Obiettivo dell'insegnamento è fornire le basi dell'analisi dei segnali e dell'elaborazione numerica dei segnali. Data la multidipliscinarietà degli argomenti trattati, le conoscenze acquisite sono utili praticamente in tutti i corsi seguenti affrontati dallo studente.
Nella prima parte si analizzano i segnali, sia deterministici sia stocastici, nel dominio del tempo continuo e in quello della frequenza; nella seconda parte si introducono le metodologie di base per il trattamento numerico dei segnali a tempo discreto.

- Conoscenza delle diverse classificazioni dei segnali. Conoscenza delle tecniche di analisi in frequenza dei segnali a tempo continuo. Conoscenza dei sistemi lineari tempo-invarianti (LTI), e della loro rappresentazione nel dominio del tempo e della frequenza. Conoscenza delle tipologie fondamentali di filtri. Conoscenza dei processi stocastici e della loro rappresentazione spettrale.
- Conoscenza delle tecniche per il passaggio da segnali a tempo continuo ai segnali a tempo discreto, e viceversa. Conoscenza delle tecniche per l'analisi in frequenza dei segnali a tempo discreto. Conoscenza delle tecniche per l'analisi dei sistemi LTI a tempo discreto, e della trasformata Z. Conoscenza delle tecniche di filtraggio numerico, delle tipologie di filtri numerici (FIR, IIR), e delle relative tecniche di progetto.
- Capacità di classificare i segnali in base alle loro proprietà. Capacità di trasformare ed analizzare un segnale a tempo continuo o discreto nel dominio del tempo e della frequenza. Capacità di classificare ed analizzare un sistema LTI nel dominio del tempo e della frequenza. Capacità di analizzare e progettare filtri numerici.

Analisi reale e complessa di funzioni a una o più variabili. Calcolo delle probabilità. Variabili casuali gaussiane. Equazioni differenziali lineari del primo ordine. Distribuzione delta di Dirac. Trasformata di Laplace.

Argomenti trattati nelle lezioni:
- Classificazione dei segnali; energia e potenza (0.6 cfu)
- Serie e trasformata di Fourier (1 cfu)
- Sistemi LTI, risposta all'impulso e funzione di trasferimento, convoluzione (1.2 cfu)
- Spettro di energia e funzione di autocorrelazione; segnali periodici e spettro di potenza (0.6 cfu)
- Processi stocastici (1.2 cfu)
- Teorema del campionamento (0.6 cfu)
- Segnali a tempo discreto: operazioni basilari, concetto di energia e potenza (0.9 cfu)
- Trasformata di Fourier a tempo discreto, convoluzione circolare, DFT e FFT (1.5 cfu)
- Trasformata zeta (0.6 cfu)
- Sistemi LTI a tempo discreto: analisi temporale, analisi in frequenza, analisi tramite la trasformata Z (1.2 cfu)
- Filtri numerici FIR e IIR; progetto di filtri FIR con la tecnica a finestra; trasformazione bilineare. (0.6 cfu)

Le esercitazioni in aula, che occupano circa un terzo del corso, consistono nella soluzione di problemi relativi al programma svolto a lezione. Sono previste esercitazioni in laboratorio (5-10 ore), dove verranno implementati, in ambiente MATLAB, gli algoritmi descritti a lezione.

Testi di riferimento:
1. L. Lo Presti e F. Neri, L'analisi dei segnali, CLUT, 1992.
2. L. Lo Presti e F. Neri, Introduzione ai processi casuali, CLUT, 1992.
3. M. Laddomada e M. Mondin, Elaborazione numerica dei segnali, Pearson, 2007.

Testi consigliati per approfondimenti:
4. A. Papoulis e S. U. Pillai, Probability, Random Variables and Stochastic Processes, McGraw-Hill, 2002.
5. F. Dovis, E. Magli, Esercizi svolti di teoria dei segnali, CLUT, 2011

Sul portale della didattica verrà messo a disposizione degli studenti il materiale (slides) utilizzato durante le lezioni/esercitazioni in aula, assieme ad alcuni esercizi complementari.

La prova scritta è divisa in due sezioni:

- Quiz di teoria a risposta multipla: per ogni quiz, vengono proposte da 3 a 5 risposte, una sola delle quali è corretta. E’ possibile inserire sotto al testo di ognuno dei quiz eventuali commenti sulla risposta selezionata. Questa prima parte, che ha l’obiettivo di verificare l’apprendimento dei concetti teorici fondamentali della teoria dei segnali, funge da “sbarramento” per la seconda parte dell’esame: le soluzioni dei problemi verranno considerate e corrette solamente in caso di risposta esatta ad almeno 2 quiz su 3.

- Problemi: sono tipicamente 3 problemi volti a verificare l'avvenuta acquisizione delle conoscenze e abilità di classificare ed elaborare segnali delle tre tipologie oggetto dell'insegnamento (segnali analogici deterministici, processi casuali e segnali a tempo discreto). Per ogni problema è richiesto di riportare la soluzione completa sui fogli consegnati dai docenti. Eventuali fogli di brutta non verranno corretti.

Il tempo totale assegnato per la soluzione del compito scritto è di 2 ore. Al termine dei primi 30 minuti verrà ritirato il foglio con i quiz a risposta multipla. E’ consentito utilizzare esclusivamente la calcolatrice e un formulario fornito dal docente.
Esempi di esami degli anni precedenti saranno messi a disposizione attraverso il portale della didattica.

I criteri di valutazione sono i seguenti:
- correttezza delle risposte ai quiz e delle soluzioni dei problemi
- correttezza nell'uso dei termini tecnici nella prova scritta e nell'eventuale prova orale
- correttezza nel disegno dei grafici (etichette, unità di misura, ecc)
- prontezza nelle risposte durante l'eventuale prova orale.