PRESENTAZIONE

L’insegnamento presenta una panoramica delle principali tecniche per l'elaborazione numerica dei segnali e fornisce, congiuntamente agli elementi teorici, competenze per l'applicazione pratica dei concetti teorici tramite l’implementazione di semplici soluzioni su piattaforme di elaborazione (quali, ad esempio, quelle della famiglia Arduino).

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si prefigge di fornire le metodologie e gli strumenti di base per affrontare problemi di rappresentazione discreta e numerica di segnali e sistemi nel tempo e in frequenza, di filtraggio numerico e di elaborazione, compressione e trasmissione di immagini e sequenze video.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine dell'insegnamento gli studenti saranno in grado di:

• Comprendere le basi teoriche dell'analisi e dell'elaborazione dei segnali a tempo discreto;
• Comprendere e applicare la trasformata di Fourier per sequenze e discreta (DFT/FFT) e la trasformata Z;
• Analizzare la trasformata di Fourier di un segnale a tempo continuo rispetto a quella discreta ottenuta trasformando i valori campionati;
• Analizzare, valutare e creare sistemi discreti che simulino quelli continui
• Analizzare e valutare i principali segnali multimediali;
• Comprendere i Filtri numerici (FIR ed IIR);
• Comprendere le tecniche di codifica di segnali audio e video con i relativi standard di compressione;
• Comprendere, realizzare semplici algoritmi di elaborazione numerica dei segnali quali quelli di stima spettrale basati sull'impiego di DFT/FFT e varie tipologie di filtraggi.

PREREQUISITI

Elementi base di analisi matematica e geometria, fondamenti di programmazione in C/C++..

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali. Lezioni pratiche ed esercitazioni in aula svolte individualmente ed in gruppo. La frequenza è caldamente consigliata.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Prima Parte (I° Semestre, 6 CFU) – Prof. A. Grattarola

• Segnali a tempo discreto, rappresentazione spettrale, convoluzione e correlazione.
• Sistemi lineari tempo discreti, filtri numerici e filtraggio.
• Campionamento, quantizzazione e ricostruzione.
• Trasformata discreta di Fourier (DFT), trasformata veloce di Fourier (FFT), trasformata Z, trasformata discreta coseno (DCT).
• Convoluzione circolare e filtraggio a blocchi mediante FFT.
• Filtri numerici a risposta impulsiva finita (FIR) e ricorsivi (IIR).

Seconda Parte (II° Semestre, 2 CFU) – Prof. F. Lavagetto

• Analisi spettrale e cepstrale.
• Tecniche di compressione di immagini fisse ed in movimento. Cenni allo standard JPEG ed MPEG. Tecniche di elaborazione audio.

Terza Parte (II° Semestre, 3 CFU) – Prof. I. Bisio

• Esercitazioni pratiche su piattaforme di elaborazione (p.es., della famiglia Arduino).

Questo insegnamento, trattando temi di interesse scientifico-tecnologico quali l’elaborazione e la trasmissione di segnali ed immagini, contribuisce al raggiungimento dei seguenti Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda ONU 2030:

8.2 (Raggiungere standard più alti di produttività economica attraverso la diversificazione, il progresso tecnologico e l’innovazione, anche con particolare attenzione all’alto valore aggiunto e ai settori ad elevata intensità di lavoro)

9.5 (Aumentare la ricerca scientifica, migliorare le capacità tecnologiche del settore industriale in tutti gli stati – in particolare in quelli in via di sviluppo – nonché incoraggiare le innovazioni e incrementare considerevolmente, entro il 2030, il numero di impiegati per ogni milione di persone, nel settore della ricerca e dello sviluppo e la spesa per la ricerca – sia pubblica che privata – e per lo sviluppo)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Elaborazione Numerica dei Segnali, Franco Angeli, 1996.
• J. G. Proakis, C.M.Rader, F. Ling, C. L. Nikias, et alii, Algorithms for Statistical Signal Processing, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2002.
• M. Bellanger, Digital Processing of Signals, Third Ed. John Wiley & Sons, 2000.
• R. C. Gonzalez, R. E. Woods, Digital Image Processing, Second edition, Prentice Hall, NJ, 2002.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ALDO GRATTAROLA (Presidente)

SANDRO ZAPPATORE

IGOR BISIO (Presidente Supplente)

CARLO ANDREA BRACCINI (Presidente Supplente)

FABIO LAVAGETTO (Presidente Supplente)

ANDREA SCIARRONE (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/9273/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame di questo insegnamento si compone di tre parti: nella prima si accerta la conoscenza delle basi teoriche dell'analisi e dell'elaborazione dei segnali a tempo discreto, nella seconda le tecniche di analisi spettrale/cepstrale e di codifica e compressione audio e video, infine nella terza si accertano le capacità operative relative alla realizzazione di filtri numerici (FIR e IIR) e di schemi di stima spettrale basati sull'impiego di DFT/FFT.

Per la prima parte (Prof. A. Grattarola) sono previsti compitini scritti ed esami orali.

La seconda parte (Prof. F. Lavagetto) prevede un test con risposte multipla e risposte aperte volte a verificare la comprensione dello studente degli argomenti teorici svolti.

La terza parte (Prof. I Bisio) avrà luogo a valle della prova relativa alla seconda parte e consisterà in un breve colloquio orale atto alla descrizione e dimostrazione pratica del funzionamento di un semplice algoritmo di elaborazione dei segnali, realizzato su una piattaforma data (p.es., Arduino). L’algoritmo da implementare verrà assegnato (via e-mail) ai Candidati, regolarmente iscritti all’esame, indicativamente 24 ore prima dell’esame.

Gli studenti con DSA potranno usare modalità e strumenti di ausilio che saranno individuati caso per caso (ad esempio, maggiore tempo disponibile per l'esame) sulla base delle certificazioni fornite dallo studente ed in accordo col referente di Ingegneria nel Comitato per l'inclusione degli studenti con disabilità.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Per la prima parte i compitini scritti chiedono allo studente di risolvere problemi relativi alla teoria dell'analisi e dell'elaborazione dei segnali a tempo discreto. Durante la prova orale lo studente deve dimostrare di saper risolvere esercizi (più semplici rispetto a quelli scritti) e di saper rispondere a domande teoriche.

Per la seconda parte gli studenti dovranno dimostrare la conoscenza degli argomenti svolti a lezione risolvendo problemi teorici.

Infine per la terza parte gli studenti dovranno dimostrare le proprie competenze operative realizzando soluzioni di elaborazione dei segnali funzionanti, analizzandone criticamente caratteristiche e limiti.

L’esame si considera superato se lo studente raggiunge la sufficienza (18/30) di tutte e tre le parti ed il voto finale sarà la media, pesata dal numero di crediti, dei voti acquisiti in ciascuna parte.

Calendario appelli