数字信号处理

洛桑联邦理工学院

课程信息

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Digital Signal Processing is the branch of engineering that, in the space of just a few decades, has enabled unprecedented levels of interpersonal communication and of on-demand entertainment. By reworking the principles of electronics, telecommunication and computer science into a unifying paradigm, DSP is a the heart of the digital revolution that brought us CDs, DVDs, MP3 players, mobile phones and countless other devices. 

The goal, for students of this course, will be to learn the fundamentals of Digital Signal Processing from the ground up. Starting from the basic definition of a discrete-time signal, we will work our way through Fourier analysis, filter design, sampling, interpolation and quantization to build a DSP toolset complete enough to analyze a practical communication system in detail. Hands-on examples and demonstration will be routinely used to close the gap between theory and practice.

To make the best of this class, it is recommended that you are proficient in basic calculus and linear algebra; several programming examples will be provided in the form of Python notebooks but you can use your favorite programming language to test the algorithms described in the course.

学生职业成果

44%

完成这些课程后已开始新的职业生涯

40%

通过此课程获得实实在在的工作福利

17%

加薪或升职

100% 在线

立即开始，按照自己的计划学习。

可灵活调整截止日期

根据您的日程表重置截止日期。

中级

完成时间大约为32 小时

建议：8-10 hours/week...

英语（English）

字幕：英语（English）

您将获得的技能

Signal ProcessingDiscrete Fourier TransformData TransmissionIpythonFourier AnalysisConvolutionLinear AlgebraDigital Signal Processing

学生职业成果

44%

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17%

加薪或升职

100% 在线

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中级

完成时间大约为32 小时

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教学大纲 - 您将从这门课程中学到什么

周

周 1

完成时间为 7 小时

Module 1: Basics of Digital Signal Processing

完成时间为 7 小时

7 个视频（总计 93 分钟）, 7 个阅读材料, 1 个测验

7 个视频

Welcome to the DSP course4分钟

1.1.a Introduction to digital signal processing25分钟

1.2.a Discrete-time signals16分钟

1.3.a How your PC plays discrete-time sounds3分钟

1.3.b The Karplus-Strong algorithm19分钟

Signal of the Day: Goethe's temperature measurement8分钟

1.4.a Complex exponentials14分钟

7 个阅读材料

Introduction to Module 15分钟

Introduction to Lecture 1.15分钟

Introduction to Lecture 1.25分钟

Introduction to Lecture 1.35分钟

Introduction to Lecture 1.45分钟

Notes and external resources15分钟

Practice homework for Module 11小时

1 个练习

Homework for Module 11 小时 45 分

周

周 2

完成时间为 5 小时

Module 2: Vector Spaces

完成时间为 5 小时

6 个视频（总计 63 分钟）, 7 个阅读材料, 1 个测验

6 个视频

2.1.a Signal processing and vector spaces4分钟

Signal of the Day: Exoplanet hunting9分钟

2.2.a Vector space15分钟

2.2.b Signal spaces4分钟

2.3.a Bases13分钟

2.4.a Subspace-based approximations16分钟

7 个阅读材料

Introduction to Module 25分钟

Introduction to Lecture 2.15分钟

Introduction to Lesson 2.25分钟

Introduction to Lecture 2.35分钟

Introduction to Lecture 2.45分钟

Notes and external resources15分钟

Practice homework for Module 21小时

1 个练习

Homework for Module 21 小时 30 分

周

周 3

完成时间为 9 小时

Module 3: Part 1 - Basics of Fourier Analysis

完成时间为 9 小时

14 个视频（总计 95 分钟）, 11 个阅读材料, 1 个测验

14 个视频

3.1.a The frequency domain5分钟

3.1.b The DFT as a change of basis10分钟

3.2.a DFT definition5分钟

3.2.b Examples of DFT calculation13分钟

3.2.c Interpreting a DFT plot4分钟

3.3.a DFT analysis11分钟

3.3.b DFT example - analysis of musical instruments4分钟

3.3.c DFT synthesis5分钟

3.3.d DFT example - tide prediction in Venice4分钟

3.3.e DFT example - MP3 compression4分钟

Signal of the Day: The first man-made signal from outer space5分钟

3.4.a The short-time Fourier transform5分钟

3.4.b The spectrogram7分钟

3.4.c Time-frequency tiling5分钟

11 个阅读材料

Introduction to Module 310分钟

Introduction to Lesson 3.15分钟

Summary of Lesson 3.110分钟

Introduction to Lesson 3.25分钟

Summary of Lesson 3.210分钟

Introduction to Lesson 3.35分钟

Summary of Lesson 3.310分钟

Real-valued Transforms10分钟

Introduction to Lesson 3.45分钟

Summary of Lesson 3.410分钟

Practice homework for Module 3 Part 11小时

1 个练习

Homework for Module 3 Part 12小时

周

周 4

完成时间为 8 小时

Module 3: Part 2 - Advanced Fourier Analysis

完成时间为 8 小时

10 个视频（总计 116 分钟）, 7 个阅读材料, 1 个测验

10 个视频

3.5.a Discrete Fourier series3分钟

3.5.b Karplus-Strong revisited and DFS7分钟

3.6.a Karplus-Strong revisited and the DTFT13分钟

3.6.b Existence and properties of the DTFT7分钟

3.6.c The DTFT as a change of basis9分钟

3.7.a Sinusoidal modulation7分钟

3.7.b Tuning a guitar4分钟

Signal of the Day: Tristan Chord6分钟

3.8* Relationship between transforms14分钟

3.9* The fast Fourier transform42分钟

7 个阅读材料

Introduction to Lesson 3.55分钟

Summary of Lesson 3.510分钟

Introduction to Lesson 3.65分钟

Summary of Lesson 3.610分钟

Introduction to Lesson 3.75分钟

Notes and external ressources15分钟

Practice homework for Module 3 Part 21小时

1 个练习

Homework for Module 3 Part 22小时

周

周 5

完成时间为 8 小时

Module 4: Part 1 Introduction to Filtering

完成时间为 8 小时

14 个视频（总计 97 分钟）, 12 个阅读材料, 2 个测验

14 个视频

4.1.a Linear time-invariant filters4分钟

4.1.b Convolution6分钟

SOTD: Can one hear the shape of a room?10分钟

4.2.a The moving average filter8分钟

4.2.b The leaky integrator5分钟

4.3.a Filter classification in the time domain3分钟

4.3.b Filter stability5分钟

4.4.a The convolution theorem6分钟

4.4.b Examples of frequency response14分钟

4.5.a Filter classification in the frequency domain1分钟

4.5.b The ideal lowpass filter6分钟

4.5.c Ideal filters derived from the ideal lowpass filter2分钟

4.5.d Demodulation revisited2分钟

MP3 Encoder19分钟

12 个阅读材料

Introduction to Module 410分钟

Introduction to Lesson 4.15分钟

Summary of Lesson 4.110分钟

Introduction to Lesson 4.25分钟

Summary of Lesson 4.210分钟

Introduction to Lesson 4.35分钟

Summary of Lesson 4.310分钟

Introduction to Lesson 4.45分钟

Summary of Lesson 4.410分钟

Introduction to Lesson 4.55分钟

Summary to Lesson 4.510分钟

Practice homework for Module 4 Part 11小时

1 个练习

Homework for Module 4 Part 12 小时 30 分

周

周 6

完成时间为 12 小时

Module 4: Part 2 Filter Design

完成时间为 12 小时

14 个视频（总计 154 分钟）, 10 个阅读材料, 2 个测验

14 个视频

4.6.a Impulse truncation and Gibbs phenomenon3分钟

4.6.b Window method10分钟

4.6.c Frequency sampling2分钟

Signal of the Day: Resolution and Space Exploration19分钟

4.7.a The z-transform6分钟

4.7.b Region of convergence and stability7分钟

4.8.a Intuitive IIR designs10分钟

4.9.a Filter specifications6分钟

4.9.b IIR design3分钟

4.9.c FIR design7分钟

4.8.b* Fractional delay and Hilbert filter16分钟

4.10* Implementation of digital filters12分钟

4.11* Real-time processing22分钟

4.12* Dereverberation and echo cancellation23分钟

10 个阅读材料

Introduction to Lesson 4.65分钟

Summary of Lesson 4.610分钟

Introduction to Lesson 4.75分钟

Summary of Lesson 4.710分钟

Introduction to Lesson 4.85分钟

Summary of Lesson 4.810分钟

Introduction to Lesson 4.95分钟

Summary of Lesson 4.910分钟

Module 4: Notes and external ressources10分钟

Practice homework for Module 4 Part 21小时

1 个练习

Homework for Module 4 Part 21 小时 30 分

周

周 7

完成时间为 12 小时

Module 5: Sampling and Quantization

完成时间为 12 小时

22 个视频（总计 170 分钟）, 13 个阅读材料, 2 个测验

22 个视频

5.1.a The continuous-time paradigm4分钟

5.1.b Continuous-time signal processing5分钟

5.2.a Polynomial interpolation6分钟

5.2.b Local interpolation7分钟

Signal of the Day: Fukushima7分钟

5.3.a The spectrum of interpolated signals5分钟

5.3.b The space of bandlimited functions3分钟

5.3.c The sampling theorem3分钟

5.4.a Raw sampling5分钟

5.4.b Sinusoidal aliasing4分钟

5.4.c Aliasing for arbitrary spectra8分钟

5.4.d Sampling strategies4分钟

5.5.a Stochastic signal processing11分钟

5.5.b Quantization9分钟

Signal of the Day: Lehman Brothers6分钟

5.5.c* Clipping, saturation and conpanding2分钟

5.6* Practical sampling and interpolation10分钟

5.7* Bandpass sampling6分钟

5.8* Multirate signal processing23分钟

5.9* FIR-based sampling rate conversion8分钟

5.10* Analog-to-digital and digital-to-analog converters10分钟

5.11* Oversampling14分钟

13 个阅读材料

Introduction to Module 515分钟

Introduction to Lesson 5.15分钟

Summary of Lesson 5.110分钟

Introduction to Lesson 5.25分钟

Summary of Lesson 5.210分钟

Introduction to Lesson 5.35分钟

Summary of Lesson 5.310分钟

Introduction to Lesson 5.45分钟

Summary of Lesson 5.410分钟

Introduction to Lesson 5.55分钟

Summary of Lesson 5.510分钟

Module 5: Notes and external ressources15分钟

Practice homework for Module 51小时

1 个练习

Homework for Module 52 小时 30 分

周

周 8

完成时间为 12 小时

Module 6: Digital Communication Systems - Module 7: Image Processing

完成时间为 12 小时

21 个视频（总计 194 分钟）, 15 个阅读材料, 2 个测验

21 个视频

6.1.a The success factors for digital communications4分钟

6.1.b The analog channel constraints8分钟

6.1.c The design problem3分钟

Signal of the Day: Moire Patterns12分钟

6.2.a Upsampling7分钟

6.2.b Fitting the transmitter spectrum4分钟

6.3.a Noise and probability of error7分钟

6.3.b PAM and QAM11分钟

6.4.a Modulation and demodulation7分钟

6.4.b Design example5分钟

6.5.a Receiver design6分钟

6.5.b Delay compensation8分钟

6.5.c Adaptive equalization5分钟

6.6.a ADSL design8分钟

6.6.b Discrete multitone modulation9分钟

7.1* Introduction to image processing14分钟

7.2* Image manipulations7分钟

7.3* Frequency analysis11分钟

7.4* Image filtering19分钟

7.5* Image compression13分钟

7.6* The JPEG compression algorithm16分钟

15 个阅读材料

Introduction to Module 610分钟

Introduction to Lesson 6.15分钟

Summary of Lesson 6.110分钟

Introduction to Lesson 6.25分钟

Summary of Lesson 6.210分钟

Introduction to Lesson 6.35分钟

Summary of Lesson 6.310分钟

Introduction to Lesson 6.45分钟

Summary of Lesson 6.410分钟

Introduction to Lesson 6.55分钟

Summary of Lesson 6.510分钟

Introduction to Lesson 6.65分钟

Summary of Lesson 6.610分钟

Module 6: Notes and external ressources15分钟

Practice homework for Module 61小时

1 个练习

Homework for Module 62小时

讲师

Paolo Prandoni

Lecturer

School of Computer and Communication Science

Martin Vetterli

Professor

School of Computer and Communication Sciences

关于洛桑联邦理工学院

常见问题

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