Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Điện – Điện Tử
Bộ Môn Viễn Thông
XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU
Tài liệu thí nghiệm
BỘ MÔN VIỄN THÔNG- 2015
Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
Mục lục
Mục lục ................................................................................................................................................... 2
Mục lục hình vẽ ..................................................................................................................................... 6
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
3. GIỚI THIỆU KIT XỬ LÝ SỐ C6713 DSK (DSP STARTER KIT) ............................................. 1
3.1. Kit C6713 DSK ............................................................................................................................... 1
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
4. GIỚI THIỆU MATLAB VÀ CÔNG CỤ SPTOOL ..................................................................... 12
4.1. Matlab ........................................................................................................................................ 12
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
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................... 22
2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .............................................................................................................. 23
3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................................................... 23
3.1. Giới thiệu.................................................................................................................................... 23
3.2. Lấy mẫu tín hiệu ......................................................................................................................... 23
3.3. Lượng tử và mã hóa ................................................................................................................... 24
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
Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
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
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
5.2.1. Bộ lọc IIR chắn dải ............................................................................................................... 72
5.2.2. Bộ lọc IIR thông thấp ........................................................................................................... 78
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
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................... 90
2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM .............................................................................................................. 90
3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................................................... 91
3.1. DFT ............................................................................................................................................. 91
3.2. FFT .............................................................................................................................................. 91
4. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM .................................................................................... 93
5. TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM ........................................................................................................ 98
5.1. Thực hiện FFT-128 điểm ............................................................................................................ 98
5.2. Thực hiện FFT-256 điểm .......................................................................................................... 102
BÀI 5: ĐIỀU CHẾ PAM VÀ PWM ................................................................................................ 109
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
Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
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
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
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ......................................................................................................... 132
2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ............................................................................................................ 133
3. LÝ THUYẾT ................................................................................................................................. 133
3.1. Giới thiệu.................................................................................................................................. 133
3.2. Cơ sở lý thuyết ......................................................................................................................... 134
4. CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM .......................................................................................................... 137
5. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ....................................................................................................... 139
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
5.3. Triệt nhiễu nâng cao chất lượng tiếng nói ............................................................................... 143
5.4. Tách tiếng nói ra khỏi đoạn tín hiệu thu được ........................................................................ 146
5.5. Nhận dạng giới tính. ................................................................................................................. 148
5.6. Phần mở rộng ........................................................................................................................... 151
BÀI 7: XỬ LÝ ẢNH SỐ ................................................................................................................... 152
1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ......................................................................................................... 152
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
Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
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
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
4.3.2. Làm sắc nét hình ............................................................................................................... 168