L’analisi e l’elaborazione dei segnali rivestono un ruolo fondamentale in diverse attività svolte dall’Ingegnere Informatico, quali ad esempio la gestione di reti di calcolatori e la progettazione di sistemi di controllo e di elaborazione delle informazioni (immagini, segnali audio, serie di dati). Coerentemente con le finalità e gli obiettivi formativi del Corso di Laurea, l'insegnamento ha lo scopo di fornire le basi per l'analisi dei segnali nel dominio del tempo continuo e in quello della frequenza, sia per i segnali deterministici che per processi stocastici (prima parte), e per l'elaborazione dei segnali a tempo discreto (seconda parte). Data la multidisciplinarietà degli argomenti trattati, le conoscenze acquisite risultano utili nella maggior parte degli insegnamenti seguenti affrontati dallo studente.

Al termine dell'insegnamento, lo studente dovrà aver acquisito le seguenti conoscenze e capacità: - 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 e delle tipologie di filtri numerici (FIR, IIR). - 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 filtri numerici.

Per la corretta fruizione dell’insegnamento, è necessaria la conoscenza delle nozioni di base dei seguenti argomenti: - Analisi reale e complessa di funzioni a una o più variabili. - Calcolo delle probabilità e variabili casuali. - Equazioni differenziali lineari del primo ordine. - Distribuzione delta di Dirac.

Durante l’insegnamento verranno trattati i seguenti argomenti, con il relativo peso in crediti: - Classificazione dei segnali; energia e potenza (0.75 cfu) - Serie e trasformata di Fourier (0.75 cfu) - Sistemi LTI, risposta all'impulso e funzione di trasferimento, convoluzione, filtri (1.2 cfu) - Spettro di energia e funzione di autocorrelazione; segnali periodici e spettro di potenza (0.6 cfu) - Teorema del campionamento (0.6 cfu) - Segnali a tempo discreto: operazioni basilari, concetto di energia e potenza (0.7 cfu) - Trasformata di Fourier a tempo discreto, convoluzione circolare, DFT e FFT (0.9 cfu) - Trasformata zeta (0.6 cfu) - Sistemi LTI a tempo discreto: analisi temporale, analisi in frequenza, analisi tramite la trasformata Z, filtri FIR e IIR (0.9 cfu) - Processi stocastici (1.0 cfu)

L'insegnamento è costituito da lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Durante le esercitazioni, che occupano circa un terzo delle ore, viene mostrata la risoluzione di problemi che riguardano il programma svolto a lezione. Il testo delle esercitazioni verrà fornito agli studenti in anticipo. Durante le esercitazioni, verranno proposti alcuni esercizi facoltativi di elaborazione numerica dei segnali da svolgere in ambiente Matlab (o Python, a scelta degli studenti), per cui gli studenti potranno predisporre una relazione che contribuirà a determinare il voto finale.

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.

Slides; Libro di testo; Libro di esercitazione; Esercizi risolti; Video lezioni dell’anno corrente; Strumenti di auto-valutazione;

Modalità di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Exam: Optional oral exam; Computer-based written test in class using POLITO platform;

... L'esame finale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze e delle capacità obiettivo dell'insegnamento (descritte nel campo Risultati di apprendimento attesi) tramite una prova scritta e una prova orale facoltativa (a scelta dello studente o per libera decisione del docente, nel caso in cui sia opportuno un approfondimento). Verranno anche monitorate attività in itinere (facoltative), quali lo svolgimento di esercizi e la predisposizione di relazioni da consegnare secondo modalità e scadenze rese note durante lo svolgimento delle lezioni. Il punteggio massimo attribuito alle attività in itinere è pari a 3. PROVA SCRITTA. La prova scritta, della durata di 90 minuti, è svolta al calcolatore (in appositi laboratori o aule). La prova è costituita da 10 domande a risposta chiusa, relative a tutti gli argomenti delle lezioni e delle esercitazioni. Durante la prova non è possibile consultare materiale didattico né appunti o altri testi. 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. Tutti gli esercizi avranno lo stesso peso nella valutazione finale (3.4 punti), per un punteggio totale teorico massimo di 34 punti. In caso di risposta corretta, saranno assegnati 3.4 punti. In caso di risposta errata, sarà assegnato un punteggio negativo, pari al massimo ad 1 punto di penalità. Le risposte non date non comportano alcuna penalità. PROVA ORALE. Durante la prova orale, della durata di 10-15 minuti, sarà chiesto allo studente di rispondere ad alcune domande sugli argomenti svolti in aula e sulle attività in itinere eventualmente svolte. Per essere ammessi alla prova orale occorre ottenere un voto superiore o uguale a 15/30 nella prova scritta. L’esame orale può portare a un incremento o a un decremento del voto conseguito nello scritto (con un incremento massimo di 5 punti). I criteri di valutazione sono i seguenti: - correttezza delle risposte ai quiz - correttezza nell'uso dei termini tecnici nell'eventuale prova orale - prontezza nelle risposte durante l'eventuale prova orale.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.