Рабочая программа по дисциплине Обработка сигналов в системах мультимедиа для специальности 210405 радиосвязь, радиовещание, телевидение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет»
Кафедра Радиотехники и радиосистем
УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор

___________В.А.Немонтов

«____»_________ 2009 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине Обработка сигналов в системах мультимедиа

для специальности 210405 РАДИОСВЯЗЬ, РАДИОВЕЩАНИЕ, ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Вид обучения очное


Учебный план курса

Вид занятий	Количество часов
	Всего	Распределение по семестрам
		8
Лекции	34	34
Лабораторные работы	17	17
Рейтинг-контроль (3)		+
Экзамен		+

Владимир

Введение

Значение курса в подготовке специалиста

Дисциплина «Обработка сигналов в системах мультимедиа» является основой для получения студентами практических навыков по проектированию, а также исследованию систем обработки сигналов звука и изображения, предназначенных для использования на персональных компьютерах, а также для передачи звуковой и видеоинформации по цифровым каналам связи.
Взаимосвязь с другими дисциплинами

Курс базируется на теории цифровой обработки сигналов, теории радиотехнических цепей и сигналов, а также на курсах "Микропроцессоры и цифровые устройства", "Информатика
Цель преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины является изучение особенностей обработки сигналов звука и изображения в системах мультимедиа. Рассматриваются принципы сжатия звуковых и видеосигналов, аппаратные и программные средства, обеспечивающие ввод, вывод и комплексную обработку звуковой и видеоинформации на компьютерах, а также стандарты ее представления.

После изучения дисциплины студенты должны ясно представлять возможности комплексной обработки звука и изображения на компьютерах, причины, вызывающие искажения сигналов. Они должны уметь правильно выбрать конфигурацию компьютера, параметры звуковых и видеоадаптеров, набор инструментальных и прикладных средств, обеспечивающих качественную разработку и эксплуатацию мультимедиа продуктов как на индивидуальных персональных компьютерах, так и в условиях локальных вычислительных сетей.
Задачи изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

- иметь представление:

• 
  о возможностях комплексной обработки звука и изображения на компьютерах, о причинах, вызывающих искажения сигналов
  

- усвоить:

• 
  современные методы математического описания систем цифровой обработки звука и изображения;
  
• 
  основные закономерности преобразования сигналов в типовых процедурах их обработки;
  
• 
  методы обеспечения помехоустойчивости при передаче данных звука и изображения;
  

- овладеть:

• 
  методами и способами инженерного проектирования современных систем кодирования сигналов звука и изображения;
  
• 
  методами экспериментальных исследований и испытаний разработанных устройств;
  
• 
  методами обработки результатов экспериментальных исследований;
  

- приобрести навыки:

• 
  самостоятельной постановки и решения новых инженерных задач в области обработки звука и изображения;
  
• 
  использования современных средств вычислительной техники для решения задач обработки сигналов;
  
• 
  самостоятельной работы со специальной литературой.
  

Тематический план курса

Номер раздела и темы	Название раздела (темы)	Распределение часов (ауд)			Рейтинг -контроль	Внеаудиторная СРС (часов)
		Всего	Лекции	Лабораторные занятия
1	Специфика обработки сигналов видео и звука.	2	2			4
2	Информационная избыточность звуковых и видеоданных как основа их сжатия.	4	4			6
3	Сжатие речевых сигналов на основе кодирования их формы.	4	4			8
4	Сжатие речевых сигналов на основе фильтров линейного предсказания.	14	6	8	+	10
5	Векторное квантование параметров.	8	4	4		4
6	Системы распознавания речи	9	4	5	+	8
7	Сжатие звуковых сигналов на основе психоакустической модели слуха.	2	2			6
8	Особенности сжатия сигналов музыкальных звуков.	2	2			4
9	Особенности сжатия видеоданных.	4	4		+	4
10	Передача данных звука и видео по вычислительным сетям.	2	2			5
Итого		51	34	17		59

Содержание дисциплины

1. Специфика обработки сигналов видео и звука

Система мультимедиа как совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих комплексный обмен видео-, звуковой и текстовой информацией между человеком и компьютером. Тренажеры, обучающие комплексы видео- и звукомонтаж, интерактивная телефония, игры, средства рекламы и презентации. Структура системы. Ввод, вывод информации. Распознавание речи. Проблема сжатия звуковых и видеоданных. Стандарты представления видео- и звуковых данных. Особенности передачи данных звука и видео по вычислительным сетям.
2. Информационная избыточность звуковых и видеоданных как основа их сжатия.

Сжатие с потерями информации и без потерь. Анализ процессов формирования и восприятия звуковой и видеоинформации как средство устранения информационной избыточности сигналов.
3. Сжатие речевых сигналов на основе кодирования их формы.

Особенности речевых сигналов. Компандирование. Адаптивная разностная импульсно-кодовая модуляция.
4. Сжатие речевых сигналов на основе фильтров линейного предсказания.

Параметрическое описание речевого сигнала - кодирование на основе фильтров линейного предсказания. Измерение параметров сигнала возбуждения. Кодирование параметров речевого сигнала.
5. Векторное квантование параметров.

Понятие о векторном квантовании. Кодовое возбуждение синтезирующего фильтра
6. Системы распознавания речи

Структура системы распознавания речи. Использование теории скрытых марковских процессов при разработке алгоритмов распознавания. Использование кодирования речевых сигналов при их автоматическом распознавании.
7. Сжатие звуковых сигналов на основе психоакустической модели слуха.

Учет особенностей человеческого слуха при устранении информационной избыточности звукового сигнала. Стандарт сжатия MPEG.
8. Особенности сжатия сигналов музыкальных звуков

Сжатие музыкальных сигналов на основе стандарта MIDI. Частотный и таблично-волновой виды синтеза звука..
9. Особенности сжатия видеоданных

Стандарт сжатия MPEG.
10. Передача данных звука и видео по вычислительным сетям..

Необходимость непрерывной и с малой задержкой передачи данных видео и звука. Целесообразность использования гибридных вычислительных сетей для передачи звука и видео. Перспективы развития гибридных вычислительных сетей.

Перечень тем лабораторных работ

№ п/п	Наименование лабораторной работы
1	Исследование анализирующего фильтра речевого кодека
2	Исследование измерителя основного тона речевого кодека
3	Исследование CELP-кодека
4	Исследование системы распознавания речевых сигналов.

Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа студентов включает в себя систематическую проработку текущего лекционного материала, подготовку к выполнению и защите выполненных лабораторных работ с использованием методических указаний, подготовку к рейтинг-контролю, а также подготовку к экзамену.
Использование современных информационных технологий
Все лабораторные работы проводятся на ПК с помощью специально разработанного программного обеспечения. При записи звуковых файлов используются специальные программы – звуковые редакторы. При обработке экспериментальных данных, полученных в ходе выполнения лабораторной работы, студент использует электронные таблицы Microsoft Excel.
Рейтинг-контроль

Тема	Контрольные вопросы
Сжатие речевых сигналов на основе фильтров линейного предсказания.	Модель формирования речевого сигнала Назначение и структура анализирующего фильтра Назначение и состав измерителя основного тона. Кодек параметров речевого сигнала Возбуждение синтезирующего фильтра кодом
Системы распознавания речи	Структура системы распознавания речи Параметры модели скрытого марковского процесса Алгоритм распознавания голосовой команды Алгоритм обучения системы распознавания речи Причины возникновения ошибок распознавания
Особенности сжатия видеоданных	Информационная избыточность видеосигнала Структура закодированного по стандарту MPEG потока данных Внутрикадровое сжатие видеоданных Межкадровое сжатие видеоданных Профили и уровни MPEG-2

Рекомендуемая литература

а) основная

1.Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка речевых сигналов: Пер. с англ./Под ред М.В.Назарова.-М.:РиС, 1981.

2. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие для вузов. Спб, Питер,2003

3. Потапова Р.К. Речевое управление роботом. М.: Радио и связь. 1989.

4. У.Прэтт. Цифровая обработка изображений. т.1,2.- МИР 1982..

б) дополнительная

1. Левин Е.К. Эффективное кодирование и распознавание речевых сигналов. Методические указания к лабораторным работам, ВлГУ. 2002.

2. Левин Е.К. Кодирование речевых сигналов. Методические указания к лабораторным работам, ВлГУ. 1996

3. Назаров М.В., Прохоров Ю.Н. Методы цифровой обработки и передачи речевых сигналов.-М.: Радио и связь. 1985

4. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие для вузов/ Л.М.Гольденберг, Б.Д.Матюшкин, М.Н.Поляк .- 2-изд.,перераб. и доп.- М.:Радио и связь,1990

Рабочая программа составлена согласно ГОС специальности (направления)

210302 – «Радиотехника» ,

утвержденному в ______году применительно к учебному плану

специальности (направления), утвержденному ректором ВлГУ в_______году.

Рабочую программу составил доцент кафедры радиотехники и радиосистем

Левин Е.К.

Рассмотрена и одобрена на заседании кафедры радиотехники и радиосистем

«______»__________________200 г., протокол №______
Зав. кафедрой_____________ О.Р.Никитин
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании учебно-методической комиссии специальности (направления)

210302 – «Радиотехника»
«______»__________________200 г., протокол №______
Председатель учебно-методической комиссии_____________
Программа переутверждена:

на _____________учебный год, протокол №_______ от _____________________
Зав. кафедрой_____________ О.Р.Никитин
на _____________учебный год, протокол №_______ от _____________________
Зав. кафедрой_____________ О.Р.Никитин
на _____________учебный год, протокол №_______ от _____________________
Зав. кафедрой_____________ О.Р.Никитин
на _____________учебный год, протокол №_______ от _____________________
Зав. кафедрой_____________ О.Р.Никитин
на _____________учебный год, протокол №_______ от _____________________
Зав. кафедрой_____________ О.Р.Никитин
на _____________учебный год, протокол №_______ от _____________________
Зав. кафедрой_____________ О.Р.Никитин