Témakiírás doktorandusz számára, 2006. március 6.

Kerekítési hibák vizsgálata digitális jelprocesszorokban (DSP-kben)

BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
Doktori iskola: villamosmérnöki és informatikai

 

Manapság szinte minden digitális. Digitális a gyerekhőmérő, a benzinkút mérőórája, a voltmérő, az ipari szabályozó, a CD, a közeljövő televíziója és persze a számítógép. A pontosság, legalábbis a számítási és a kijelzési pontosság, elképesztő. A kalkulátorok általában 8-10 jegyre "pontosan" mutatják az eredményt. A hétköznapi ember lassan elveszíti érzékét a mérési hibával kapcsolatban. A számítógépet sokan szinte fétisként tisztelik, és az eredményeket minden további nélkül elhiszik. Ezért is volt nagy sokk, amikor kiderült, hogy a Pentium processzor bizonyos esetekben 0.00006 nagyságrendű relatív osztási hibát követhet el (ezt már persze azóta kijavították).

Ha nincs is minden eszközben ilyen tervezési hiba, egy mérnök nem engedheti meg magának, hogy vakon higgyen a számítógépnek. A CD tökéletesnek tűnt megjelenése idején, ma már azonban sokan hallják a piano részek mögött a kvantálási zaj okozta sustorgást. A mai PC-ken megvalósított nagyon komplikált algoritmusok érzékenyebbek a kerekítési hibákra, mint egyszerűbb elődeik, és még az IEEE szabvány szerinti dupla számábrázolási pontosság (kb. 16 digit) sem mindig elég.

Nagy szükség van az A/D konverziós és kerekítési hibák minél pontosabb modellezésére is, hogy a jövőben tökéletesebben működő digitális eszközöket lehessen tervezni. Speciális eljárásokat kell kidolgozni, hogy a hibákat még a legrosszabb esetekben is elfogadhatóan kis szintre lehessen hozni. Ezekre szerencsére van mód, de sok szempontnak kell egyszerre eleget tenni, és ezért a tervezés nehéz. Meg kell fogalmazni a kis hiba feltételeit, és ellenőrzési módszereit. Különösen fontos témák: klasszikus A/D átalakítók jellemzése és hibáik kompenzálása; szigma-delta moduláción alapuló A/D és D/A átalakítók vizsgálata, pontosságuk elvi korlátainak meghatározása; trükkös dither-jelek generálása a torzítás és a jel-zaj korreláció csökkentése céljából; kerekítési hibák vizsgálata fixpontos és lebegőpontos számábrázolás esetén; audio alkalmazások.

A témavezető a fenti témákban készíti a kaliforniai Stanford Egyetem professzorával, Bernard Widrow-val közös könyvet "Quantization Noise" címmel (http://www.mit.bme.hu/books/quantization/), mely az elmélet összefoglalásán túl a legújabb eredményeket is tartalmazza. A tanszéken folyamatos kutatás folyik a kerekítési hibák vizsgálatára és modellezésére.

A doktorandusz feladata a kerekítési hibák tanulmányozása, ügyesen megtervezett számítógépes kísérletek, elméleti megfontolások, szimulációk és szakirodalom alapján, és új eljárások kidolgozása a hiba csökkentésére. A témán jelenleg is dolgozik doktorandusz, tehát lehetőség van az együtt-gondolkodásra is.

Speciális ösztöndíj, továbbá információcsere, tudományos együttműködés is elképzelhető a Stanford University (California) hasonló témán dolgozó kutatócsoportjával.

Szükséges nyelv: angol.

Témavezető: dr. Kollár István egyetemi tanár, Tel. 463-1774, email: kollar@mit.bme.hu

URL: http://www.mit.bme.hu/~kollar/indexm.html