Godkendelsesopgave G2 Datafangst: lyd og billeder Version 1.1, den 4/10-2002 Jens D. Andersen 28. oktober 2002 1 Indledning Dette er G2-opgaven på multimediekurset i efterårssemestret 2002; en af de fire opgaver, man skal have godkendt for at kunne bestå kurset. Opgave stilles fredag den 25. oktober kl. 12.00 og skal afleveres senest torsdag den 12. december 2002 kl. 14.00 i DIKU s 1. dels administration. Opgaven er beregnet på besvarelse i grupper på 2-4 personer. (Se det administrative afsnit nedenfor.) Opgaveteksten har fem hovedafsnit: efter en præsentation af opgaven i korte træk i afsnit 2 gives der i afsnit 3 en mere præcis specifikation, afsnit 4 indeholder nogle vink til løsningen og i afsnit 5 beskrives nogle krævede administrative rammer for opgavearbejdet. Eventuelle yderligere oplysninger om opgaven eller rettelser vil om nødvendigt blive opslået på kursets hjemmeside. 2 Opgave Opgaven består af dele fra fire laboratorieøvelser i multimedie-signalbehandling, nemlig laboratorieøvelserne C.1, C.2, C.3 og C.4 fra lærebogen DSP First. 1
Kun dele af de fire laboratorieøvelser skal løses og dokumenteres; hvilke er nøjagtigt præciseret nedenfor. Planen er at laboratorieøvelserne C.1 og C.2 løses og dokumenteres i uge 44 (den 22 oktober - 1 november), og C.3 og C.4 i ugerne 48 og 49 (den 25. november - 6. december). Den samlede rapport skal afleveres torsdag den 12. december, men det anbefales kraftigt at arbejde jævnt med opgaverne i laboratorieugerne 44, 48 og 49, hvor der er instruktorhjælp til rådighed. Det vil bl.a. sige, at det anbefales at løse laboratorieøvelserne C.1 og C.2 i uge 44 og skrive rapporten for disse øvelser færdig i uge 44. 3 Detaljeret opgavespecifikation Rapporten skal omfatte beskrivelsen af løsningen af nedenstående spørgsmål fra laboratorieøvelserne, d.v.s. det er, hvad der skal dokumenteres i rapporten. Dokumentationen skal omfatte den krævede programkode, de krævede plots samt korte svar på de stillede spørgmål. Rapporten kan udformes ligesom en blækregning (eller fysikrapport), således at figurer og programkode anbringes i rapportteksten, hvor de hører til. Alternativt kan programkoden bringes i et appendix, der henvises til (men figurerne skal være i teksten, hvor de hører til). 3.1 Første Laboratorieuge (Uge 44) Matlab Uge 44 er afsat til de to første laboratorieøvelser. Da det erfaringsmæssigt tager tid at sætte sig ind i teorien, anbefales det kraftigt at blive færdig med og skrive rapporten for laboratorieøvelserne C.1 og C.2 i denne uge. 3.1.1 Lab. 1: C1.3 og C1.4 (side 423-425) I denne laboratorieøvelse indøves brugen af Matlab og der arbejdes med programmering og plotning af sinusoider. C.1.3 Exercises: Using Matlab C.1.3.1 Håndtering af sinusoider med Matlab punkt 1-6 C.1.4 Opsummerende spørgsmål 1 (a)(b),2(a)(b),3(a),(b),(c) 2
3.1.2 Lab. 2: C2.3 og C2.4 (side 430-432) (Komplekse eksponentialfunktioner) I denne laboratorieøvelse arbejder vi med komplekse eksponentialfunktioner og fasorer (roterende vektorer hvis projektion er sinusoider) Der bruges sumcos-programmet side 430, som I skal færdiggøre (kan gøres med 3 linier Matlab-kode). C.2.3 Fremstilling af sinusoider ved hjælp af komplekse eksponentialfunktioner (3 + 7 punkter). C.2.4 Periodiske signaler (3 punkter) 3.2 Anden og tredie laboratorieuge (Uge 48-49) Her er der næsten to uger til rådighed til de to sidste laboratorieøvelser og indlæsning af billeder, men der er også mere arbejde end i de to første laboratorieøvelser. Til gengæld burde man være mere fortrolig med stoffet og programmering i Matlab. Seneste aflevering er torsdag den 12. december kl. 14.00. 3.2.1 Lab. 3: C3.3 (side 438-440) men ikke C3.3.3-C3.3.4 samt C3.4 (side 442) Lab-opgave 3 handler om musiksyntese. Givet et lille nodebillede (partitur) skal man skrive et program, der syntetiserer musikstykket. C.3.3 Musiksyntese (6 punkter)+spektrogram (C.3.3.1) og et musikstykke, f.eks. Für Elise (C.3.3.2). Stop ved C.3.3.3. Musical Tweaks. C.3.4 Subjektiv evaluering af musiksyntesen. 3.2.2 Lab. 4: C4.3 (side 446-447) men ikke C4.3.3 samt C4.4 (side 448-452) men ikke C4.5 Lab. 4 er kronen på værket, hvor mere naturtro lyd syntetiseres. Primitive musik-synthesizere anvender FM-modulation til frembringelse af instrumentlyde). Først syntetiseres et chirp-signal samt en stødtone og sluttelig foretages FM-syntese af instrumentlyd (en klokke, ikke træblæsere). 3
C.4.3.1 Syntese af et chirp-signal C.4.3.2 Stødtoner C.4.4 FM-syntese af klokkelyd (stop ved C.4.5 Woodwinds ) Rapporten afsluttes med indlæsning af et par billeder, som skal bruges i modul 4: 3.2.3 Lab. 8: C.8.2.1 (side 484) samt C.8.3.1 (side 484-485) C.8.2.1 Display-test C.8.3.1 Endimensional filtrering (glidende gennemsnit af og differenser af pixelværdier) 4 Vink til opgavens løsning 4.1 Instruktorvagter Der afholdes ikke forelæsninger eller øvelser i ugerne 48 og 49, men der vil være instruktorer til rådighed til besvarelse af spørgsmål de fleste dage. Instruktorvagten træffes i Multimedielab, S 103. Instruktorvagtskemaet kan findes på kursets hjemmeside [1]. Brug instruktorerne! 4.2 Krav til besvarelsen Opgaven skal dokumenteres i en rapport, hvor alle opgaver og delopgaver er løst. For at få besvarelsen godkendt er det en betingelse at man har prøvet at løse alle delopgaver og også har løst størstedelen af opgaverne korrekt. Rapporten skal skrives på korrekt og godt dansk. Alt skal formuleres kort, præcist, velovervejet og let læseligt. Begreber og forkortelser, der ikke er almindeligt kendt, skal defineres, før de anvendes. Det er de studerendes opgave at præcisere eventuelle uklarheder i 4
opgaveteksten, så både opgaveløsere og instruktorer ved hvilken opgave, man mener, at man løser. DIKUs EDB-system er først og fremmest beregnet til udarbejdelse af programmer og løsning af stillede tekniske problemer, og eventuelle tekstbehandlingsopgaver skal vige pladsen for dette. Dette gælder især maskinerne i Multimedielab, S 103. 4.3 Form Rapporten skal afleveres maskinskrevet på papir, kun beskrevet på den ene side af hvert ark. Besvarelsen må ikke hæftes sammen, men skal indlægges i et klart plastikchartek med to åbne sider (ikke en opskåret plastiklomme). Besvarelsens hovedtekst (fraregnet bilag) forventes ikke at fylde mere end omkring 20 sider. Husk at alle udformede programmer skal vedlægges som bilag. Navnene på alle gruppens medlemmer samt disse brugernavne ( login-navne, på formen di01xxxx ) skal anføres på forsideblanketten. Stien til et katalog med gruppens programtekster på DIKUs førstedelssystem skal også anføres på forsideblanketten, f.eks. som ~di01xxxx/g3/ eller /vol/mmlab/mmt/di01xxxx/g3/ eller tilsvarende. Der må ikke ændres i filer under dette katalog efter opgaven er afleveret; sådanne ændringer vil blive betragtet som eksamenssnyd. (Se også afsnit 5.3 om redelighed.) Rapporten skal pagineres fortløbende, med forsideblanketten som side 1, første side af rapporten (typisk en indholdsfortegnelse) som side 2 og så videre. Denne paginering gælder også i bilag. 4.4 Omfang Opgaven er beregnet til kunne løses med en arbejdsindsats på maks. 20 timer pr. uge pr. person i ugerne 44, 48 og 49. Pas på med at vælge for ambitiøs 5
en løsning en behersket løsning, der er gennemført og veldokumenteret, må betragtes som bedre end en mere avanceret løsning, der ikke er blevet helt færdig eller er uklart dokumenteret. Læg en tidsplan og forsøg at overholde den! 5 Administrative bestemmelser Dette er en af godkendelsesopgaverne på multimedieteknologi, hvilket vil sige, at en af forudsætningerne for at få godkendt kurset er, at G2 godkendes. Opgaven præsenteres ved forelæsningen fredag d. 25. oktober 2002; opgaveteksten udleveres i auditoriet kl. 13 og vil fra kl. 13 være lagt frem i reolen foran førstedelsadministrationskontoret. Fra kl. 17 vil den desuden kunne hentes elektronisk fra hjemmesiden. Den endelige besvarelse skal afleveres i førstedelsadministrationen i to eksemplarer (i hver sit plastikchartek) med fire udfyldte forsideblanketter senest torsdag d. 12. december kl. 14.00. Den ene forside får gruppen med tilbage som kvittering for besvarelsens aflevering. (Ønskes ikke kvittering, er det nok med tre forsider.) Besvarelser, der uden gyldig udsættelse afleveres senere end dette tidspunkt, vil blive afvist. Afsnit 3.4 i [2] beskriver regler og procedure vedrørende udsættelse. Det tilrådes (som anført på forsideblanketten) at opbevare en sikkerhedskopi af besvarelsen (på et andet sted end DIKU). 5.1 Gruppedannelse G3 skal løses i grupper med to til fire personer. Kravet om, at besvarelsen skal være resultat af et gruppesamarbejde, håndhæves strengt. Besvarelser fra enkeltpersoner eller grupper med mere end fire deltagere afvises administrativt. Det vil være mest hensigtsmæssigt at danne grupperne inden for øvelsesholdene, men hvis dette er problematisk, kan man søge at finde gruppemedlemer fra et andet hold. Kontakt kan eventuelt etableres gennem instruktorerne eller via multimedieteknologi-nyhedsgruppen (diku.mmt), eller man kan bede førstedelskontoret om hjælp. 6
5.2 Genaflevering Hvis der er gjort et helhjertet forsøg på at løse opgaven, men besvarelsen alligevel i første omgang forkastes, får gruppen en ekstra uge at forbedre rapporten i. Det er de studerendes egen sag at holde sig underrettede om, hvorvidt deres besvarelse er blevet godkendt, og i benægtende fald at få at vide, hvornår den ekstra uge løber. 5.3 Redelighed Med deres underskrifter på forsiden garanterer gruppedeltagerne, at de selv har gennemført opgavebesvarelsen. Hver gruppe skal udarbejde en selvstændig besvarelse; enhver form for afskrift betragtes som eksamenssnyderi (og fører blandt andet til annullering af alle eksamensresultater fra samme eksamenstermin). Overordnet kan eventuelle problemer, som dukker op i opgaveperioden, drøftes indbyrdes mellem de studerende og med instruktorerne, men ingen form for kopiering af resultater- eller rapportdele kan tillades. Se også i [2] afsnittene om Redelighed i besvarelser (under afsnit 3.3.7) og i [3]. Litteratur [1] Kurset Multimedieteknologis hjemmeside. Klaus Hansen, m.fl. Datalogisk Institut, Københavns Universitet, efterår 2001. Kan ses på http://www.diku.dk/undervisning/2002e/multimedie/. [2] Datalogi 0 GA, Kursusbog 2002, Bind 1, Generelle oplysninger. Nils Andersen. Datalogisk Institut, Københavns Universitet, juli 2002. Kan ses på http://www.diku.dk/undervisning/2002e/dat0ga/. [3] Regler om disciplinære foranstaltninger over for studerende ved Københavns Universitet, Københavns Universitets Regelsamling, NR: 15.01. Københavns Universitet, ledelsessekretariatet, maj 1995. Kan ses på http://www.ku.dk/regel/8/1501.html. 7