View source for LU-DSP-b

__NOTOC__
<big>
'''Īssaites:'''
[[#Kalendārs | Kalendārs]] | 
[[#Uzdevumi | Uzdevumi]] | 
[[#Resursi | Resursi]] | 
</big>
[[#{{LOCALDAY2}}.{{LOCALMONTH}}.{{#sub:{{LOCALYEAR}}|2}} | Šodiena: {{LOCALDAY2}}.{{LOCALMONTH}}.{{#sub:{{LOCALYEAR}}|2|3}}]] : 
[[#{{#expr:{{LOCALDAY2}}+1}}.{{LOCALMONTH}}.{{#sub:{{LOCALYEAR}}|2|3}} | Rītdiena: {{#expr:{{LOCALDAY2}}+1}}.{{LOCALMONTH}}.{{#sub:{{LOCALYEAR}}|2|3}}]]
(ja ir lekcija)

=Digitālā (ciparu) signālu apstrāde=
LU DF bakalauru kurss.

* Pasniedzējs Leo Seļāvo [vards.uzvards @gmail.com].

====Mērķi====
* Iepazīties ar Digitālās Signālu Apstrādes pielietojumiem un principiem. Praktiskas darbības ar signālu apstrādi. Sistēmu Matlab un Octave iepazīšana un programmēšana tajās.

====Motivācija====
"Think how electronics has changed the world in the last 50 years. DSP will have the same role over the next 50 years. Learn it or be left behind!" - Steve Smith, autors "DSP Guide"

====Mājas darbi un citi iesniedzamie darbi====
* Iesniegšanas termiņa laiks nozīmē ka '''uz šo datumu darbam jābūt jau gatavam''' un iesniegtam. Tātad jāiesniedz ir '''līdz IEPRIEKŠĒJĀS dienas beigām''', ja netiek noteikts cits termiņš. Piemēram, ja termiņš ir ceturtdiena, tad darbs jāiesniedz pirms tās, tātad līdz trešdienas beigām.
* Ja darbs tiek iesniegts ar novēlošanos, rezultāts tiek samazināts par 50%. Ja darbs iesniegts vairāk kā nedēļu pēc termiņa, '''pasniedzējs darbu var nepieņemt'''. 
* Darbi iesniedzami elektroniski, E-studijās, izņemot ja prasīts cits iesniegšanas veids.
* Teksts noformējams PDF faila formātā. Piemēram MD2 fails būtu sekojošs: '''DSP_MD2_Vards_Uzvards.pdf'''
* Ja iesniedzami vairāk par vienu failu, tie arhivējami ZIP formātā, sekojoši: '''DSP_MD2_Vards_Uzvards.zip''' Atspiežot šo failu tam jārada direktorija ar tādu pašu nosaukumu, kur atrodas visi faili.
<!-- 
* E-pasta Subj. ir sekojošs: "'''DSP MD1 Vards Uzvards'''" - piemērs pirmajam mājasdarbam. Vārds uzvārds rakstāmi latīņu burtiem - bez garumzīmēm un tml.
-->

====Vērtējums kursā====
Kursa galējais vērtējums sastāv no sekojošām komponentēm:
* 10% - dalība lekcijās un diskusijās
* 20% - mājas darbi, praktiskie darbi un testi
* 20+20% - divi kontroldarbi semestra vidū
* 30% - rakstisks gala eksāmens
* Obligāta kursa aptaujas anketas aizpildīšana LUIS sistēmā

{{DarbuKavejumi}}

=Kalendārs=

{| border=1 cellspacing=0 cellpadding=4 style = 'border-color: #ddd;'
|-
! Datums
! Tēma, saturs
! Uzdevumi
|- style='vertical-align: top;'
|
==== 04.02.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Digitālā signālu apstrāde, ievads.'''</big>
|}


DSP (Digital Signal Processing) ievadlekcija. DSP definīcija un pielietojumi.

'''Lasāmviela un resursi''':
* [https://youtu.be/d3gj0t4ddPE Ievadlekcijas video ieraksts]
* [http://www.dspguide.com/pdfbook.htm DSPGuide grāmatā] 1. nodaļa.

|

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 11.02.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Statistika, varbūtība, trokšņi un gadījumsignāli'''</big>
|}


Analogais-ciparu pārveidotājs (ADC jeb ACP modelis) jeb signālu mērīšana (ciparu signāls = signālu diskretizācija + kvantēšana).
Signālu klasifikācijas un galvenie parametri (vidējā vērtība, vidējā kvadrātiskā vērtība, SNR, enerģija, jauda, min un max vērtība, dinamiskais diapazons u.c.).

'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/pdfbook.htm DSPGuide grāmatā] 2-3. nodaļas.

|
* '''Uzdots [[#MD_Rnd | MD_Rnd]]'''

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 18.02.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Matlab un Octave'''</big>
|}


Svarīgāko Octave komandu apskats (ar kurām var konstruēt signālapstrādes algoritmus). Praktiskais darbs ar Octave.

* [http://www.octave.org OCTAVE] instalējama Ubuntu sistēmā sekojoši: 
 sudo apt install octave
* Octave darbināšana
** grafiskā redaktora režīmā:  <code>octave --gui</code>
** terminālī: <code>octave</code>  vai  <code>octave-cli</code>

* [https://www.dropbox.com/scl/fi/5ig28rks2jtavtfljybae/L03_Octave_intro.pdf?rlkey=l7kv5v90oseldhe6dj07rqkxd&raw=1 Ievads Octave], slaidi.
* [https://docs.octave.org/latest/ Octave dokumentācija].
|
* ''' '''Termiņš''' [[#MD_Rnd | MD_Rnd]]'''

* '''Uzdots [[#MD_Octave | MD_Octave]]'''

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 25.02.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Lineāras sistēmas un signālu klasifikācija'''</big>
|}


Signālu klasifikācija un galvenie parametri (vidējā vērtība, vidējā kvadrātiskā vērtība, SNR, enerģija, jauda, min un max vērtība, dinamiskais diapazons u.c.).

'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/CH5.PDF DSPGuide 5. nodaļa]

|

* '''Termiņš''' [[#MD_Octave | MD_Octave]]

* Uzdots [[#MD_Sys | MD_Sys]] (nav jāiedniedz)

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 04.03.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Konvolūcija '''</big>
|}


Konvolūcija un tās īpašības

'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/CH6.PDF 6.nodaļa]
* [http://www.dspguide.com/CH7.PDF 7.nodaļa]

|
'''Termiņš''' [[#MD_Sys | MD_Sys]] (nav jāiesniedz, tiks pārrunāts lekcijā)

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 11.03.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
||''Attālināti'':  <big>'''KD1'''</big>
|}

Vidus semestra '''kontroldarbs KD-1'''.  

'''Lasāmviela un resursi''':
* 1. - 7. nodaļas no [http://www.dspguide.com/pdfbook.htm DSPGuide grāmatas] un lekcijām.

|
* '''KD1'''

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 18.03.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Ievads digitālajos filtros, ''Moving average'' filtrs'''</big>
|}

Digitālie filtri, kustīgā vidējā (moving average) filtrs.

'''Lasāmviela un resursi''':
* 14.,15. nodaļas no [http://www.dspguide.com/pdfbook.htm DSPGuide grāmatas] un lekcijām.
* [https://sengpielaudio.com/TableOfSoundPressureLevels.htm Loudness comparison chart]

|
* '''Uzdots [[#MD_Audio | MD_Audio]]'''

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 25.03.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
| ''Attālināti:'' <big>'''Prakse ar Octave, skaņa'''</big>
|}

''E-studijās video lekcija L07.''

Praktiskā nodarbība. Izmantojot Octave, konstruēt algoritmu, kas apstrādā audio failu. 

* Uzdevumi, Octave vidē
** Izgriezt 1 sekundi no skaņas
** Nospēlēt oktāvu, kur katra nots ir 0.5 sekundes ilga
** Atskaņot skaņu kas sastāv no 3 sinusoīdām ar maināmu frekvenci un amplitūdu
** Piemērot ADSR skaņas avotam, piemēram, sinusoīdai
** Izveidot savu sintētiskās skaņas instrumentu

Resursi:
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Envelope_%28music%29 Envelope, ADSR]
* [http://digitalsoundandmusic.com/chapters/ch6/ Digital Sound and Music] - Skaņas sintēze - 6.1.7
<!-- * [https://mybudgetstudio.com/what-is-sound-envelope-adsr-explained-with-example Envelope, ADSR] (depreciated) -->

* Skaņas faili:
** [https://www.dropbox.com/s/34ait9wo4b1j1ld/test1.ogg?dl=1 test1.ogg] [https://www.dropbox.com/s/v8wyoidysq94nsh/test1.wav?dl=1 .wav]
** [https://www.dropbox.com/s/n7k971ppe1zfq9o/test2.ogg?dl=1 test2.ogg] [https://www.dropbox.com/s/vpr9dbd7famcjjk/test2.wav?dl=1 .wav]

|
* Uzdots [[#MD_Synth | MD_Synth]]

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 8.04.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Audio signāli'''</big>
|}

Audio uztvere in apstrāde

'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/pdfbook.htm DSPGuide 22. nodaļa]
* [https://youtu.be/Sn07AMCfaAI?si=Qh0gq93xCC6fzB3z Par skaņas ilūzijām] (Veritasium video)
* [https://cmtext.indiana.edu/acoustics/chapter1_amplitude.php Ievads dator-muzikā] - no Indiānas Universitātes.
|
* ''' '''Termiņš''' [[#MD_Audio | MD_Audio]]'''

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 15.04.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Attēlu signāli'''</big>
|}
Attēlu uztvere un apstrāde

'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/pdfbook.htm DSPGuide 23., 24., 25. nodaļas]

|
* ''' '''Termiņš''' [[#MD_Synth | MD_Synth]]'''

|- style='vertical-align: top;'
|
==== 22.04.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Prakse ar Octave, attēli'''</big>
|}

Speciāla attēlu apstrāde.

Praktiskā nodarbība.
Attēlu apstrāde.

|
* Uzdots [[#MD_Image | MD_Image]]

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 29.04.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''KD2'''</big>
|}

Vidus semestra kontroldarbs KD2
* Praktisku uzdevumu risināšana ar Octave.
* Audio un attēlu apstrāde.

|
* '''KD2'''

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 6.05.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Furjē transformācija. Diskrētā Furjē transformācija '''</big>
|}

[[#Furjē_transformācija | Video materiāls]]

'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/CH8.PDF DSPGuide 8. nodaļa]
* [https://qr.ae/pGpaXf Kā saprast Futjē transformāciju] (Quora)
* [https://youtu.be/h7apO7q16V0 FFT] un idejas uz ko FFT balstās.

|
* ''' '''Termiņš''' [[#MD_Image | MD_Image]]'''

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 13.05.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''FIR un IIR'''</big>
|}


Rekursīvie filtri. FIR un IIR signālu filtri.
Signālu filtrācija frekvenču apgabalā.

Pratiskais darbs: Izmantojot Octave, izveidot Short-time DFT jeb spektrogrammu runas signālam. 


'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/CH17.PDF DSPGuide 17. nodaļa] - Custom filters
* [http://www.dspguide.com/CH19.PDF DSPGuide 19. nodaļa] - Recursive filters

* [https://www.youtube.com/watch?v=NvRKtdrssFA Intro to FIR]
* [https://www.youtube.com/watch?v=uNNNj9AZisM&ab_channel=Phil%E2%80%99sLab FIR Filter Design] (Phil's Lab)

|

|- style='vertical-align: top;'
|

==== 20.05.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Filtru salīdzinājums'''</big>
|}

'''Lasāmviela un resursi''':
* [http://www.dspguide.com/CH21.PDF DSPGuide 21. nodaļa - filtru salīdzinājums]
|
<!--
|- style='vertical-align: top;'
|

==== 27.05.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Kopsavilkums'''</big>
|}
'''Lasāmviela un resursi''':
* Visas līdz šim kursā apskatītās nodaļas no [http://www.dspguide.com/pdfbook.htm DSPGuide grāmatas] un lekcijām.'''

|
-->
|- style='vertical-align: top;'
|

==== 27.05.26 ====
|
{| width='100%' style='background-color:#ddd;'
|<big>'''Eksāmens'''</big>
|}

:Laiks: 08:30
:Vieta: Kursa lekciju telpa   <!--E-studijas un tiešsaiste.-->

|
|- style='vertical-align: top;'
|}

=Uzdevumi=
==MD_Rnd==
Analizēt nejaušu skaitļu (RND) un to summas histogrammu sekojošiem gadījumiem:
# RND
# RND + RND
# RND + RND + RND + RND
Pētījumu veikt vismaz 100000 nejaušiem skaitļiem.

Ar RND saprotam funkciju, kas katrā izsaukumā atgriež nejaušu skaitli no 0 līdz 1.0.

Katram no iepriekš minētajiem gadījumiem uzrakstīt programmu, kas izrēķina un uzzīmē histogrammu. 

Programmu ieteicams rakstīt [https://www.gnu.org/software/octave/index Octave] vidē, 
bet šoreiz atļauts arī kādā citā jums pazīstamā valodā.

E-studijās kā MD1 iesniegt PDF failu ar risinājumu, kurā katram no gadījumiem doti:
* Programma, kas ģenerē histogrammu
* Histogramma
* Secinājumi, kas sanāca, un kāpēc tā.

==MD_Sys==
'''Mērķis''':
Treniņš lineāru un laika invariantu sistēmu atpazīšanā un pierādīšanā.

====Uzdevums====
# Pierādīt, ka sekojošas sistēmas ir (vai nav) lineāras. 
# Pierādīt, ka sekojošas sistēmas ir (vai nav) laika invariantas.

* y[n] = x[n] + 3
* y[n] = x[n] * x[n]
* y[n] = x[n] + x[n + 1]

Šis uzdevums paredzēts treniņam, un nav obligāti jāiesniedz.
<!--
====Iesniegšana====
Risinājums jāiesniedz e-Studijās kā PDF fails sadaļā MD_Sys.
-->

==MD_Octave==
'''Mērķis''':
Apgūt un praktizēties Octave vides un valodas lietošanā.

Pieejams e-studijās

==MD_Audio==
Izmantojot Octave, konstruēt algoritmu, kas izgriež pauzes runas signālam. 

Pieejams e-studijās

==MD_Synth==
Izmantojot Octave, uzrakstīt funkcijas vairākiem skaņas efektiem.

Pieejams e-studijās

==MD_Image==
Izmantojot Octave, uzrakstīt funkcijas attēlu apstrādei.

Pieejams e-studijās

=Resursi=

== Kursa materiāli ==
* [http://www.dspguide.com/ DSP Guide] gramata tiešsaistē
:: "The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing, copyright ©1997-1998 by Steven W. Smith. For more information visit the book's website at: www.DSPguide.com"

==== Octave ====
* [https://www.dropbox.com/s/vvw92wtspjqg7ki/refcard-a4.pdf?dl=0 Octave 3.0.0 reference card]

* [https://docs.octave.org/latest/Introduction-to-Function-and-Script-Files.html Intro to function and script files]
* [https://docs.octave.org/latest/Script-Files.html Sccript files]
* [https://docs.octave.org/latest/Function-Files.html Function files]

==== Furjē transformācija ====
* [https://youtu.be/ds0cmAV-Yek Furjē sērija, jebkurš signāls no sinusoīdām]
* [https://youtu.be/ykNtIbtCR-8 Ievada video]
* [https://youtu.be/spUNpyF58BY Furjē transformācijas vizualizācija]
* [https://youtu.be/1JnayXHhjlg lekcija par Inverso FT (1.daļa)]
* [https://youtu.be/kKu6JDqNma8 lekcija par FT (2.daļa)]

* [https://youtu.be/XtypWS8HZco Ievads FFT, The Cooley-Tukey Algorithm]
* [https://www.algorithm-archive.org/contents/cooley_tukey/cooley_tukey.html Cooley-Tukey apraksts] (Algoritmu arhīvs)

* [https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/fft.html FFT pipemērs Matlab sistēmā]
* [https://upload.wikimedia.org/wikiversity/en/d/dd/Octave.DFT.1.B.FFT.20170706.pdf FFT piemērs Octave sistēmā]

* [https://youtu.be/r7GdEWDHtbQ Furje transformācija, vizualizācija ar apļiem] (Smarter every day)
* [https://youtu.be/r6sGWTCMz2k But what is a Fourier series? From heat flow to drawing with circles] (3Blue1Brown)

==== FIR & IIR ====
* [https://www.youtube.com/watch?v=NvRKtdrssFA Intro to FIR]

==== Citi resursi ====
* [https://ptolemy.berkeley.edu/eecs20/weekly.html Signals and Systems] - kurss Berkeley universitātē
* [https://dspillustrations.com/pages/index.html Learning DSP illustrated]
* [https://brilliant.org/wiki/linear-time-invariant-systems/ Lineāras laika invariantas sistēmas] @Brilliant wiki
* [https://youtu.be/zMkXxI63_Og Laika invariantas sistēmas] - videolekcija ar pierādījumu piemēriem.

* [https://setosa.io/ev/image-kernels/ Attēlu filtru kodoli] - vizuāls skaidrojums

* [https://mybudgetstudio.com/what-is-sound-envelope-adsr-explained-with-example Envelope, ADSR]
* [http://digitalsoundandmusic.com/chapters/ch1/ Digital sound and music]