Obrada signala

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Prenos signala korišćenjem elektronske obrade signala. Pretvarači pretvaraju signale iz drugih fizičkih talasnih oblika u talasne oblike električne struje ili napona, koji se zatim obrađuju, prenose kao elektromagnetni talasi, primaju i konvertuju drugim pretvaračima u konačni oblik.
Signal sa leve strane izgleda kao šum, ali tehnika obrade signala poznata kao Furijeova transformacija (desno) pokazuje da sadrži pet dobro definisanih frekvencijskih komponenti.

Obrada signala je disciplina koja se bavi ekstrakcijom informacije iz signala.[1] Uređaji koji izvršavaju ovaj zadatak mogu biti fizički hardver, posebni softverski kodovi, ili kombinacija jednih i drugih.[2] U posljednjoj deceniji, složenost ovih uređaja je drastično porasla, kao i polja njihove primjene, što je posljedica pada cijena hardvera i softvera, ali i napretka u tehnologiji senzora. Značajna polja primjene ove tehnologije nalaze se u biomedicinskom inženjerstvu i bežičnim komunikacijama, uključujući uklanjanje interferencija koje dolaze iz senzora mjerača, uklanjanje distorcija signala koji prolaze kroz prenosne kanale i oporavljanje oštećenih signala u mobilnim komunikacijama.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Prema Alanu V. Openhajmu i Ronaldu V. Šaferu, principi obrade signala mogu se naći u klasičnim tehnikama numeričke analize 17. veka. Oni dalje navode da se digitalno usavršavanje ovih tehnika može naći u digitalnim sistemima kontrole 1940-ih i 1950-ih.[3]

Godine 1948. Klod Šenon je napisao uticajan rad „Matematička teorija komunikacije“ koji je objavljen u žurnalu Bell System Technical Journal.[4] Rad je postavio temelje za kasniji razvoj informaciono-komunikacionih sistema i obradu signala za prenos.[5]

Obrada signala je sazrela i cvetala tokom 1960-ih i 1970-ih, a digitalna obrada signala je postala široko korišćena sa specijalizovanim čipovima za digitalne procesore signala 1980-ih.[5]

Kategorije[uredi | uredi izvor]

Analogna[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Analogna obrada signala

Analogna obrada signala je za signale koji nisu digitalizovani, kao u većini radio, telefonskih, radarskih i televizijskih sistema 20. veka. Ovo uključuje linearna elektronska kola, kao i nelinearna. Prvi su, na primer, pasivni filteri, aktivni filteri, aditivni mešači, integratori i odlagačke linije. Nelinearna kola uključuju kompandore, multiplikatore (frekvencijske mešače, pojačivače kontrolisane naponom), filtere kontrolisane naponom, oscilatore kontrolisane naponom i petlje sa faznom blokadom.

Digitalna[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Digitalna obrada signala

Digitalna obrada signala je obrada digitalizovanih diskretno uzorkovanih signala. Obrada se vrši pomoću računara opšte namene ili pomoću digitalnih kola kao što su ASIC-i, poljano-programabilni nizovi kapija ili specijalizovani digitalni procesori signala (DSP čipovi). Tipične aritmetičke operacije uključuju one sa brojevima fiksne i pomične tačku, realnim i kompleksnim vrednostima, množenje i sabiranje. Ostale tipične operacije koje podržava hardver su kružni baferi i tabele pretraživanja. Primeri algoritama su brza Furijeova transformacija (FFT), filter sa konačnim impulsnim odzivom (FIR), filter beskonačnog impulsnog odziva (IIR) i adaptivni filteri kao što su Vinerovi i Kalmanovi filteri.

Nelinearna[uredi | uredi izvor]

Nelinearna obrada signala obuhvata analizu i obradu signala proizvedenih iz nelinearnih sistema i može biti u vremenskom, frekvencijskom ili prostorno-vremenskom domenu.[6][7] Nelinearni sistemi mogu proizvesti veoma složena ponašanja uključujući bifurkacije, haos, harmonike i subharmonike koji se ne mogu proizvesti ili analizirati korišćenjem linearnih metoda.

Polinomska obrada signala je vrsta nelinearne obrade signala, gde se polinomski sistemi mogu tumačiti kao konceptualno direktna proširenja linearnih sistema na nelinearni slučaj.[8]

Statistička[uredi | uredi izvor]

Statistička obrada signala je pristup koji tretira signale kao stohastičke procese, koristeći njihova statistička svojstva za obavljanje zadataka obrade signala.[9] Statističke tehnike se široko koriste u aplikacijama za obradu signala. Na primer, može se modelovati distribucija verovatnoće buke koja nastaje prilikom fotografisanja slike i konstruisati tehnike zasnovane na ovom modelu da bi se smanjio šum u rezultujućoj slici.

Polja aplikacije[uredi | uredi izvor]

Obrada seizmičkog signala

Primenjene matematičke metode[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Sengupta, Nandini; Sahidullah, Md; Saha, Goutam (avgust 2016). „Lung sound classification using cepstral-based statistical features”. Computers in Biology and Medicine. 75 (1): 118—129. PMID 27286184. doi:10.1016/j.compbiomed.2016.05.013. 
  2. ^ Alan V. Oppenheim and Ronald W. Schafer (1989). Discrete-Time Signal Processing. Prentice Hall. str. 1. ISBN 0-13-216771-9. 
  3. ^ Oppenheim, Alan V.; Schafer, Ronald W. (1975). Digital Signal Processing. Prentice Hall. str. 5. ISBN 0-13-214635-5. 
  4. ^ „A Mathematical Theory of Communication – CHM Revolution”. Computer History. Pristupljeno 2019-05-13. 
  5. ^ a b Fifty Years of Signal Processing: The IEEE Signal Processing Society and its Technologies, 1948–1998. The IEEE Signal Processing Society. 1998. 
  6. ^ a b Billings, S. A. (2013). Nonlinear System Identification: NARMAX Methods in the Time, Frequency, and Spatio-Temporal Domains. Wiley. ISBN 978-1119943594. 
  7. ^ Slawinska, J.; Ourmazd, A.; Giannakis, D. (2018). „A New Approach to Signal Processing of Spatiotemporal Data”. 2018 IEEE Statistical Signal Processing Workshop (SSP). IEEE Xplore. str. 338—342. ISBN 978-1-5386-1571-3. S2CID 52153144. doi:10.1109/SSP.2018.8450704. 
  8. ^ V. John Mathews; Giovanni L. Sicuranza (maj 2000). Polynomial Signal Processing. Wiley. ISBN 978-0-471-03414-8. 
  9. ^ a b Scharf, Louis L. (1991). Statistical signal processing: detection, estimation, and time series analysis. Boston: Addison–Wesley. ISBN 0-201-19038-9. OCLC 61160161. 
  10. ^ Sarangi, Susanta; Sahidullah, Md; Saha, Goutam (septembar 2020). „Optimization of data-driven filterbank for automatic speaker verification”. Digital Signal Processing. 104: 102795. S2CID 220665533. arXiv:2007.10729 Slobodan pristup. doi:10.1016/j.dsp.2020.102795. 
  11. ^ Anastassiou, D. (2001). „Genomic signal processing”. IEEE Signal Processing Magazine. IEEE. 18 (4): 8—20. doi:10.1109/79.939833. 
  12. ^ Gaydecki, Patrick (2004). Foundations of Digital Signal Processing: Theory, Algorithms and Hardware Design. IET. str. 40—. ISBN 978-0-85296-431-6. 
  13. ^ Engelberg, Shlomo (8. 1. 2008). Digital Signal Processing: An Experimental Approach. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-84800-119-0. 
  14. ^ Boashash, Boualem, ur. (2003). Time frequency signal analysis and processing a comprehensive reference (1 izd.). Amsterdam: Elsevier. ISBN 0-08-044335-4. 
  15. ^ Stoica, Petre; Moses, Randolph (2005). Spectral Analysis of Signals (PDF). NJ: Prentice Hall. 
  16. ^ Peter J. Schreier; Louis L. Scharf (4. 2. 2010). Statistical Signal Processing of Complex-Valued Data: The Theory of Improper and Noncircular Signals. Cambridge University Press. ISBN 978-1-139-48762-7. 
  17. ^ Little, Max A. (13. 8. 2019). Machine Learning for Signal Processing: Data Science, Algorithms, and Computational Statistics. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-102431-3. 
  18. ^ Steven B. Damelin; Willard Miller, Jr (2012). The Mathematics of Signal Processing. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-01322-3. 
  19. ^ Daniel P. Palomar; Yonina C. Eldar (2010). Convex Optimization in Signal Processing and Communications. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-76222-9. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Obrada signala na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Обрада_сигнала&oldid=27556340”