Sayısal Sinyal İşleme (Sayısal İşaret İşleme)

Bu sayfamızda Bilgisayar Mühendisliği, Elektrik-Elektronik Mühendisliği gibi bölümlerin en önemli derslerinden biri olan Sayısal Sinyal İşleme (Sayısal İşaret İşleme, Digital Signal Processing (DSP)) dersi paylaşımlarını yapacağız. Bu dersi, yaklaşık 6 dönemdir Munzur Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümünde okutuyorum. Amacım edindiğim deneyimleri sizlerle paylaşmak.

Ders Hakkında

Sayısal işaret işleme (İngilizce: Digital signal processing), sayısal işaretler ve bu işaretlerin işleme yöntemlerini inceler. Amacı genellikle analog sinyalleri ölçmek ya da filtrelemek olan DSP, bu işlemi yapabilmek için öncelikle bir analog-sayısal dönüştürücü kullanır ve sinyalleri işleyebileceği bir hale getirir. Yapılmak istenen işlemler yapıldıktan sonra da sayısal-analog dönüştürücü kullanılarak tekrar analog sinyal elde edilir. Bu işlemler bazen digital signal processor ya da Türkçe adıyla sayısal işaret işleyici denilen özel tip işlemcileri kullanan bilgisayarlar tarafından gerçekleştirilir.

Sayısal işaret işleme dersi bu işlemlerin matematik diline çevirilerek sistematik biçimde incelenebilmesini konu alır. Sinyallerin ve sistemlerin özellikleri incelenerek bunlar üzerinde işlemler yapılır.

Ders hakkında detaylı tanıtım videosuna ulaşmak için tıklayınız

Ders İçeriği

  • Ayrık zamanlı işaretlerin tanımı, özellikleri ve bunlar üzerinde işlemler
  • Ayrık zamanlı sistemler
  • Doğrusal zamanla değişmez sistemler
  • Konvolüsyon işlemi
  • Birim dürtü yanıtının bulunması
  • Sabit katsayılı fark denklemi
  • Lineer sabit katsayılı fark denklemlerinin çözümü.
  • Z Dönüşümü, tanımı ve yakınsama bölgesi (ROC).
  • Z dönüşümünün özellikleri.
  • Ters Z dönüşümü ve lineer sabit katsayılı fark denklemlerinin Z dönüşümü kullanılarak çözümü.
  • Ayrık zamanlı sistemlerde kararlılık.
  • Ayrık zamanlı sistem yapıları ve ayrık zamanlı işaretlerin frekans domeni analizi.
  • Ayrık Fourier Dönüşümü (AFD), tanımı ve özellikleri.
  • Ayrık Zamanlı Fourier Dönüşümü
  • (AZFD), tanımı ve özellikleri. Hızlı Fourier Dönüşümü (HFD), tanımı ve özellikleri.
  • Sayısal filtre dizayn teknikleri. Sonsuz Süreli Dürtü Yanıtlı Filtre (IIR) Tasarımı.
  • Sonlu Süreli Dürtü Yanıtlı Filtre (FIR) Tasarımı.

Ödevlerin Çözümleri

Ders videolarında verilen ödev soruların çözümlerini buradan paylaşacağım. Ayrıca ilerleyen zamanlarda soru çözüm videoları da çekeceğim.

  1. FARK DENKLEMLERİNİN ÇÖZÜMÜ VİDEOSUNDAKİ ÖDEV SORUSUNUN ÇÖZÜMÜZ: İlgili soru ekli dosyada belirtilen kitaptaki çözümlü bir örnektir. Çözümü inceleyiniz. Sormak istediğiniz bir şey olursa mesaj atabilirsiniz.

Ders Kitapları:

  1. Sayısal İşaret İşleme, S. ERTÜRK, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2002. (Dersimizde ağırlık olarak bu kitabı takip ediyoruz. )
  2. Sayısal İşaret İşleme, Yazarı, : Monson H. Hayes Çeviren: Erhan Akın, Nobel Yayıncılık. 2000

Ders hakkında kafanıza takılanları yorum olarak yazabilirsiniz.

Ders Video İçerik Listesi

1. DERS TANITIMI | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 02:00    Ders Tanıtımı

02:01 – 03:39    Ders nasıl işlenir              

03:40 – 06:1 5    DSP ve Veri Bilimi

06:16 – 15:43    Kaynak incelemesi

15:44 – 17:47    ­Ders için gereken matematik bilgisi

2. İŞARET (SİNYAL) NEDİR?, İŞARET İŞLEMEYE GİRİŞ| SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 01:58    Ders Hakkında

01:59 – 05:57    İşaret Kavramı

05:58 – 18:34    Sürekli ve Ayrık zamanlı işaretler

18:35 – 19:54    işaret türleri özet

19:55 – 28:00    Sayısal İşaret İşleme Nedir (DSP)

28:01 – 28:53    DSP Uygulama Alanları

28:54 – 30:12    DSP sisteminin Donanım Yapısı

3. MATEMATİKSEL MODELLEME VE TEMEL AYRIK ZAMANLI İŞARETLER | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 05:00   İşaretlerin Matematiksel İfadesi

05:01 – 06:33   Deterministik ve Rastgele İşaretler

06:34 – 09:29   Sinüzoidal İşaret

09:30 – 10:39   Reel Üstel İşaretler

10:40 – 16:13   Kompleks Düzlem ve Euler Formülü

16:14 – 19:10   Komleks Üstel İşaretler

19:11 – 21:18   Tek ve Çift Sinyaller

21:19 – 27:02   Ayrık Zamanlı İşaretler ile İşlemler

4. İŞARET İŞLEMLERİ: ÖTELEME VE ÖLÇEKLEME | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 05:24   Ötelemeler

05:25 – 08:34   Düşey eksen boyunca genişletme ve daraltmalar

08:35 – 18:38   Yatay eksen boyunca genişletme ve daraltmalar

18:39 – 23:13   soru çözümü

5. PERİYODİK İŞARETLER | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 03:44   Periyodik Fonksiyon

03:45 – 08:50   Periyodik Sinyaller

08:51 – 13:14   Soru çözümü

6. AYRIK ZAMANLI SİSTEMLER | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 01:59   Sistem Nedir

02:00 – 05:10   Ayrık Zamanlı Sistem  

05:11 – 11:12   Ayrık Zamanlı Sistem Örnekleri

11:13 – 13:19   Ayrık Zamanlı Sistemlerin Sınıflandırılması

13:20 – 16:00   Hafızalı ve Hafızasız sistem

16:01 – 17:56   Lineer Sistemler

17:57 – 23:04   Lineer Sistemler soru çözümü

23:05 – 25:00   Önemli Uyarı

25:01 – 28:37   Zamanla Değişmez Sistemler

28:38 – 30:45   Nedensel Sistemler

30:46 – 31:53   Kararlı Sistemler

31:54 – 34:05   TERSİNE Çevrilebilen Sistemler

7. DZD SİSTEMLER VE KONVOLÜSYON-1 | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 02:02   Doğrusal Zamanla Değişmez Sistemler(DZD)

02:03 – 04:43   Birim Dürtü Yanıtı

04:44 – 13:14   Konvolüsyon Örnekleri

13:15 – 19:31   Grafik Üzerinde Konvolüsyon işlemi

8. DZD SİSTEMLER VE KONVOLÜSYON-2 (ÖZELLİKLER VE ÖRNEKLER) | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 03:54   Konvolüsyon İşleminin Özellikleri

03:55 – 08:37   Özelliklerin İspatı

08:38 – 13:26   Soru çözümü

13:27 – 24:59   Sürgülü Hesap Cetveli Modeli

25:00 – 29:03   Soru Çözümü

9. DZD SİSTEMLERİN ÖZELLİKLERİ | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 01:15   DZD Sistemlerin Özellikleri

01:16 – 04:52   Seri Bağlı Sistemler

04:52 – 05:26   Paralel Bağlı Sistemler

05:27 – 07:55   DZD Sistemlerin Kararlılığı

07:56 – 11:33   Soru Çözümü                      

11:34 – 12:34   DZD Sistemlerin Nedenselliği

12:35 – 14:43    DZD Sistemlerin Tersine Çevrilebilirliği

14:44 – 22:05   Soru Çözümü

22:06 – 24:53   Dürtü Yapısına Göre Sistemler ( FIR & IIR )

PROBLEM ÇÖZÜMÜ (TEMEL KAVRAMLAR VE DZD SİSTEMLER) | SAYISAL İŞARET İŞLEME

  • 3.3 üncü soru koyulmadığı için sorular bu şekilde olmalıdır.

00:00 – 13:42   1. Soru

13:43 – 17:43   2. Soru

17:44 – 21:36   3. Soru

21:37 – 25:29   4. Soru

25:30 – 34:09   5. Soru

34:10 – 36:43   6. Soru

36:44 – 45:19   7. Soru

45:20 – 52:51   8. Soru

52:52 – 57:55   9-10-11. Sorular (aynı konu)

10. FARK DENKLEMLERİ | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 01:26   Tanıtım

01:27 – 12:47   Fark Denklemleri ile Tanımlanan Sistemler

12:48 – 15:02   Soru çözümü

15:03 – 17:25   Ek bilgi

17:26 – 01:00   Özyinelemeli ve Özyinelemesiz Ayrık Zamanlı Sistemler

20:31 – 26:28   Karekök Algoritması       

26:29 ­– 36:07   Soru Çözümü

11. FARK DENKLEMLERİNİN ÇÖZÜMÜ | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 03:26   Fark Denklemlerinin Çözümü

03:27 –  06:29   Gecikme Operatörü

06:30 –  12:33   Homojen Çözümün Bulunması

12:34 – 16:37   Soru çözümü

16:38 –  20:50   Özel çözümün bulunması

20:51 ­– 28:51   Soru Çözümü     

12. BİRİM DÜRTÜ YANITININ BULUNMASI | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 ­– 04:49   Birim Dürtü Yanıtının Bulunması

04:50 – 18:10   Soru Çözümü

18:11 – 19:14   Sıfır Durum Yanıtının Bulunması ( Özel Çözüm )

19:15 – 22:27   Ödev sorular

13. AYRIK ZAMANLI FOURIER DÖNÜŞÜMÜ-1 | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 03:54   Fourier Dönüşümü Giriş

03:55 – 07:36   Frekans Yanıtı

07:37 – 17:01   Soru Çözümü

17:02 – 21:22   Ayrık Zamanlı Fourier Dönüşümü ( AZFDT )

21:23 – 27:54   Soru Çözümü     

27:55 – 30:32   Fourier Dönüşümünün Varlığı    

14. AYRIK ZAMANLI FOURIER DÖNÜŞÜMÜ-2 | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 07:10   AZFD’nin Simetri Özellikleri

07:11 – 12:28   AZFD’nin Teoremleri

12:30 – 24:25   Soru Çözümü

24:26 – 25:33   AZFD Tablosu

15. Z DÖNÜŞÜMÜ | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 –  01:38   Tanıtım

01:39 –  03:50   Ek diferansiyel bilgisi

03:51 –  07:49   Transfer Fonksiyonu

07:50 –  10:55   Örnek Soru

10:56 – 15:30:  Z Dönüşümü

15:31 – 22:00   Örnek Soru

22:01 – 23:50   Ek Bilgi (Formüldeki z nedir ?)

23:51 – 27:30   Hatırlatma ( Seriler )

27:31 – 30:56   Z dönüşümü ne zaman yakınsak olur ?

30:57 – 32:52   Hatırlatma ( Euler Formülü )

32:53 – 34:00   Sonuç denklemi

34:01 – 36:10   Hatırlatma (Bilinmesi Gerekilen Bilgiler )

36:11 – 38:09   Örnek Soru

38:10 – 44:23 > > Uyarı Notları

16. Z-DÖNÜŞÜMÜ ÖRNEKLERİ | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 01:50   1. Soru

01:51 – 04:13   Hatırlatma ( Geometrik Seri )

04:14 – 07:30   2. Soru

07:31 – 15:12   3.Soru

15:13 – 18:26   Yakınsaklık Bölgesinin Özellikleri 

17. TERS Z-DÖNÜŞÜMÜ-1 | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 02:46   Z Dönüşümü Hatırlatma

02:47 – 06:49   Ters Z Dönüşümü : Basit Kesirlere Ayırma yöntemi

06:50 – 12:05   Hatırlatma ( Basit Kesirlere Ayırma )

18. TERS-Z DÖNÜŞÜM-2 | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 03:29   1. Soru

03:30 – 05:36   Yakınsaklık bölgesi bulunması

05:37 – 08:47   Yakınsaklık Bölgesi 1. Durum

08:48 – 10:30   Yakınsaklık Bölgesi 2. Durum

10:31 – 12:50   Yakınsaklık Bölgesi 3. Durum

12:21 – 2039   2.Soru

19. FARK DENKLEMLERİNİN Z-DÖNÜŞÜMÜ İLE ÇÖZÜMÜ | SAYISAL İŞARET İŞLEME

00:00 – 03:21   Z Dönüşümünün Uygulamaları : Fark denklemleri

03:22: – 11:49   Soru Çözümü