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¿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)
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¿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
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Ejemplos
Porqué
Digital??
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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
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¿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.
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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.
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¿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)
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¿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.
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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
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Procesamiento de Imágenes
Procesamiento
Compresión
Reconocimiento de Patrones
Cancelación de fantasmas
(Ghost cancellation)
Reducción de ruido
Seguimiento de objetos
Fusión de imágenes
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Aplicacion DSP a las comunicaciones
MODEM
Correlacion (filtros de igualción)
Canceladores de eco
ecualizadores
Telefonía Celular
Compresión de voz
Software de Radio
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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)
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DSP : Pager
FLEX is a Pager protocol using TDMA concept
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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
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DSP : Teléfono celular
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DSP: Voz sobre IP
DSP
Chip
Voice
Codec
Memory
(Card or Chip)
Audio Coders
MP3
AC3
AAC
Peripherals
Micro
processor
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DSP: Voz sobre IP
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Mercado DSP – Por Compañía
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Mercado DSP – Por aplicación
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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
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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
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¿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
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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