Théorie du signal

Catalogue des cours de Télécom SudParis

Code

IGYF SIC 8541

Niveau

M1

Graduate

Graduate

Semestre

Fall

Domaine

Signal et Communications

Programme

Programme Ingénieur

Langue

Français/French

Crédits ECTS

2

Heures programmées

31,5

Charge de travail

35

Coordonnateur(s)

Département

  • Electronique et Physique

Equipe pédagogique

Organisation

Cours/TD/TP/projet/examen : 13,5h/5,50h/13,5h/0h/2,5h

Acquis d'apprentissage

A l'issue du cours, les étudiants seront capables de :
- appréhender et de comprendre dans le domaine du signal numérique (signal échantillonné) les notions de transformée en Z (TZ) et le lien avec la transformée de Fourier à temps discret (TFTD), menant en particulier à la notion de réponse de filtre numérique en Z et en fréquence,
- assimiler et comprendre le passage de la TFTD à la Transformée de Fourier Discrète (TFD), l’obtention de la Transformée de Fourier Rapide (TFR ou FFT), mais aussi les différentes transformées en découlant (Transformée en Cosinus Discrète) et leurs propriétés de compression du signal, mais aussi leurs usages pratiques,
- calculer les équations temporelles de fonctionnement d’un filtre numérique et sa stabilité, de connaitre quelques cas particuliers de filtres comme ceux d’ordre un passe-bas et passe-haut,
- retenir les principales formules mathématiques relatives aux notions précédentes et de savoir les appliquer par le calcul littéral et numérique,
- connaitre et comprendre l’application des notions au travers d’exemples d’application de traitement de signaux numériques tels que les signaux physiologiques (santé), de parole et de son (signaux audio),
- mettre en œuvre sous Matlab ou Python un filtre de décomposition en sous- bandes (filtres passe-bas et passe-haut), de faire le lien avec la position des zéros de la TZ et les zéros en fréquence (fréquences atténuées) et être capable de l’appliquer à tout problème de signal (parole ou image) où il trouve son application courante.

Compétences CDIO

  • 1.3 - Connaissances avancées en ingénierie : méthodes et outils
  • 2.1 - Raisonnement analytique et résolution de problèmes
  • 2.1.1 - Apprendre à poser et formuler les problèmes
  • 2.1.2 - Modélisation

Prérequis

Les prérequis sont ceux acquis dans le cours de Théorie du Signal et des communications de FIPA 1A qu’ont suivi auparavant les élèves. Ils sont les suivants : analyse de Fourier (série et transformée de Fourier), produit de convolution et calcul intégral, calcul matriciel. Langage Python.

Mots-clés

Traitement numérique du signal, Analyse de Fourier court-terme, Transformée en Z, FFT, DCT, Décomposition en sous-bandes, Signaux biomédicaux.

Contenu

Transformée en Z, existence, théorème des résidus, réponse fréquentielle et stabilité des Filtres numériques.
Transformées de Fourier Discrète, de Fourier Rapide et en Cosinus Discrète (TFD, FFT, DCT).
Filtrage multi-cadence, filtrage adaptatif pour l’égalisation. Introduction au traitement des signaux de parole.
Découverte des principaux domaines (signaux physiologiques, codage, synthèse et reconnaissance de parole) montrant l’application des outils de théorie du signal abordés au préalable.

Evaluation

CC : TP Noté (1/2)
CF1 : Devoir sur table (1/2)
CF2 : Devoir sur table ou oral

Formule de l'évaluation

Note finale (sur 20) = 1/2*(CF1) + 1/2*(Note TP)
avec Note finale > ou = 10/20, sinon CF2 puis moyenne avec le TP
où Note TP = note sur l’ensemble des TP1-2-3-4 concaténés.

On insistera en cette 2ème année de FIPA sur la capacité de l’élève à tirer partir de ses différents acquis à l’aide d’un CF effectués avec documents du cours et à travailler en équipe (TP binôme sur 4 séances).

Bibliographie

• Digital Signal Processing , R. Oppenheim & A. Shaffer
• Traitement numérique des signaux, M. Kunt, Presses Polytechniques Romandes
• Traitement Numérique du Signal, J.P. Vidal, polycopié cours Télécom SudParis
• Notes de Cours en Théorie du Signal, M. Castella (www-public.imtbs-tsp.eu/~castella)
• Eléments de Théorie du Signal, Y. Meurisse, polycopié cours Télécom SudParis (www-public.imtbs-tsp.eu/~castella)
• Techniques de compression des signaux , N. Moreau , Masson (Edition CNET-ENST)
• La Parole et son Traitement Automatique par Calliope, Masson

Approches pédagogiques

L’approche pédagogique s’appuie sur la réalisation de travaux dirigés de manière individuelle mais aussi en groupe (par binôme) pour les travaux pratiques.
En effet elle repose sur la combinaison de séances de cours et séances d’exercices courts effectués sur la base des contrôles finaux des années passées, mais aussi sur la réalisation d’un TP sur quatre séances entrelacées avec les cours devant permettre de concevoir un filtre potentiellement utile à des applications réelles.