数字信号处理第一讲

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1、 共 48学 时 考 核 方 式 ： 平 时 40% ， 期 末 考 试 60% 1.绪 论 -DSP的 发 展 和 应 用2.离 散 时 间 信 号 与 系 统 分 析 （ 第 二 章 ）3.离 散 傅 里 叶 变 换 DFT(第 三 章 ）4.快 速 傅 里 叶 变 换 FFT（ 第 四 章 ）5.数 字 滤 波 器 (DF)的 结 构 和 设 计 （ 第 五 章 ）课 程 内 容 参考书 数 字 信 号 处 理 -基 于 计 算 机 的 方 法 Mitra， 电 子 工 业 数 字 信 号 处 理 教 程 (第 二 版 ） 程 佩 青 ， 清 华 大 学 基 于 MATLAB的 系 统

2、分 析 和 设 计 -信 号 处 理 楼 顺 天 著 ，西 安 电 子 科 技 出 版 社 科 技 文 献 理 解 基 本 概 念 、 基 本 理 论 和 分 析 方 法 适 当 练 习 ， 并 利 用 MATLAB进 行 数 字 信 号 处 理 实 践 ；加 深 理 解 ， 增 强 学 习 兴 趣 利 用 网 络 扩 大 知 识 面 和 跟 踪 本 学 科 最 新 发 展 动 态 温馨提示 第 一 章 数 字 信 号 处 理 历 史 事 件 20世 纪 60年 代 ， 信 息 和 计 算 机 学 科 的 高 速 发 展 而 迅速 发 展 起 来 的 一 门 新 兴 学 科 主 要 标 志 ：

3、 快 速 傅 里 叶 变 换 (FFT)算 法 的 提 出 和 数 字 滤 波 器 设计 方 法 的 完 善 。 Digital Signal Processing 定 义 ： 把 信 号 用 数 字 或 符 号 表 示 成 序 列 ， 通 过 计 算 机或 通 用 （ 专 用 ） 信 号 处 理 设 备 ， 用 数 值 计 算 方 法 进 行各 种 处 理 ， 达 到 提 取 有 用 信 息 的 目 的 。 例 如 ： 滤 波 、 检 测 、 增 强 、 估 计 、 识 别 、 谱 分 析 等 理 解 DSP 狭 义 ： 数 字 信 号 处 理 器 Digital Signal Proces

4、sor 广 义 ： 数 字 信 号 处 理 技 术 Digital Signal Processing 一 、 信 号 的 特 征 和 分 类 信 号 (signal)是 一 种 物 理 体 现 ， 或 是 传 递 信 息 的 函 数 。而 信 息 是 信 号 的 具 体 内 容 。 模 拟 信 号 (Analog Signal)： 时 间 连 续 、 幅 度 连 续 数 字 信 号 (Digital Signal)： 时 间 和 幅 度 都 离 散 (量 化 ) 数 字 信 号 可 用 一 序 列 的 数 表 示 ， 而 每 个 数 又 可 表 示 为二 进 制 码 的 形 式 ， 适 合

5、计 算 机 处 理 。 一 维 (1-D)信 号 : 一 个 自 变 量 的 函 数 二 维 (2-D)信 号 : 两 个 自 变 量 的 函 数 多 维 (M-D)信 号 : 多 个 自 变 量 的 函 数例 ： 单 词 Away256Hz 音 叉 信 号 图 像 信 号 ：黑 白 图 像 ： 二 维 信 号黑 白 视 频 信 号 ： 三 维 信 号彩 色 视 频 信 号 ： 三 维 三 通 道 信 号彩 色 图 像 ： 三 通 道 二 维 信 号 按 自 变 量 与 函 数 值 的 取 值 形 式 不 同 分 类量 化离 散数 字信 号 连 续离 散离 散时 间信 号 连 续 /离 散连

6、续连 续时 间信 号 幅 度时 间 处 理 信 号 加 以 变 换 以 达 到 要 求 的 物 理 设 备模 拟 系 统 ： 精 度 不 高 ， 受 环 境 影 响 较 大 ， 可 靠 性 差 ， 不 灵 活数 字 系 统 ： 体 积 小 、 功 耗 低 、 精 度 高 、 可 靠 性 高 、 灵 活 性 大、 易 于 大 规 模 集 成 、 可 进 行 二 维 与 多 维 处 理系 统 y(n)x(n) 二 、 系 统 前 置 取样 滤 波 A/D变 换 器 数 字 信 号处 理 器 D/A变 换 器 模 拟滤 波 器模 拟xa(t) 模 拟ya(t)x(n) y(n)数 字 信 号 处 理

7、 系 统 的 基 本 组 成采 样 量 化 转 换 为 模 拟 电 平ADC DACDSP (1)前 置 取 样 滤 波 器滤 除 输 入 信 号 xa(t)中 高 于 某 一 频 率 的 分 量txa(t)0 t0 xa(nT)抽 样量 化 0001 011 010011 111011 001110 nx(n) n0数 字 信 号 每 隔 T秒 取 一 次 xa(t)的幅 度采 用 有 限 位 二 进 制 码时 间 量 化 ， 幅 度 量 化(2) A/D变 换 T 2T 3T 4T 5T 6T 7TT 2T 3T 4T 5T 6T 7TT 2T 3T 4T 5T 6T 7T 离 散 时 间

8、 信 号 (3)数 字 信 号 处 理按 照 预 定 要 求 ， 加 工 处 理 得 输 出 信 号 y(n)x(n) n0 T 2T 6T 7T ny(n)T 2T 6T 7T(4)D/A变 换数 字 信 号 模 拟 信 号 ， 脉 冲 间 隙 插 值 ， 产 生 波 形 。(5)后 置 滤 波 器滤 除 不 需 要 的 高 频 分 量得 模 拟 信 号 y a(t) ya(t) t0 三 、 典 型 的 信 号 处 理 运 算时 域 (Time Domain):描 述 信 号 随 时 间 的 变 化频 域 (Frequency Domain)： 信 号 的 频 谱 （ Spectrum）频

9、 谱 ： 信 号 中 所 含 频 率 分 量 的 描 述 ， 幅 谱 、 相 谱 对 于 图 像 ， 低 频 部 分 为 图 像 中 变 化 缓 慢 的 部 分 ，高 频 部 分 对 于 边 缘 或 突 变 部 分 。 数 字 滤 波 举 例 和 弦 CEG 数 字 滤 波 数 字 滤 波 可 以 便 捷 地 改 变 信 号 的 特 性 。 滤 波 器 通 过 一 些 信 号 频 率 ， 阻 塞 另 一 些 信 号 频 率 。通 过 消 除 一 个 或 一 些 频 率 分 量 来 改 变 信 号 的 频 谱 。 语 音 处 理 ： 语 音 编 码 、 语 音 合 成 、 语 音 识 别 、 语

10、 音 增 强 、 语音 邮 件 、 语 音 储 存 等 。 图 像 /图 形 ： 二 维 和 三 维 图 形 处 理 、 图 像 压 缩 与 传 输 、 图 像 识别 、 动 画 、 机 器 人 视 觉 、 多 媒 体 、 电 子 地 图 、 图 像 增 强 等 。 军 事 ： 保 密 通 信 、 雷 达 处 理 、 声 呐 处 理 、 导 航 、 全 球 定 位 、跳 频 电 台 、 搜 索 和 反 搜 索 等 。 仪 器 仪 表 ： 频 谱 分 析 、 函 数 发 生 、 数 据 采 集 、 地 震 处 理 等 。 自 动 控 制 ： 控 制 、 深 空 作 业 、 自 动 驾 驶 、 机

11、 器 人 控 制 、 磁 盘控 制 等 。 医 疗 ： 助 听 、 超 声 设 备 、 诊 断 工 具 、 病 人 监 护 、 心 电 图 等 。 家 用 电 器 ： 数 字 音 响 、 数 字 电 视 、 可 视 电 话 、 音 乐 合 成 、 音调 控 制 、 玩 具 与 游 戏 等 。DSP的 典 型 应 用 数 据 信 号 处 理 的 特 点优 点 ： 1.精 度 高2.可 靠 性 高3.灵 活 性 大4.易 于 大 规 模 集 成5.时 分 复 用1.需 要 模 数 转 换2.受 采 样 频 率 限 制 ， 处 理 频 率 范 围 有 限3.数 字 系 统 由 耗 电 的 有 源 器 件 构 成缺 点 ： 内 容 小 结 DSP的 定 义 系 统 框 图 及 其 含 义 DSP的 特 点 田 信 号 的 采 集接下来 离 散 信 号 系 统 分 析信 号 处 理 与 D/FFT滤 波 技 术 田