AAU logo

Signal Processing and Acoustics, civilingeniør

Fagligt indhold

Fagligt indhold

På denne side har vi samlet beskrivelser af kurser og projekter på kandidatuddannelsen i Signal Processing and Acoustics på Aalborg Universitet. Se også studieordningen for uddannelsen, hvor du kan finde detaljer om kurser og projekter samt information om uddannelsens lovhjemmel, mm.

Uddannelsen består af fire semestre. Det første semester er et fælles semester, og på andet semester skal du vælge en specialisering; Signal Processing and Computing eller Acoustics and Audio Technology.

OBLIGATORISK FOR ALLE IKKE-AAU BACHELORER

Alle bachelorer, som ikke har deres bachelorgrad fra Aalborg Universitet, skal deltage i et kursus om problembaseret læring (PBL) som en del af deres 1. semesterprojekt. Bachelorer, som har fået merit for 1. semester, skal deltage i kurset, så det sikres, at de lærer at arbejde efter PBL-modellen. Læs mere om PBL her.

1. semester; anvendt signalbehandling

På 1. semester er projekttemaet “Anvendt signalbehandling”. Under projektarbejdet vil du lære om signalbehandling som felt, herunder hvordan og hvornår det kan anvendes på signaler i den virkelige verden. Du vil få viden om støjpåvirkning af forskellige signaltyper samt hvordan du modellerer dette matematisk. I projektet skal du og din gruppe bl.a. demonstrere, at I er i stand til at identificere og vælge mellem deterministiske og stokastiske metoder alt efter hvilket problem, I skal løse.

Kurser

Grundlæggende akustik og elektroakustik

På dette kursus vil du lære om de basale akustiske variable, deres fysiske betydning og deres rolle i beskrivelsen af en akustisk proces. Desuden vil du komme til at studere principperne for lydudbredelse og -modtagelse. Du vil lære om principperne og mekanismerne i akustiske transducere, hvordan du bruger forskellige former for transducere samt hvordan de virker elektrisk, mekanisk og akustisk, så du kan beskrive og regne de tre i hinandens domæner. Efter kurset skal du være i stand til at identificere og måle relevante akustiske variabler for en given lydkilde og -felt samt at modellere og måle på akustiske transducere.

Stokastiske processer

Dette kursus introducerer dig til stokastiske processer, og vi begynder med definitionerne af hhv. en stokastisk proces, White-Sense Stationary (WSS) proces, Auto Regressive Moving Average (ARMA) proces, Markov-modeller og Poisson Point proces. Du skal i løbet af kurset udarbejde miniprojekter, så du lærer at bruge den teoretiske viden, du opnår, i praktisk hands-on arbejde. Du vil lære, hvordan man simulerer stokastiske processer og du vil få viden om de grundlæggende koncepter og resultater, der har med stokastiske processer at gøre. Dette vil gøre dig i stand til at designe en passende model til en specifik ingeniørmæssig problemstilling, der involverer en vis grad af uforudsigelighed, og du vil blive i stand til at udlede løsninger samt at vurdere løsningernes ydeevne og at modificere modellen i forhold til givne specifikationer.

Optimeringsmetoder

Formålet med dette kursus er at give dig et overblik over de forskellige klasser af optimeringsproblemer og de metoder, der findes til at løse dem. Du vil lære om objekt-funktioner, globale/lokale minimumskrav, begrænsende og ikke-begrænsende konvekse og ikke-konvekse funktioner og sæt. Du kommer til at studere lineære og kvadratiske programmeringsproblemer, eksempelvis Simplex-metoden, Interior point-metoden, herunder beregning af den optimale gradient, samt Newton’s metoder. Du vil lære, hvordan man estimerer et ulineært konveksproblem via et lineært samt hvordan man løser kombinatoriske optimeringsproblemer med metoder som eksempelvis Simulated Annealing (SA) og Genetic Algorithms (GA). Efter kurset vil du have opnået en forståelse af, hvordan man formulerer optimeringsproblemer i signalbehandling, og du vil være i stand til at designe optimeringsalgoritmer og evaluere deres ydeevne.

2nd semester; specialisering vælges

På 2. semester skal du vælge mellem de to specialiseringer; Signal Processing & Computing (SPC) og Acoustics & Audio Technology (AAT). Uanset hvilken specialisering du vælger, skal du udarbejde et projekt samt følge to kurser, hvoraf et er fælles for begge specialiseringer.

SPC specialiseringen

SPC projekttema (ét vælges):

  • Videnskabelig beregning
  • Rekonfigurerbare systemer

Et projekt under temaet ”Videnskabelig beregning” vil handle om emner såsom klassifikation af computerarkitektur (Flynn’s taxonomi) samt parallelle beregningsteknikker. Gennem projektarbejdet vil du lære om relationen mellem problemstillinger fra den fysiske verden og matematiske modeller. Formålet er, at du bliver i stand til at vælge passende hardwareplatforme til forskellige beregningsproblemer samt at programmere løsningerne til disse problemer ved brug af forskellige programmeringssprog.

Hvis du vælger at lave projekt inden for temaet ”Rekonfigurerbare systemer”, kommer du til at fokusere på design-metoder, som søger at optimere ressourceforbruget ifm. realisation af digitale signalbehandlingsalgoritmer (DSP) på applikationsspecifikke rekonfigurerbare hardware/software platforme, eksempelvis Field Programmable Gate Arrays (FPGA). Du vil arbejde med analytiske, numeriske, eksperimentelle og simuleringsbaserede metoder til at vurdere udvalgte metrikker, som typisk forbindes med sådanne systemer, eksempelvis eksekveringstid og energiforbrug.

SPC-kursus:Rekonfigurerbare systemer og energi-minimale systemer

En programmerbar digital signalprocessor er ofte en passende softwareplatform til realtidsafvikling af en DSP-algoritme. I mange tilfælde er det dog nødvendigt med en mere fleksibel løsning, hvor designeren kan eksperimentere med hardware-realisation af algoritmen for derved at kunne ændre den fysiske størrelse på kredsløbet, den overordnede afviklingstid, energi- og hukommelsesforbruget samt de numeriske egenskaber i en faktisk realtids-implementering. I dette kursus bliver du derfor introduceret til teorier og praktiske metoder til design og implementering af DSP-algoritmer på rekonfigurerbare hardwareplatforme, hvilket giver mulighed for at optimere den kombinerede algoritme-/arkitekturløsning. Vi vil især diskutere, hvordan DSP-algoritmer kan repræsenteres og analyseres mht. deres beregningsmæssige egenskaber, samt hvordan man bruger denne information til at specificere og designe en algoritmespecifik, ressourceoptimal, realtids hardwarearkitektur. I denne sammenhæng lægges vægt på design, der fremmer et lavt energiforbrug. Efter kurset har du opnået en dyb indsigt i den overordnede designcyklus for algoritmespecifikke, realtids DSP-systemer, og du vil være i stand til at anvende en række strukturerede metoder, som man skal bruge for at forbedre interaktionen mellem algoritmerne og arkitekturen ift. udvalgte designparametre.

AAT specialiseringen:

AAT projekttema (ét vælges):

  • Lydteknologi for normalthørende
  • Lydteknologi for hørehæmmede

Projekttemaerne behandler det samme emne blot under forskellige omstændigheder; lydteknologi til normalt hørende og lydteknologi til hørehæmmede. Begge temaer involverer således emner som audioteknologi samt hørelse og menneskelig lydopfattelse, og formålet med begge temaer er at sætte dig i stand til at udvælge og anvende analytiske, numeriske og eksperimentelle metoder til analyse og design af komplekse audiosystemer. Hvis du vælger temaet om normalthørende, vil dit hovedfokus være på lyd- og audioteknologier, herunder multi-channel lydoptagelse og reproduktion, måling, instrumentation og standarder. Vælger du temaet om lydteknologi til hørehæmmede, kommer du til at arbejde med teknisk audiologiske metoder, høreapparatteknologier og problemstillinger ved vurdering og tilpasning af høreapparater.  

AAT-kursus: Menneskets lydopfattelse og audioteknik

På dette kursus bliver du introduceret til anatomien og fysiologien i det menneskelige øre, diagnose af høreevne og -nedsættelse samt de grundlæggende egenskaber i den menneskelige lydopfattelse, fx lydstyrke, tonehøjde, maskering, rumlig lydoplevelse og tids-/frekvensopløsning i hørelsen. Kurset giver dig også grundlæggende viden om bl.a. mikrofonteknik, multi-kanals lydoptagelser, lagring og reproduktion af lyd, digitale audio interfaces og -standarder samt lavstøjs audiodesign og sammenkoblinger.

Fælles kursus for de to specialiseringer: Videnskabelige beregninger og sensormodellering

Det fælles kursus for de to specialiseringer bygger videre på kursene i Stokastiske processer samt Optimeringsmetoder fra 1. semester. Du vil lære om hardware- og softwareplatforme til videnskabelig beregning, programmeringsteknikker, profilering, benchmarking, kodeoptimering, mm., og du vil blive i stand til at implementere softwareprogrammer for at løse videnskabelige beregningsopgaver ved hjælp af parallelberegninger samt at fejlfinde, validere, optimere, benchmarke og profilere udviklede softwaremoduler.

3. semester; specialisering fortsat

På 3. semester fortsætter de to specialiseringer med individuelle kurser. Hver specialisering har sit eget kursus, og alle studerende skal følge et fælles kursus samt udarbejde deres semesterprojekt under et fælles, bredt tema.

Projekttemaet er identisk med uddannelses navn, altså Signal Processing and Acoustics. Overordnet set skal du gennem projektarbejdet demonstrere, at du er i stand til at anvende og implementere passende metoder og algoritmer i en given opgave, at du kan udvælge de passende målings- og evalueringsmetoder samt at du kan analysere, designe og implementere tekniske løsninger af avancerede problemer. Projektet kan indeholde avanceret adaptiv signalbehandling eller algoritmer til maskinlæring, fx til analyse og klassificering af signaler fra mange forskellige sensorer. Typiske applikationer kan være sporing af objekter, forstærkning af signaler, uddragning af information fra signaler, klassificering af signaler, sammenfatning af signaler (fx akustiske lydfelter, billeder, mm.), navigering via radiokommunikation (fx GPS), mm.

Kurser:

SPC-specialiseringen: Maskinlæring

Kurset i Maskinlæring giver dig en omfattende introduktion til maskinlæring, som er et felt, der handler om at lære fra eksempler og som har sine rødder i datalogi, statistik og mønstergenkendelse. Kursets formål opfyldes ved at præsentere de studerende for metoder og værktøjer, som beviseligt er anvendelige, og ved at adressere specifikke applikationsproblemer. I kurset vil du eksempelvis stifte bekendtskab med neurale netværk og andre former for selvlærende systemer.

AAT-specialiseringen: Rum- og Bygningsakustik samt Miljøakustik

Dette kursus handler om rumakustik (fx lydfelter i rum, lydabsorbering og -refleksion, koncertsalsakustik), bygningsakustik (fx lydoverførsel mellem rum og ind i bygninger, luftbåren lydoverførsel), og miljøakustik (fx støjs effekt på mennesker, metoder til måling og karakterisering af forskellige støjkilder, estimater for udbredelse og eksponering – definitioner og standardmål, vurdering af genevirkning og risiko for høreskade). Du vil lære at beregne og måle relevante parametre inden for bl.a. rum- og bygningsakustik, samt trafikstøj og parametre til støjvurdering og -dæmpning.

Fælles kursus for de to specialiseringer: Array- og sensor signalbehandling

Gennem dette kursus får du et overblik over centrale signalbehandlingsalgoritmer og -metoder, som kan anvendes på stationære eller ikke-stationære signaler såsom tale, musik, radar, sonar, elektrokardiografiske signaler og mobil-signaler. Sådanne signaler indeholder ofte vital information om den fysiske proces, der har genereret dem, og en detaljeret analyse af signalerne kan derfor være nyttig ift. en lang række anvendelsesområder. Det kan fx være analyse af et signal, der er opfanget af et mikrofon-array og ud fra hvilket man vil være i stand til at bestemme fra hvilken retning signalet kommer. En anden form for anvendelse, som vi også vil studere i kurset, er ekko-undertrykkelse, hvor eksempelvis det akustiske ekko, der kan opstå ved håndfri mobiltelefoni eller i høreapparater, fjernes under anvendelse af avancerede signalbehandlings-algoritmer. I kurset studerer vi desuden en lang række algoritmer og metoder indenfor grundlæggende statistisk signalbehandling. Dette vil være indenfor områder som eksempelvis spektralestimering, adaptiv filtrering, optimal estimering, array signalbehandling og multi-rate signalbehandling. Derfor er det vigtigt, at du forud for kurset har tilegnet dig viden inden for stokastisk processer, konveks optimering og diskret-tids signalbehandling.

På 3. semester har du også mulighed for at læse på et andet universitet eller tage et virksomhedsophold i Danmark eller i udlandet.

4. semester; kandidatspeciale

På 4. semester udarbejder du dit kandidatspeciale indenfor den specialisering, som du har valgt. Du kan lave dit speciale alene eller i en gruppe sammen med andre medstuderende. Når du er færdig med dit speciale, er du cand.polyt. i Signal Processing and Acoustics.

Gruppe- og projektarbejde

Gruppe- og projektarbejde

Gruppe- og projektarbejdet på Aalborg Universitet giver dig mulighed for at få en spændende og lærerig studietid både fagligt og socialt.
 

Læs mere om gruppe- og projektarbejde