... 152 3. LÝ THUYẾT VÀ CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM ........................................................................... 152 3.1. Giới thiệu ảnh số ...................................................................................................................... 153 3.1.1. Ảnh số: .............................................................................................................................. 153 3.1.2. Tác vụ đại số:..................................................................................................................... 155 3.1.3. Các loại nhiễu ảnh: ............................................................................................................ 156 3.1.4. Các loại bộ lọc theo sắp xếp thứ tự: ................................................................................. 158 3.2. Làm sắc nét hình: ..................................................................................................................... 159 4. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM ...................................................................................................... 160 4.1. Tạo và triệt nhiễu muối tiêu..................................................................................................... 160 4.1.1. Đọc ảnh gốc vào ................................................................................................................ 160 4.1.2. Lọc ảnh dùng bộ lọc trung vị ............................................................................................. 161 4.1.3. Lọc ảnh dùng bộ lọc trung vị có sẵn medfil2 .................................................................... 163 4.2. Giảm nhiễu tuần hoàn ............................................................................................................. 164 4.2.1. Tạo nhiễu tuần hoàn ......................................................................................................... 164 Tp H C M 4.2.2. Lọc nhiễu tuần hoàn.......................................................................................................... 166 4.3. Làm nhòe và làm sắc nét hình.................................................................................................. 168 4.3.1. Làm nhòe hình .................................................................................................................. 168 Bộ M ôn Vi ễn Th ôn g -Đ H Bá ch Kh oa 4.3.2. Làm sắc nét hình ............................................................................................................... 168