Ero sivun ”Digitaalinen signaalinkäsittely” versioiden välillä
[katsottu versio] | [arvioimaton versio] |
Jmk (keskustelu | muokkaukset) p Käyttäjän 213.130.228.254 muokkaukset kumottiin ja sivu palautettiin viimeisimpään käyttäjän Xyzäö tekemään versioon. |
p →Sovellusalueita: Sovellusalueita muokattu, lisätty audiosignaalinkäsittely ja erotettu se puheenkäsittelystä (ent. äänenkäsittely) |
||
Rivi 1: | Rivi 1: | ||
'''Digitaalinen signaalinkäsittely''', usein myös pelkkä '''signaalinkäsittely''', on digitaalisessa muodossa esitettyjen [[signaali]]en käsittelyä [[numeerinen laskenta|numeerisen laskennan]] menetelmin. Digitaalisen signaalinkäsittelyn merkitys on kasvanut voimakkaasti viime vuosikymmeninä tietokoneiden [[laskentateho|laskentatehon]] kasvaessa ja yhä uusien sovelluskohteiden avautuessa. Digitaalisen signaalinkäsittelyn alaan kuuluu keskeisesti myös [[analoginen|analogisten]] signaalien muuttamisen [[digitaalinen|digitaaliseksi ]] ja päinvastoin. Useimmat digitaaliset signaalit ovatkin digitaaliseksi muutettuja analogisia signaaleja, esimerkiksi |
'''Digitaalinen signaalinkäsittely''', usein myös pelkkä '''signaalinkäsittely''', on digitaalisessa muodossa esitettyjen [[signaali]]en käsittelyä [[numeerinen laskenta|numeerisen laskennan]] menetelmin. Digitaalisen signaalinkäsittelyn merkitys on kasvanut voimakkaasti viime vuosikymmeninä tietokoneiden [[laskentateho|laskentatehon]] kasvaessa ja yhä uusien sovelluskohteiden avautuessa. Digitaalisen signaalinkäsittelyn alaan kuuluu keskeisesti myös [[analoginen|analogisten]] signaalien muuttamisen [[digitaalinen|digitaaliseksi ]] ja päinvastoin. Useimmat digitaaliset signaalit ovatkin digitaaliseksi muutettuja analogisia signaaleja, esimerkiksi audiosignaaleja eli [[ääni|ääntä]]. |
||
==Digitaalisen signaalinkäsittelyn edut== |
==Digitaalisen signaalinkäsittelyn edut== |
||
Rivi 7: | Rivi 7: | ||
==Keskeisiä menetelmiä== |
==Keskeisiä menetelmiä== |
||
Signaalit esitetään usein aika-akselin sijaan taajuusakselilla. |
Signaalit esitetään usein aika-akselin sijaan taajuusakselilla. Aika-alueen signaalien muuntaminen taajuusalueeseen tehdään usein [[Fourier-muunnos|Fourier-muunnoksella]]. |
||
Digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin voidaan suuresta joukosta dataa, joka sinänsä on vaikeasti tulkittavissa, saada esille dataa luettavassa, ymmärrettävässä ja käytettävässä muodossa. Triviaali esimerkki tästä on esimerkiksi keskustelun äänittäminen suuressa taustamelussa. Oleellisen datan esille saamiseksi käytetään [[digitaalinen suodatus|digitaalisia suodattimia]]. |
Digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin voidaan suuresta joukosta dataa, joka sinänsä on vaikeasti tulkittavissa, saada esille dataa luettavassa, ymmärrettävässä ja käytettävässä muodossa. Triviaali esimerkki tästä on esimerkiksi keskustelun äänittäminen suuressa taustamelussa. Oleellisen datan esille saamiseksi käytetään [[digitaalinen suodatus|digitaalisia suodattimia]]. |
||
Rivi 16: | Rivi 16: | ||
==Sovellusalueita== |
==Sovellusalueita== |
||
* Kuvankäsittely |
|||
* kuvankäsittely |
|||
**[[Kuvankäsittely|digitaalinen kuvankäsittely]] |
|||
** kuvion [[tunnistus]] |
|||
**[[hahmontunnistus]] |
|||
** robottinäkö |
|||
** animaatiot |
** animaatiot |
||
** sääkarttojen tuottaminen satelliittikuvien perusteella |
** sääkarttojen tuottaminen satelliittikuvien perusteella |
||
* Puheenkäsittely |
|||
* äänenkäsittely |
|||
** |
**[[puheanalyysi]] |
||
** [[puheentunnistus]] |
** [[puheentunnistus]] |
||
**puhujantunnistus |
|||
** [[Puhesynteesi|synteettinen puhe]] |
|||
** |
**[[puhesynteesi]] |
||
**[[Koodekki|puheenkoodaus]] |
|||
* Audiosignaalinkäsittely |
|||
* telekommunikaatio |
|||
**äänen muokkaus, kuten [[Auto-Tune|autotune]] |
|||
**[[äänenpakkaus]], kuten [[MP3]] |
|||
**[[Musiikkitiedonhaku|äänen sisältöanalyysi]] |
|||
**[[Syntetisaattori|äänisynteesi]] |
|||
*Tietoliikenne |
|||
** digitaalinen [[modulaatio (elektroniikka)|modulaatio ja demodulaatio]] |
** digitaalinen [[modulaatio (elektroniikka)|modulaatio ja demodulaatio]] |
||
** tiedonsiirtokanavan häiriöiden tunnistus ja korjaaminen |
** tiedonsiirtokanavan häiriöiden tunnistus ja korjaaminen |
||
Rivi 34: | Rivi 40: | ||
** monen antennin lähetys- ja vastaanottotekniikat ([[MIMO]]) |
** monen antennin lähetys- ja vastaanottotekniikat ([[MIMO]]) |
||
* Lääketiede |
|||
* lääketiede |
|||
** |
**[[Röntgentutkimus|röntgenkuvaus]], [[tietokonekerroskuvaus]], [[magneettikuvaus]] ja [[ultraäänikuvaus]] |
||
** [[EEG]]-aivokuvaus |
** [[EEG]]-aivokuvaus |
||
Versio 3. huhtikuuta 2019 kello 13.52
Digitaalinen signaalinkäsittely, usein myös pelkkä signaalinkäsittely, on digitaalisessa muodossa esitettyjen signaalien käsittelyä numeerisen laskennan menetelmin. Digitaalisen signaalinkäsittelyn merkitys on kasvanut voimakkaasti viime vuosikymmeninä tietokoneiden laskentatehon kasvaessa ja yhä uusien sovelluskohteiden avautuessa. Digitaalisen signaalinkäsittelyn alaan kuuluu keskeisesti myös analogisten signaalien muuttamisen digitaaliseksi ja päinvastoin. Useimmat digitaaliset signaalit ovatkin digitaaliseksi muutettuja analogisia signaaleja, esimerkiksi audiosignaaleja eli ääntä.
Digitaalisen signaalinkäsittelyn edut
Ennen digitaalisen signaalinkäsittelyn kehittymistä vallalla oli analoginen signaalinkäsittely. Tällöin signaaleja käsiteltiin analogisten komponenttien, kuten vastusten, kelojen, kondensaattorien, transistorien ja operaatiovahvistimien avulla.
Analogisiin signaalinkäsittelymetodeihin verrattuna digitaaliset metodit antavat tarkemman tuloksen, ovat helpommin monistettavissa ja muokattavissa sekä ovat halvempia. Ne ovat myös eräiltä keskeisiltä osin merkittävästi suorituskykyisempiä.
Keskeisiä menetelmiä
Signaalit esitetään usein aika-akselin sijaan taajuusakselilla. Aika-alueen signaalien muuntaminen taajuusalueeseen tehdään usein Fourier-muunnoksella.
Digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin voidaan suuresta joukosta dataa, joka sinänsä on vaikeasti tulkittavissa, saada esille dataa luettavassa, ymmärrettävässä ja käytettävässä muodossa. Triviaali esimerkki tästä on esimerkiksi keskustelun äänittäminen suuressa taustamelussa. Oleellisen datan esille saamiseksi käytetään digitaalisia suodattimia.
Analoginen signaali muutetaan digitaaliseksi AD-muuntimella ja digitaalinen takaisin analogiseksi DA-muuntimella.
Signaaleja käsitellään usein joko tavallisella tietokoneella tai signaalinkäsittelytarkoitukseen erityisesti suunniteltuja digitaalisella signaaliprosessorilla. Useat reaaliaikaiset säätöjärjestelmät edellyttävät digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin käsiteltyä dataa. Etenkin suuria tai monimutkaista käsittelyä vaativia datamääriä reaaliajassa käsiteltäessä käytetään myös tarkoitusta varten räätälöityjä sovelluskohtaisia mikropiirejä tai FPGA-piirejä.
Sovellusalueita
- Kuvankäsittely
- digitaalinen kuvankäsittely
- hahmontunnistus
- animaatiot
- sääkarttojen tuottaminen satelliittikuvien perusteella
- Puheenkäsittely
- puheanalyysi
- puheentunnistus
- puhujantunnistus
- puhesynteesi
- puheenkoodaus
- Audiosignaalinkäsittely
- äänen muokkaus, kuten autotune
- äänenpakkaus, kuten MP3
- äänen sisältöanalyysi
- äänisynteesi
- Tietoliikenne
- digitaalinen modulaatio ja demodulaatio
- tiedonsiirtokanavan häiriöiden tunnistus ja korjaaminen
- vastaanottimen synkronointi lähetteeseen (ajoitus ja taajuus)
- monen antennin lähetys- ja vastaanottotekniikat (MIMO)
- Lääketiede
- röntgenkuvaus, tietokonekerroskuvaus, magneettikuvaus ja ultraäänikuvaus
- EEG-aivokuvaus
Katso myös
Lähteitä
- Huttunen, Heikki: Signaalinkäsittelyn menetelmät. Tampereen teknillinen yliopisto, Tampere 2005. ISSN 1459-4609. ISBN 952-15-1432-9. PDF.
- Ifeachor, Emmanuel C. & Jervis, Barrie W.: Digital Signal Processing: A Practical Approach. Addison-Wesley 1993. ISBN 0-201-54413-X
Kirjallisuutta
- Oppenheim, Alan V. & Schafer, Roland W.: Digital Signal Processing. Prentice-Hall, Inc., 1975. ISBN 0-13-214635-5.
- Rabiner, Lawrence R. & Gold, Bernard: Theory and Application of Digital Signal Processing. Prentice-Hall, Inc., 1975. ISBN 0-13-914101-4.
Aiheesta muualla
- Usenet-keskusteluryhmä digitaalisesta signaalinkäsittelystä (englanniksi)
- DSP-kirja verkossa (englanniksi)