Digitaalisen suodatuksen perusteet: differenssiyhtälöt, siirtofunktiot ja realisaatiomuodot; digitaalisuodattimien suunnittelu: FIR- ja IIR-suodattimet, äärellisen laskentatarkkuuden vaikutukset; monen näytteenottotaajuuden (multirate) suodattimet. Kurssiin sisältyy harjoitustyö. Suorittaminen: Välikokeet tai tentti. Harjoitustyö. Esitiedot: Esim. T-61.140 tai S-72.116 tai vastaavat tiedot.
Kuuluu (noin toisen tai) kolmannen vuoden opiskeluun tietoliikennetekniikan tutkinto-ohjelmaan ja tietotekniikan tutkinto-ohjelman informaatiotekniikan moduuliin A1 sekä informaatiotekniikan B1-sivuainemoduuliin. Kurssin sisältö pysynyt varsin samana edellisiin vuosiin nähden.
Kurssin tavoitteena on antaa perustiedot signaalien digitaalisista käsittelymenetelmistä. Lineaarisen signaalinkäsittelyn perusteoriaa sovelletaan diskreettien taajuusselektiivisten suodattimien tarkasteluun. Kurssissa analysoidaan aluksi diskreettiaikajärjestelmien käyttäytymistä ja ominaisuuksia ("miten siirtofunktiosta H(z) voidaan nähdä suotimen taajuuskäyttäytyminen") ja signaalin aika-taajuusanalyysiä. Toisessa osassa perehdytään digitaalisten suodattimien suunnitteluun ja toteutukseen ("on olemassa haluttu taajuuskäyttäytyminen, miten saadaan kaivettua H(z):n kertoimet?"). Esimerkki korkeataajuuisen kohinan suodattamisesta >
Paperilaskareissa täydennetään opittua teoriaa laskuesimerkein. Kurssin alkupuolella tarkastellaan aika-taajuusanalyysiä niin signaaleille kuin järjestelmille. Tarkoitus on ymmärtää DSP:n matemaattinen perusta ja yleiset notaatiot. Kurssin loppupuolella esimerkit painottuvat enemmän tietokoneharjoituksiin.
Matlab-harjoituksissa ja harjoitustyöosassa opetellaan käyttämään Matlab-ohjelmistoa, joka on tärkeässä roolissa useilla jatkokursseilla. Kurssilla tutustaan/kerrataan äänen digitointia ja signaalin editointia ja analysointia Matlab-ympäristössä. Matlabilla suunnitellaan digitaalisia LTI-suotimia. Harjoitustyön dokumentointiin kiinnitetään huomiota - dokumentti tehdään Wordillä tai LaTeXilla (tms.), joihin annetaan opastusta.
Kurssin laajuus on 6 opintopistettä (ECTS), joista luento-osuus on noin 5 ja harjoitustyö noin 1 op. Korvaa kurssit Tik-61.145 (-1997), Tik-61.146 (1998) ja T-61.246. Sisällöltään pitkälti samanlainen kuin 2000-luvun alun.
Perustiedot signaalinkäsittelystä (esim. T-61.140 Signaalinkäsittelyjärjestelmät, S-72.060 (S-72.116) Signaalit ja järjestelmät, tai vastaavat tiedot). Esimerkki signaalien aika-taajuusanalyysistä >
Esitiedoilla tarkoitetaan kompleksilukuja, Eulerin kaavaa, osamurtohajotelmaa, geometrisen sarjan summaa; analogisten ja diskreettien signaalien ja järjestelmien perusominaisuuksia; signaalinkäsittelyn perusoperaatiota konvoluutiota yleisellä tasolla; aika- ja taajuustason käsitteitä ja näytteenottoprosessia. Lisäksi integraalimuunnoksia, kuten Fourier-muunnos (jatkuva, diskreettiaikainen, diskreetti) tai (yleisemmät) Laplace/Z-muunnos, kannattaa palauttaa mieleen.
Matlab-tuntemus auttaa harjoitustyön tekemisessä. S-72.060-laboratoriotöillä tai T-61.140 harjoituksilla pääsee jo pitkälle vauhtiin.
Suoraa hyötyä kurssista on ainakin professuureissa T-61 (informaatiotekniikka), S-88 (signaalinkäsittelytekniikka) ja S-89 (akustiikka ja äänenkäsittelytekniikka), mm. seuraavissa kursseissa:
Kurssille tulee ilmoittautua WebOodissa, valitse kohta "Luennot". Harjoitusryhmiin ei tarvitse ilmoittautua.
Välikokeisiin ja tentteihin pitää ilmoittautua yleisten tenttiohjeiden mukaisesti [ PDF ].
Tietokoneharjoituksiin ja mahdollisiin vastaanottotilaisuuksiin ilmoittaudutaan WebOodissa. Jos et pääsekään tulemaan, peru ilmoittautuminen WebOodista!
(tapa 1) "tentti": (TENTTI + HARJOITUSTYÖ) : "Selkeä ja suoraviivainen." Tenttejä järjestetään noin 4 kertaa vuodessa. Tentissä on 5 tehtävää ja maksimipistemäärä 30. TIK-ohjelman WWW-pohjaisen kurssipalautteen antamisesta toukokuussa 2009 saa yhden pisteen toukokuun 2009 tenttiin. Lisäksi yhden pisteen kevään suoritukseen voi saada osallistumalla puheentunnistusryhmän ainestokeruuseen helmi-maaliskuussa. Harjoitustyön deadline 29.5.2009. Millään muilla pistelaskareilla tai vastaavilla ei ole vaikutusta tenttiin.
(tapa 2) "välikokeet": (VÄLIKOKEET + VÄLIKOELASKARIT + SÄLÄÄ + HARJOITUSTYÖ + KORVAAVAT OSUUDET) : "Kevyttä piiskausta."
| Varsinaiset osasuoritukset | |||
| Kysely taustatiedoista | avoinna 13.3.-23.3.2009 | 0-1 p | Kysely netissä |
| VK1-pistelaskarit | 5.3.2009 | 20 x 0.5p = 0-10 p | Palautetaan (suurimmalta osin) paperisena |
| VK1 | 5. tenttijakso | 3 x 6p = 0-18 p | välikoe: 12 monivalintaa, essee/laskutehtävä |
| Puheaineiston kerääminen | helmikuu - 6.4.2009 | 0-2 p | Puhuminen tietokantaa varten. Aktiivinen osallistuminen luennolle ma 6.4. |
| Aikainen harjoitustyön palautus | 27.4.2009 | 0-2 p | |
| VK2-pistelaskarit | 5.5.2009 | 16 x 0.5p = 0-8 p | Palautetaan (suurimmalta osin) paperisena |
| VK2 | 6. tenttijakso | 3 x 6p = 0-18 p | välikoe: 12 monivalintaa, essee/laskutehtävä |
| 2-osainen kurssipalaute | 6. tenttijakso | 0-1 p | Kysely netissä |
| YHTEENSÄ | 0-60 p | ||
| Korvaavuudet
Välikokeissa huonoiten menneitä 6 pisteen "tehtäväkvantteja" voi korvata seuraavilla osuuksilla. Korvaavuuspala sovitaan pääassistentin kanssa etukäteen. Esimerkki: Opiskelija N.N tekee korvaavat osat "python" pisteillä 6,0 p ja "oppimispäiväkirja" 5,0 p. Hänen kaksi huonointa välikoetehtävää (jos sellaisia on) poistetaan ja tilalle tulee 11p. |
|||
| DSP:tä pythonilla | 0-6 p | Python-DSP-ympäristön asennus omalle koneelle, tutustuminen, pieni oma harjoitus, dokumenointi. Syksyllä 2008 tehtiin aiheesta erikoistyö, jossa yksityiskohtaiset ohjeet asennukseen ja esimerkkeihin. Tehdään pienessä ryhmässä. Lisämahdollisuus varsinaisen harjoitustyön korvaamiseen. | |
| Oppimispäiväkirja ja portfolio | koko kevään läpi | 0-6 p | Pedagogien suosittelema tapa opiskella itsereflektoiden. Pohdi omaa opiskeluasi kevään aikana. Mukana myös ryhmätapaaminen. Ohjeita mm. teekkarin opiskelupakista (TOP). |
| DSP-rauta | . | 0-6 p | Tilaa Texasin uutta DSP-rautaa. |
Alustava taulukko pisteiden ja arvosanojen määräytymisestä. Rajat eivät ainakaan nouse.
| arvosana | suoritustapa "välikoe" | suoritustapa "tentti" |
| 0 | 0 - 21,5 (oli 25,5) p | 0 - 10,5 p |
| 1 | 22 - 28,5 (oli 26 - 32,5) p | 11 - 14,5 p |
| 2 | 29 - 35,5 (oli 33 - 39,5) p | 15 - 18,5 p |
| 3 | 36 - 43,5 (oli 40 - 47,5) p | 19 - 22,5 p |
| 4 | 44 - 51,5 (oli 48 - 55,5) p | 23 - 27,5 p |
| 5 | 52 - 60 (oli 56-50) p | 28 - 32 p |
Välikoe- ja tenttiajat löytyvät Nopasta
1. välikokeessa EI taulukkokirjaa EIKÄ mitään laskinta. 2. välikokeessa ja tentissä EI taulukkokirjaa, mutta oma (graafinen) laskin sallittu. Kaikkiin välikokeisiin ja tenttiin jaetaan kurssin oma aihepiiriin liittyvä taulukkomoniste.
HUOM! Sekä maalis- että toukokuussa on kaksi vk-tilaisuutta. 1./2. välikokeen voi tehdä tuolloin vain kerran. Toukokuussa on kaksi tenttitilaisuutta (vk/T) - tentin voi tehdä tuolloin vain kerran. Ajat ovat siis vaihtoehtoisia. 2. välikokeen ja tentin voi tehdä halutessaan kahdella eri kerralla, mutta aiemman tuloksia ei todennäköisesti saa tietää ennen jälkimmäistä kertaa.
HUOM! Edellisten lukuvuosien harjoitustyö EI AUTOMAATTISESTI KELPAA OSASUORITUKSEKSI. Tämän lukuvuoden 2008-2009 hyväksytty harjoitustyö on voimassa toukokuun 2010 tenttiin asti (ei välikokeita keväällä 2010).
Luennot ovat maanantaisin 9-12 päärakennuksen salissa A. WWW-sivun luentoaikataulua pyritään päivittämään kevään mittaan. Ensimmäinen luento on maanantaina 19.1.2009 klo 9 A-salissa.
Luennot etenevät pääosin Mitran kirjan 3. painoksen mukaisessa järjestyksessä.
Luentokalvot toimitetaan ?????? opetusmonisteissa. Ne ovat myös nähtävillä WWW-sivulla kohdassa Materiaalia.
Anonyymiä palautetta ja kysymyksiä kurssista voi lähettää WWW-sivun Viikkopalaute kautta. Viestit käsitellään kerran viikossa ja tarvittaessa niitä kommentoidaan luennoilla tai newsseissä.Kurssia luennoi professori Olli Simula. Vastaanotto to 13.00-14.00 tai sopimuksen mukaan, huone B324 (T-talo, 3. kerros), puh. 451 3271, sähköposti Olli.Simula@hut.fi.
Laskareita on pääsääntöisesti 2 tuntia viikossa joko "paperilaskareina" tai tietokonelaskareina (Matlab). Verkossa olevaa laskariaikataulua päivitetään myös kevään mittaan.
Paperilaskareita on kuusi kierrosta kevään aikana ti 12-14 L (Jukka Parviainen) ke 10-12 G (Jukka Parviainen) ja to 14-16 D (Antti Ajanki). Ensimmäiset paperilaskarit ovat tiistaina 27.1.2008. Tiistain ryhmässä saattaa olla mukana ulkomaisia opiskelijoita, joilloin assari esittelee tehtäviä kaksikielisesti. Suomalaisten opiskelijoiden kysymykset kuitenkin mieluusti suomeksi.
Tietokonelaskareihin ilmoittaudutaan WebOodin kautta. Tilaisuuksia järjestetään muina(kin) ajankohtina. Matlab-viikoilla ei ole "paperilaskareita". Kevään mittaan on 6 tietokoneharjoitusta, jotka alkavat ensimmäisellä luentoviikolla, tiistaina 20.1.2009.
Kurssin alussa jaetaan esimerkkitehtävämateriaalia ??????? Editan / WWW-sivujen kautta. Opiskelijan kannattaa tutustua materiaaliin omalla tavallaan (laskea, lukea vastauksia, ...) ennen/jälkeen viikottaisia laskareita. Paperilaskaritilaisuuksissa kannattaa siis olla mukana materiaali, paperia ja taskulaskin. Assistentti demoaa muutaman perustehtävän ja mahdollisesti joitakin vaikeita kohtia. Viikoittainen tehtäväpaperi on jaossa www-sivuilla.
Demotehtävien jälkeen on mahdollisuus laskea henkilökohtaisia välikoelaskareita (pistetehtäviä). Välikoepistelaskareita varten järjestetään erillisiä assistentin vastaanottoja.
Kurssiassistentteina toimivat DI Jukka Parviainen (pääassari) ja TkT Antti Ajanki. Kurssin sähköposti t613010@ics.tkk.fi. Assistentit välittävät tarpeelliset mailit myös luennoitsijalle. Vastaanottoajat yhteystietosivulta.
Lisätietoa tulossa...
Kuva: sanan "syöttövuoronsa" spektrogrammi, mel-kertoimet ja kepstrikertoimet.Välikoelaskarien eli "pistetehtävien" tekemisen tarkoituksena on harjoitella teoriaa tukevien laskutehtävien ratkaisemista, saada laskurutiinia ja siten valmistautua välikokeisiin.
Pistetehtävät on jaettu kahteen osaan välikoealuiden mukaisesti. Ensimmäisen osan DL on to 5.3.2009 klo 16.00. Toisen osan DL on ma 4.5.2009 klo 16.00.
Ensimmäisellä kierroksella on 20 tehtävää a 0.5p eli yhteensä 10 p. Toisella kierroksella on 16 tehtävää a 0.5p eli 8 p. Laskaripisteet otetaan huomioon välikoesuoritukseen, mutta niillä ei ole merkitystä tenttisuoritukseen.
Tehtävät voi ladata tammi-helmikuun vaihteessa (ja maaliskuun alussa jälkimmäistä osaa varten) kurssin WWW-sivulta PDF-muotoisena. Tarkempi latausohje ja URL lähetetään sähköpostilla siihen osoitteeseen, jonka opiskelija on WebOodissa antanut.
Tehtäväpaperi ei ole täysin samanlainen kaikilla, vaan tehtävät voivat vaihdella. Kaikilla on samat "perustehtävät", joiden lisäksi joitakin tehtäviä tiettyihin osa-alueisiin.
Tehtävät on pyritty valitsemaan niin, että niihin ei tarvita suoranaisesti kurssikirjaa vaan luennot/luentokalvot/laskarit/ laskarimateriaalin pitäisi riittää. Kurssikirjoja löytyy TKK:n kirjastoista ja tämän lisäksi Internetistä löytyy runsaasti materiaalia.
Tehtävien tekeminen on yksilötyötä, mutta ajatuksellinen yhteistyö ja keskustelu on erittäin suositeltavaa. Kurssihenkilökunnalta voi kysyä tehtävistä - suositeltavia muotoja ovat paperilaskuharjoitusten lopussa, "DSP for dummies" -istunnoissa ja sähköisesti nyyssiryhmässä opinnot.tik.t613010, selaimesta news://news.tky.hut.fi/opinnot.tik.t613010
Tehtävien vastaukset ON KIRJOITETTAVA KÄSIN A4-ruutupaperille, ellei erikseen toista nimenomaisesti vaadita. Sivun ulkoreunaan on jätettävä reilu marginaali, noin 5 cm on hyvä. Jokaiseen A4-ruutupaperiin on kirjoitettava ylös omat yhteystiedot: nimi ja opiskelijanumero. Jokainen uusi tehtävä tulee aloittaa uudelta sivulta. Ulkosivun marginaaliin on tällöin isolla kirjoitettava kyseinen tehtävänumero. Katso tästä esimerkki.
Tehtävien ratkaisemisessa on syytä käyttää samaa varustusta kuin itse välikoetilaisuudessa (vain jaettava taulukkomoniste, ei omaa taulukkokirjaa, ei laskinta). Laskinta tai Matlab-ohjelmistoa voi hyvin käyttää tehtävien "tarkistamiseen", mutta ei niiden tekemiseen, ellei kyseessä nimenomaan Matlab-tehtävä. Toisin sanoen, jos tehtävänä on "hahmotella suotimen H(z) = 0.5 + 0.5 z^-1 amplitudivaste", niin hahmottelu on piirrettävä käsin paperille, koska siinä ei pyydetty tekemään sitä Matlabilla. Jos pyydetään laskemaan polynomin f(x) = x^2 + 2 x - 15 nollakohdat, on syytä tietää, miten lasku menee ilman laskinta, jos samanlainen on välikokeessa.
Palautusta varten tulee täyttää kansilehti, jossa opiskelijan yhteystiedot.
Palautusta ennen on täytettävä WWW-lomake, jossa kysellään tehtävistä ja niiden vastauksista. Täyttö on tärkeää, sillä alustava tehtävien pisteytys tulee tämän lomakkeen täytöstä. WWW-sivun osoite tulee samassa sähköpostissa kuin tehtäväpaperin sijainti.
Kansilehti ja kaikki vastauspaperit nidotaan vasemmasta yläkulmasta yhteen (yksi nitoja myös palautuslaatikon lähellä pöydällä). Laskarinippu palautetetaan määräaikaan mennessä T-talon 3. kerroksen palautuslaatikkoon.
Tehtävät pisteytetään ensisijaisesti WWW-lomakkeen ilmoituksen mukaan. Pistetulos lähetetään sähköpostilla opiskelijalle, jolloin voi pyytää hyvästä syystä korjausta. Papereita tarkastetaan pistotarkastuksin.
Matlab-harjoitustyö julkaistaan viimeistään kurssin puolivälissä. Sen voi ladata kurssin www-sivuilta kohdasta Harjoitustyö. Tehtävänannosta löytyvät tarkemmat ohjeet.
Harjoitustyön deadline 29.5.2009, mutta on hyvin mahdollista ja kannustettavaa tehdä sitä kurssin aikana. Harjoitustyö arvostellaan skaalalla hylätty/hyväksytty. Jos työn palauttaa 27.4.2009 mennessä, saa välikoesuoritukseen kaksi pistettä.
HUOM! Joitakin opiskelijakommentteja edellisten vuosien töistä: "...Matlab-harjoitukset auttoivat paljon...", "...aikaa meni 6 tuntia...", "...kerrankin pääsi itse tekemään..., "...yhteensä kului noin 60 tuntia...", "...kurssin Matlab-istunnot pitäisi tehdä pakollisiksi, ettei aikaa olisi mennyt ihmettelyyn...".
Kurssin ajankohtaisista asioista tiedotetaan luennoilla, laskareissa ja Nopassa.
Kurssilla on käytössä newssiryhmä opinnot.tik.t613010, joka on myös netissä http://news.tky.fi/. Tämä soveltuu yleisempään keskusteluun.
Luento- ja laskariaikataulua päivitetään WWW-sivuille http://www.cis.hut.fi/Opinnot/T-61.3010/
Kurssikirjana käytetään teosta Mitra, Sanjit K. Digital Signal Processing. A Computer-Based Approach. McGraw-Hill. Kurssi tukee sekä versiota 2nd Edition että 3rd Edition. Samat asiat löytyvät pitkälti myös 1st Edition.
Kirja on kattava, laaja, paksu, ... Se sisältää teorian lisäksi paljon esimerkkejä ja Matlab-koodia.
Kirjan omat www-sivut ovat täällä. Painosten "Errata list" on kopioitu kurssin www-sivuille kohtaan Materiaalia. Samasta paikasta löytyy myös ylimalkainen kuva, miten painokset 2 ja 3 suhtautuvat toisiinsa.
HUOM! Kurssin aihealueeseen on *valtavasti* erilaisia kirjoja, myös Internetissä. Googlaa "DSP" tai katso esimerkiksi kurssin linkkikokoelmaa "Materiaalia" ja "Vinkit ja linkit".
Kurssista toimitetaan ???????????????? Opetusmonisteiden (Edita) kautta prujut. Prujujen sisältö:
Muu materiaali (mm. harjoitustyö, välikoepistelaskarit) saadaan eri tilaisuuksissa tai ladataan www-sivulta.
Kurssitoimittaja numeroi henkilökunnan antaman prujumateriaalin ja toimittaa sen Editaan. Originaalit lähetetään takaisin sisäpostilla henkilökunnalle, mutta luennoitsijan kappaleen saa kurssitoimittaja itse pitää.
Kurssitoimittaja on N.N.
Varsinainen kurssipalaute kerätään toukokuussa T-osaston www-palautejärjestelmän kautta. Tarkemmat tiedot lähempänä ajankohtaa.
Opetushenkilökuntaa voi luentojen ja laskareiden lisäksi tavata vastaanottoaikoina.
Sähköpostissa käytä kurssiosoitetta t613010@cis.hut.fi. Kysy ja kommentoi yleisistä asioista newsseissä opinnot.tik.t613010. Viikoittaista anonyymiä palautetta voi lähettää myös www-sivujen kautta.
You are at: CIS → T-61.3010 / Kurssiesite
Page maintained by t613010 (at) cis.hut.fi, last updated Thursday, 09-Apr-2009 11:24:14 EEST
