Traitement Numérique du Signal

Responsable : Olivier Sentieys (Pièce 307N)

olivier.sentieys@enssat.fr
http://lasti.enssat.fr/GroupeArchi/enseignements/Tns

Objectifs du cours

Ce cours a pour objectifs de compléter les bases acquises en première année en traitement du signal par les principaux résultats théorique en traitement numérique du signal, avant de les illustrer par des exemples concrets.
Les principaux algorithmes de TNS (TFD, TFR, convolution rapide, filtres numériques, analyse spectrale, systèmes multi-cadences) sont présentés de manière théorique et applicative, en insistant particulièrement sur les estimations et optimisations de complexité. Les méthodes de synthèses des filtres numériques RIF et RII sont également incluses dans ce cours. Enfin, les problèmes de quantification, de bruits de calcul en arithmétique finie sont présentés de manière théorique puis illustrés sur des exemples. Dans le dernier chapitre, les processeurs de traitement du signal en virgules fixe et flottante sont présentés, en insistant sur les problèmes
d'implantations temps-réel et en arithmétique finie.

Plan du cours

1. Introduction
1. Introduction, problématique, caractéristiques, solutions architecturales
2. Types de signaux
3. Applications typiques de TNS
4. Chaîne de traitement et problèmes temps réel
2. Analyse des filtres numériques
1. Spécification, classification, représentation
2. Analyse fréquentielle
3. Structures des filtres RII et RIF
3. Transformées en TNS
1. TFD, convolution linéaire
2. TFR : Transformée de Fourier Rapide
3. Convolution et corrélation
   
4. Quantification
1. Formats de codage
2. Quantification
3. Effets de la quantification en TNS
5. Synthèse des filtres numériques RII
1. Invariance Impulsionnelle
2. Transformation d'Euler
3. Transformation Bilinéaire
6. Synthèse des filtres numériques RIF
1. Introduction
2. Filtres à Phase Linéaire
3. Méthode du Fenêtrage
4. Echantillonnage en Fréquence
7. Analyse spectrale
1. Effets de la troncature
2. Caractéristiques des fenêtres
3. Influence sur l'analyse
   
8. Systèmes multi-cadences
1. Définition
2. Décimation
3. Interpolation
   
9. Processeurs de Traitement du Signal
1. Architecture de base
2. Principales familles
3. Problèmes d'implantation en virgule fixe

Cours Magistraux : 22h (dont 4h sur les PTS)
Travaux Dirigés : 16h (dont 4h sur les PTS)
Travaux Pratiques : (Matlab) 4h
Travaux Pratiques :  PTS virgule fixe 12h
Projet : PTS virgule flottante 21h
Devoir Surveillé : 2h

Intervenants

Olivier Sentieys (poste 641, sentieys@enssat.fr) : CM chapitres 1 à 8 (18h), TD, TP, DS
Daniel Ménard (poste 526, menard@enssat.fr) : CM chapitre 9 (4h), TD, TP, Projet
Hélène Dubois (poste 657, dubois@enssat.fr) : TP
Alain Curti (alain.curti@rd.francetelecom.fr) : Projet
Gervais Egault (gervais.egault@alcatel.fr) : Projet

Programme approximatif du cours

CM1      :Introduction : signaux et applications
Travail personnel : lecture du polycopié (chapitres 1 à 3)
Travail personnel : lecture du polycopié (chapitre 6)
CM2      : Analyse des filtres numériques
Travail personnel : lecture du polycopié (chapitres 4 et 5)
CM3      : Transformées en TNS
Travail personnel : lecture du polycopié (chapitre 7)
CM4      : Quantification, effets en TNS
Travail personnel : lecture du polycopié (chapitre 8)
CM5      : Synthèse des filtres RII
Travail personnel : lecture du polycopié (chapitre 9)
CM6      : Synthèse des filtres RIF
CM7      : Convolution rapide, Analyse spectrale
CM8      : Traitement multi-cadence
CM9      : Exemples applicatifs
CM10     : Processeurs de TS : généralités, PTS virgule folttante
CM11     : PTS virgule fixe, problème d'implantation en virgule fixe

Bibliographie

[Bel87] Traitement Numérique du Signal, M. Bellanger, Collection CNET-ENST MASSON
[Boi80] Les Filtres Numériques Analyse et Synthèse des filtres unidimensionnels, R. Boite, H. Leich, Collection CNET-ENST Masson
[Bur85] DFT/FFT & Convolution Algorithms, C.S. Burrus, T.W. Parks ,Topics in DSP : John Wiley & Sons
[End92] Traitement Numérique du Signal : Une Introduction, Van Den Enden, Werdeckh, Masson
[Kun81] Traitement Numérique des Signaux ,M. Kunt, Collection Traité d'Electricité Presses Romandes
[Kun91] Techniques modernes de Traitement Numérique du Signal, M. Kunt & al., Collection CNET-ENST Presses Romandes
[Mar93] a simple approach to Digital Signal Processing, C. Marven, G. Ewers, Texas Instruments Mentors
[Opp75] Digital Signal Processing, A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, Prentice-Hall
[Par87] Digital Filter Design, T.W. Parks, C.S. Burrus, Topics in DSP : John Wiley & Sons
[Ste88] Signal Processing Algorithms, S. Stearns, R. David, Prentice Hall

Pour plus d'information, voir le polycopié du cours