數(shù)字信號處理第一講

數(shù)字信號處理第一講21.緒論-DSP的發(fā)展和應(yīng)用2.離散時(shí)間信號與系統(tǒng)分析（第二章）3.離散傅里葉變換DFT(4.快速傅里葉變換FFT（5.數(shù)字濾波器(DF)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)（第五章）課程內(nèi)容3參考書數(shù)字信號處理-基于計(jì)算機(jī)的方法Mitra，電子工業(yè)數(shù)字信號處理教程(第二版）程佩青，清華大學(xué)基于MATLAB的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)-信號處理樓順天著，西安電子科技出版社科技文獻(xiàn)4理解基本概念、基本理論和分析方法適當(dāng)練習(xí)，并利用MATLAB進(jìn)行數(shù)字信號處理實(shí)踐；加深理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣利用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大知識面和跟蹤本學(xué)科最新發(fā)展動態(tài)溫馨提示5第一章數(shù)字信號處理歷史事件20世紀(jì)60年代，信息和計(jì)算機(jī)學(xué)科的高速發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科主要標(biāo)志：快速傅里葉變換(FFT)算法的提出和數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法的完善。DigitalSignalProcessing6定義：把信號用數(shù)字或符號表示成序列，通過計(jì)算機(jī)或通用（專用）信號處理設(shè)備，用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行各種處理，達(dá)到提取有用信息的目的。例如：濾波、檢測、增強(qiáng)、估計(jì)、識別、譜分析等理解DSP狹義：數(shù)字信號處理器DigitalSignalProcessor廣義：數(shù)字信號處理技術(shù)DigitalSignalProcessing7一、信號的特征和分類信號(signal)是一種物理體現(xiàn)，或是傳遞信息的函數(shù)。而信息是信號的具體內(nèi)容。模擬信號(AnalogSignal)：時(shí)間連續(xù)、幅度連續(xù)數(shù)字信號(DigitalSignal)：時(shí)間和幅度都離散(量化)數(shù)字信號可用一序列的數(shù)表示，而每個(gè)數(shù)又可表示為二進(jìn)制碼的形式，適合計(jì)算機(jī)處理。8一維(1-D)信號:一個(gè)自變量的函數(shù)二維(2-D)信號:兩個(gè)自變量的函數(shù)多維(M-D)信號:多個(gè)自變量的函數(shù)例：單詞Away256Hz音叉信號9圖像信號：黑白圖像：二維信號黑白視頻信號：三維信號彩色視頻信號：三維三通道信號彩色圖像：三通道二維信號10按自變量與函數(shù)值的取值形式不同分類量化離散數(shù)字信號連續(xù)離散離散時(shí)間信號連續(xù)/離散連續(xù)連續(xù)時(shí)間信號幅度時(shí)間

11處理信號加以變換以達(dá)到要求的物理設(shè)備模擬系統(tǒng)：精度不高，受環(huán)境影響較大，可靠性差，不靈活數(shù)字系統(tǒng)：體積小、功耗低、精度高、可靠性高、靈活性大、易于大規(guī)模集成、可進(jìn)行二維與多維處理系統(tǒng)y(n)x(n)二、系統(tǒng)12前置取樣濾波A/D變換器數(shù)字信號處理器D/A變換器模擬濾波器模擬xa(t)模擬ya(t)x(n)y(n)數(shù)字信號處理系統(tǒng)的基本組成采樣→量化轉(zhuǎn)換為模擬電平ADCDACDSP13(1)前置取樣濾波器濾除輸入信號xa(t)中高于某一頻率的分量txa(t)014t0xa(nT)抽樣量化0001011010011111011001110nx(n)n0數(shù)字信號每隔T秒取一次xa(t)的幅度采用有限位二進(jìn)制碼時(shí)間量化，幅度量化(2)A/D變換T2T3T4T5T6T7TT2T3T4T5T6T7TT2T3T4T5T6T7T離散時(shí)間信號15(3)數(shù)字信號處理按照預(yù)定要求，加工處理得輸出信號y(n)x(n)n0T2T┈6T7Tny(n)T2T┈6T7T(4)D/A變換數(shù)字信號→模擬信號，脈沖間隙插值，產(chǎn)生波形。(5)后置濾波器濾除不需要的高頻分量得模擬信號ya(t)ya(t)t016三、典型的信號處理運(yùn)算時(shí)域(TimeDomain):描述信號隨時(shí)間的變化頻域(FrequencyDomain)：信號的頻譜（Spectrum）頻譜：信號中所含頻率分量的描述，幅譜、相譜17對于圖像，低頻部分為圖像中變化緩慢的部分，高頻部分對于邊緣或突變部分。

數(shù)字濾波舉例18和弦CEG19數(shù)字濾波數(shù)字濾波可以便捷地改變信號的特性。濾波器通過一些信號頻率，阻塞另一些信號頻率。通過消除一個(gè)或一些頻率分量來改變信號的頻譜。20語音處理：語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強(qiáng)、語音郵件、語音儲存等。圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識別、動畫、機(jī)器人視覺、多媒體、電子地圖、圖像增強(qiáng)等。軍事：保密通信、雷達(dá)處理、聲吶處理、導(dǎo)航、全球定位、跳頻電臺、搜索和反搜索等。儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、地震處理等。自動控制：控制、深空作業(yè)、自動駕駛、機(jī)器人控制、磁盤控制等。醫(yī)療：助聽、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、心電圖等。家用電器：數(shù)字音響、數(shù)字電視、可視、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲等。DSP的典型應(yīng)用21內(nèi)容小結(jié)DSP的定義系統(tǒng)框圖及其含義

DSP的特點(diǎn)