1 ¿Qué es procesamiento de señal? Ejemplo de señales: Analógicas: Voz, música, fotos, Video, radar, sonar, … En el dominio Discreto/Digital: Voz digitalizada, música, imágenes, video, radar , … Procesamiento Señal de Entrada Señal de salida Operación, Transformación (Analógica o Digital) (Analógica o Digital)
2 ¿Qué es el procesamiento Digital de la Señal? Y las señales… Procesamiento digital Entrada digital Salida digital Operaciones, Transformaciones sobre señales digitales (usando una computadora o algún otro dispositivo Especializado en manejo de señales digitales) Señal Analógica
A/D
Procesamiento Digital
D/A
3 Ejemplos Porqué Digital??
4 Aplicación Típica Paso 1: Un sensor analógico capta la señal (ej: microfono) Paso 2: Conversión A/D Paso 3: DSP procesa la información digital (ej., compresión, supresión de ruido) Paso 4: D/A para recuperar la señal analógica original
5 ¿Qué es procesamiento digital en tiempo real? Ejemplo: Procesador a120 MHz, puede realizar 120MIPS Frec . De Muestreo = 48KHz (Digital Audio Tape – DAT) numero de inst. por muestra = (120 x 106)/(48 x 103) = 2500. fs = 8KHz (Banda de voz, telefonía) número de instrucciones por muestra= 15000. fs = 75MHz (CIF 360×288 Video a 30 cuadros por segundo) número de instrucciones por muestra= 1.6. Procesamiento en tiempo real Entrada Digital Salida Digital Requiere un tratamiento, o transformación de la señal Lo más rapidamente posible para mantener una cierta Sincronización con los eventos de entrada.
6 Procesamiento de señal en tiempo real: Limitaciones: Las aplicacions DSP quedan limitadas a casos donde la frecuencia de muestreo es suficientemente menor a la velocidad de ejecución de instrucciones.
Desafío: Código; Compacto para ser ejecutado en tiempo real. Buena cantidad de instrucciones entre muestras.
7 ¿Qué es DSP? DSP = Proc. Digital de señales “O” DSP = Procesador Digital de señales
DSP es usado para ambos El significado se deduce del contexto en el cual la palabra DSP es usada. Y Procesador digital de señal (DSP) es Un micro especialmente diseñado para realizar operaciones de procesamiento digital rápidamente (ej., FFT, productos, multiplicación y acumulación)
8 ¿Porqué pasar al dominio digital? Programabilidad Un hardware puede realizar varias tareas. Fácil de mejorar o cambiar. Repetibilidad Misma performance de una unidad a otra. No cambia su performance por cambios de temperatura o envejecimiento.
Ofrece alta performance : por ejemplo CD-players vs tocadiscos.
9 Aplicaciones del procesamiento Digital Procesamiento de voz Compresión Reconocimiento Verificación, adecuación de voz Sintesis de voz Amplificación, Cancelación de eco Procesamiento de audio Compresion Reproducción 3-D
10 Procesamiento de Imágenes Procesamiento Compresión Reconocimiento de Patrones Cancelación de fantasmas (Ghost cancellation) Reducción de ruido Seguimiento de objetos Fusión de imágenes
11 Aplicacion DSP a las comunicaciones MODEM Correlacion (filtros de igualción) Canceladores de eco ecualizadores Telefonía Celular Compresión de voz Software de Radio
12 DSP : Pager FLEX™ is a popular pager protocol created by Motorola http://www.motorola.com/FLEX DSP Chip
ADC
DAC
RF Receiver Pager Protocol Decoder Microcontroller Chip Pager Peripherals Decodificación del espectro Compresión Procesamiento de voz
Controlado por la unidad de manejo de la potencia (Power Management Unit)
13 DSP : Pager FLEX is a Pager protocol using TDMA concept
14 DSP : Teléfonos Celulares Codificador de voz Reconocimiento de voz Ecualizadores Cancelación de ruido de antena Técnicas de mejoramiento de imágen DSP Chip RF Codec
Voice Codec
RF Receiver Microprocessor Chip Cell Peripherals Controlled by Power Management Unit
15 DSP : Teléfono celular
16 DSP: Voz sobre IP DSP Chip Voice Codec Memory (Card or Chip) Audio Coders MP3 AC3 AAC Peripherals Micro processor
17 DSP: Voz sobre IP
18 Mercado DSP – Por Compañía
19 Mercado DSP – Por aplicación
20 Personnel Digital Assistant (PDA) Creció 14 M unid./año en el 2002 Creció el 32% de 1999 al 2002 PCs portables 26 M unid./año en 2002 Creció 14% de 1999 al 2002 Celular Trepó a 500 M unid./año en el 2002 Mercado DSP – Aumento de uso en productos portables
21 En aplicaciones portables es necesario procesadores de alta performance Baja potencia Mediana Performance Costo efectivo Ultra Low power Alta performance Costo efectivo Año: 1999 Año: 2003 Tiempo Performance Power
22 ¿Que tienen de especial las aplicaciones de procesamiento digital? Gran cantidad de muestras en la entradas del procesor. Operaciones Repetitivas: La misma operación será aplicada a diferentes set de muestras Procesamiento paralelo Operaciones con Vectores y Matrices Operaciones en tiempo real
23 Ejemplo: Filtrado digital Los dos filtros digitales mas comunes son: Respuesta finita al impulso (FIR) Respuesta Infinita al Impulso (IIR) La fórmula básica de FIR es
donde h[k] es un array de constantes En lenguaje C y[n]=0; For (n=0; n