Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2017/18
02MOOOA, 02MOOMQ, 02MOOPC
Teoria ed elaborazione dei segnali
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica - Torino
Corso di Laurea in Matematica Per L'Ingegneria - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Del Cinema E Dei Mezzi Di Comunicazione - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Bosco Gabriella ORARIO RICEVIMENTO A2 ING-INF/03 45 25 10 0 8
Montorsi Guido ORARIO RICEVIMENTO PO ING-INF/03 45 25 10 0 5
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/03 8 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
Presentazione
Obiettivo dell'insegnamento è fornire le basi dell'analisi dei segnali e dell'elaborazione numerica dei segnali. Data la multidisciplinarietà degli argomenti trattati, le conoscenze acquisite sono utili praticamente in tutti i corsi seguenti affrontati dallo studente.
Nella prima parte vengono descritte le tecniche di analisi dei segnali deterministici e dei processi 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.
Risultati di apprendimento attesi
- 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.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
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.
Programma
Argomenti trattati nelle lezioni:
- Classificazione dei segnali; energia e potenza (0.6 cfu)
- Serie e trasformata di Fourier (0.75 cfu)
- Sistemi LTI, risposta all'impulso e funzione di trasferimento, convoluzione, filtri (0.9 cfu)
- Spettro di energia e funzione di autocorrelazione; segnali periodici e spettro di potenza (0.6 cfu)
- Processi stocastici (0.75 cfu)
- Teorema del campionamento (0.6 cfu)
- Segnali a tempo discreto: operazioni basilari, concetto di energia e potenza (0.65 cfu)
- Trasformata di Fourier a tempo discreto, convoluzione circolare, DFT e FFT (1.5 cfu)
- Trasformata zeta (0.75 cfu)
- Sistemi LTI a tempo discreto: analisi temporale, analisi in frequenza, analisi tramite la trasformata Z, filtri FIR e IIR (0.9 cfu)
Organizzazione dell'insegnamento
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 (6-9 ore), dove verranno implementati, in ambiente MATLAB, gli algoritmi descritti a lezione.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
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.
Criteri, regole e procedure per l'esame
L'esame finale comprende una prova scritta ed una orale (opzionale o a discrezione del docente). Per essere ammessi alla prova orale occorre ottenere un voto superiore o uguale a 15/30 nella prova scritta.

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 ha l’obiettivo di verificare l’apprendimento dei concetti teorici fondamentali della teoria dei segnali.

- Problemi: sono tipicamente 2 o 3 problemi volti a verificare l'avvenuta acquisizione delle conoscenze e abilità di classificare ed elaborare segnali analogici e 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. 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.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2017/18
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