Wydział Informatyki - Informatyka (N2)
specjalność: grafika komputerowa i systemy multimedialne
Sylabus przedmiotu Zaawansowane algorytmy przetwarzania sygnałów:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Informatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia niestacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Zaawansowane algorytmy przetwarzania sygnałów | ||
| Specjalność | systemy komputerowe i technologie mobilne | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Aleksandr Cariow <Alexandr.Tariov@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Zna oraz potrafi zastosować podstawy matematyczne z algebry abstrakcyjnej, rachunku macierzowego, matematyki dyskretnej. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | potrafi konstruować algorytmy realizujące skomplikowane zadania cyfrowego przetwarzania sygnałów ze zredukowaną złożonością obliczeniową. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Elementy rachunku macierzowego. Typowe konstrukcji macierzowe. Iloczyn Kroneckera, Suma tensorowa, konkatenacja pozioma oraz pionowa, macierze permutacji. Przykłady. Rozwiązywanie zadań. | 1 |
| T-A-2 | Algorytm Strassena zracjonalizowanego mnożenia macierzy drugiego stopnia oraz jego uogólnienie dla przypadku macierzy dowolnego stopnia. Konstruowanie wektorowo-macierzowej procedury obliczeniowej zracjonalizowanego mnozenia dwóch macierzy. Przykład. | 1 |
| T-A-3 | Algorytm iloczynu skalarnego Winograda oraz jego zastosowanie do przekształceń wektorowo-macierzowych. Rozwiazywanie zadań indywidualnych przy tablicy. | 1 |
| T-A-4 | Studiowanie metody konstruowania szybkich algorytmów wyznaczania iloczynów wektorowo-macierzowych na podstawie wytypowanych modeli faktoryzacji macierzy. | 1 |
| T-A-5 | Konstruowanie algorytmów szybkich splotów dla różnych przykładów. | 1 |
| T-A-6 | Studiowanie metody "overlap-add" i "overlap-save". | 1 |
| T-A-7 | Studiowanie zasad syntezy algorytmu Szybkiej transformacji Fouriera (FFT). Konstruowanie algorytmu FFT dla N=8. | 1 |
| T-A-8 | Studiowanie oraz konstruowanie procedur i grafów sygnałowych opisujących algorytmy FFT z decymacja w częstotliwości i casie dla dowolnego N bedacego potengą dwójki. | 1 |
| T-A-9 | Synteza algorytmuów FFT dla przypadków, gdy liczba próbek jest potengą dowolnej liczby całkowitej lub iloczynem dwóch (kilku) liczb całkowitych. | 1 |
| T-A-10 | Konstruowanie zraconalizowanych algorytmów dyskretnych transformacji Kosynusowych. | 1 |
| T-A-11 | Synteza szybkich algorytmów dyskretnego przekształcenia MDCT. | 1 |
| T-A-12 | Konstruowanie szybkich algorytmów dyskretnego przekształcenia Hartleya. | 1 |
| T-A-13 | Algorytmy wyznaczania współczynników dyskretnej transformacji Slant. | 1 |
| T-A-14 | Procedury wielopoziomowej dekompozycji oraz rekonstrukcji sygnałów. Szybka transformacja Falkowa. Procedury bazowe FDWT i IDWT. Operacji bazowe IFDWT i IDWT. Budowa modeli grafostrukturalnych | 1 |
| T-A-15 | Racjonalizacja wykonania procedur oraz operacji bazowych FDWT, IDWT za pomocą metody konstruowania szybkich algorytmów wyznaczania iloczynów wektorowo-macierzowych. | 1 |
| T-A-16 | Transformacje falkowopodobne. | 1 |
| 16 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Przedmiot przetwarzanie sygnałow. Algorytmiczne aspekty cyfrowego przetwarzania sygnałów (CPS). Przekształcenia wektorowo-macierzowe jako podwalina zadań CPS o charakterze obliczeniowym. | 2 |
| T-W-2 | Racjonalizacja obliczeń macierzowych. Iloczyn macierzowy i wektorowo-macierzowy. Algorytm Strassena. Algorytm Winograda. Bazowe modele fakroryzacji macierzy posiadających wytypowaną strukturę. Metoda minimalizacji złozonosci obliczeniowej przy wyznaczaniu iloczynów wektorowo-macierzowych. | 1 |
| T-W-3 | Dyskretna transformacja Fouriera. Szybkie przekształcenie Fouriera. Szybkie ałgorytmy wyznaczania dyskretnych transformat ortogonalnych (Walsha, Haara, Slant, Kosynusowej, Hartleya). | 1 |
| T-W-4 | Tradycyjne oraz zracjolizowane algorytmy wyznaczania splotów sekwencji cyfrowych. Obliczenie splotu za pomocą dyskretnych transformacji Fouriera. Metody "Overlap-add" i "Overlap-save". Szyblie algorytmy wyznaczania splotów w dziedzinie czasu. | 2 |
| T-W-5 | Welorozdzielcza reprezentacja sygnałów. Falki i technologie falkowe. Algorytmy welopoziomowej dekompozycji oraz rekonstrukcji sygnałów cyfrowych. Szybka transformacja Falkowa - piramida Mallata. | 1 |
| T-W-6 | Zrównoleglenie ałgorytmów cyfrowego przetwarzania sygnałów jako sposób przyspieszenia obliczeń. Przykłady równoległych algorytmów CPS. | 1 |
| T-W-7 | Odwzorowanie struktury algorytmów CPS w platformach sprzętowo-programowych. Układy scalone dedykowane cyfrowemu przetwarzaniu sygnałów. Od TMS320.10 do Spartan 6. | 1 |
| T-W-8 | Racjonalizacja obliczeń: jedność i walka przeczywieństw. | 1 |
| 10 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Udział w ćwiczeniach | 16 |
| A-A-2 | Udzał w konsultacjach i zaliczeniu formy zajęć | 3 |
| A-A-3 | Przygotowanie się do zajęć i opracowanie zadań | 40 |
| 59 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Udział w wykładzie | 10 |
| A-W-2 | Udzał w konsultacjach i egzaminie | 2 |
| A-W-3 | Studia literaturowe i przygotowanie się do egzaminu | 15 |
| 27 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład poznawczy. |
| M-2 | Prezentacja multimedialna. |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny. |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Kolokwium pisemne. |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_2A_D18/6_W01 Rozumie podstawy algorytmiczne rozwiązywania zadań cyfrowego przetwarzania sygnałów. | I_2A_W01 | — | C-1 | T-W-7, T-W-4, T-W-6, T-W-2, T-W-1, T-W-8, T-W-3, T-W-5 | M-1, M-3, M-2 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_2A_D18/6_U01 Potrafi konstruowac zracjonalizowane algorytmy realizacji bazoswych zadań cyfrowego przetwarzania sygnałów. | I_2A_U04, I_2A_U03, I_2A_U02, I_2A_U07, I_2A_U08, I_2A_U05 | — | C-1 | T-W-7, T-W-4, T-W-6, T-W-2, T-W-1, T-W-8, T-W-3, T-W-5 | M-1, M-3, M-2 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I_2A_D18/6_K01 Potrafi doskonalic wlasną wiedzę, używać jej pry rozwiązywaniu zadań praktycznych oraz poszukiwać nowe dotąd nierozwiazane zadania z branzy cyfrowego przetwarzania sygnałów. | I_2A_K06, I_2A_K02 | — | C-1 | — | M-1, M-3, M-2 | S-1, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_2A_D18/6_W01 Rozumie podstawy algorytmiczne rozwiązywania zadań cyfrowego przetwarzania sygnałów. | 2,0 | |
| 3,0 | Potrafi omówic podstawowe zagadnienia, zadania oraz zastosowania cyfrowego przetwarzania sygnałów. Dysponuje wiedza o zasadach cyfryzacji sygnałów, charakterystykach procesorów sygnałowych, zaletach i wadach i ograniczeniach CPS. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_2A_D18/6_U01 Potrafi konstruowac zracjonalizowane algorytmy realizacji bazoswych zadań cyfrowego przetwarzania sygnałów. | 2,0 | |
| 3,0 | Zna własciwosci struktur procesorów sygnałowych, potrafi uzasadnis wybór srodowiska implementacyjnego do realizacji konkretnego zadania cyfrowego przetwarzania sygnałów. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_2A_D18/6_K01 Potrafi doskonalic wlasną wiedzę, używać jej pry rozwiązywaniu zadań praktycznych oraz poszukiwać nowe dotąd nierozwiazane zadania z branzy cyfrowego przetwarzania sygnałów. | 2,0 | |
| 3,0 | Student poprawnie wykorzystuje zaledwie kilka narzedzi sposród omawianych przez prowadzacego. | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Literatura dodatkowa
- Alexandr Tariov, Algorytmiczne aspekty racjonalizacji obliczeń w cyfrowym przetwarzaniu sygnałów, Wydawictwo uczelniane ZUT, Szczecin, 2011, ISBN 978-83-7663-098-4
- Alexandr Tariov, Galina Tariova, Dorota Majorkowska-Mech., Algorytmy wielopoziomowej dekompozycji oraz rekonstrukcji sygnałów cyfrowych., Polska Akademia Nauk Oddił w Gdańsku., Szczecin, 2012, ISBN 978-83-925803-9-3