数字信号处理_Lecture 1
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数字信号处理第1章 数字信号处理的概念
正弦波的幅度变化，这在无线电通信中称幅度调制。
1.1.4 数字信号处理的特点
从数字信号和计算机的角度（即二进制数和可编 写程序）观察，数字信号处理具有如下特点：
（1）处理精度高，它的字长通常在16比特以上，精 度可以达到1/216 ≈0.000015=0.0015%以上；
（2）改变功能灵活，数字信号处理器的功能由计算 机的程序决定，程序根据数学公式的系数编写；
v(0) sin(1) sin(2) 1.75076841 1633578
如果(1把.11该000离000散00时11间00信10号)2 用五位数来表示，并按四 舍五入的方式进行转换，得到的数字信号
v(0) 1.1100 (与前者相差 0.00000000 00110010)
这说明，由于位数的限制，二进制数字信号的因 变量不能精确表示离散时间信号的因变量。
图1.5
初始信号代表某种事物的运动变换，它经信号转 换单元可变为电信号。例如声波，它经过麦克风后变
为电信号。又如压力，它经压力传感器后变为电信号。 电信号可视为许多频率的正弦波的组合。
低通滤波单元滤除信号的部分高频成分，防止模 数转换时失去原信号的基本特征。
模数转换单元每隔一段时间测量一次模拟信号， 并将测量结果用二进制数表示。
若该数字信号等于1，并受到0.5的干扰，变为1.5； 按前面的规定，该数字信号就会变为2。这说明，这 种十进制抵抗的干扰小于0.5÷9≈5.6%。
又如，离散时间信号
v(n) 2sin(0.2n) sin(0.6n 1) sin(1.1n 2)
当n=0时，十进制的离散时间信号
v(0) sin(1) sin(2) 1.750768411633578
1.1.4 数字信号处理的特点
从数字信号和计算机的角度（即二进制数和可编 写程序）观察，数字信号处理具有如下特点：
（1）处理精度高，它的字长通常在16比特以上，精 度可以达到1/216 ≈0.000015=0.0015%以上；
（2）改变功能灵活，数字信号处理器的功能由计算 机的程序决定，程序根据数学公式的系数编写；
v(0) sin(1) sin(2) 1.75076841 1633578
如果(1把.11该000离000散00时11间00信10号)2 用五位数来表示，并按四 舍五入的方式进行转换，得到的数字信号
v(0) 1.1100 (与前者相差 0.00000000 00110010)
这说明，由于位数的限制，二进制数字信号的因 变量不能精确表示离散时间信号的因变量。
图1.5
初始信号代表某种事物的运动变换，它经信号转 换单元可变为电信号。例如声波，它经过麦克风后变
为电信号。又如压力，它经压力传感器后变为电信号。 电信号可视为许多频率的正弦波的组合。
低通滤波单元滤除信号的部分高频成分，防止模 数转换时失去原信号的基本特征。
模数转换单元每隔一段时间测量一次模拟信号， 并将测量结果用二进制数表示。
若该数字信号等于1，并受到0.5的干扰，变为1.5； 按前面的规定，该数字信号就会变为2。这说明，这 种十进制抵抗的干扰小于0.5÷9≈5.6%。
又如，离散时间信号
v(n) 2sin(0.2n) sin(0.6n 1) sin(1.1n 2)
当n=0时，十进制的离散时间信号
v(0) sin(1) sin(2) 1.750768411633578
《数字信号处理》课件
特点
数字信号处理具有精度高、稳定性好、灵活性大、易于实现和可重复性好等优 点。它克服了模拟信号处理系统中的一些限制，如噪声、漂移和温度变化等。
数字信号处理的重要性
数字信号处理是现代通信、雷达、声 呐、语音、图像、控制、生物医学工 程等领域中不可或缺的关键技术之一 。
随着数字技术的不断发展，数字信号 处理的应用范围越来越广泛，已经成 为现代信息处理技术的重要支柱之一 。
04 数字信号变换技术
CHAPTER
离散余弦变换
总结词
离散余弦变换（DCT）是一种将离散信号变换到余弦函数基 的线性变换。
详细描述
DCT被广泛应用于图像和视频压缩标准，如JPEG和MPEG， 因为它能够有效地去除信号中的冗余，从而减小数据量。 DCT通过将信号分解为一系列余弦函数的和来工作，这些余 弦函数具有不同的大小和频率。
雷达信号处理
雷达目标检测
利用数字信号处理技术对雷达回 波数据进行处理和分析，实现雷 达目标检测和跟踪。
雷达测距和测速
通过数字信号处理技术，对雷达 回波数据进行处理和分析，实现 雷达测距和测速。
雷达干扰抑制
利用数字信号处理技术对雷达接 收到的干扰信号进行抑制和滤除 ，提高雷达的抗干扰能力。
谢谢
THANKS
《数字信号处理经典》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 数字信号处理概述 • 数字信号处理基础知识 • 数字滤波器设计 • 数字信号变换技术 • 数字信号处理的应用实例
01 数字信号处理概述
CHAPTER
定义与特点
定义
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及信号的获 取、表示、变换、分析和综合的理论和技术。它以数字计算为基础，利用数字 计算机或其他数字硬件来实现信号处理的方法。
数字信号处理具有精度高、稳定性好、灵活性大、易于实现和可重复性好等优 点。它克服了模拟信号处理系统中的一些限制，如噪声、漂移和温度变化等。
数字信号处理的重要性
数字信号处理是现代通信、雷达、声 呐、语音、图像、控制、生物医学工 程等领域中不可或缺的关键技术之一 。
随着数字技术的不断发展，数字信号 处理的应用范围越来越广泛，已经成 为现代信息处理技术的重要支柱之一 。
04 数字信号变换技术
CHAPTER
离散余弦变换
总结词
离散余弦变换（DCT）是一种将离散信号变换到余弦函数基 的线性变换。
详细描述
DCT被广泛应用于图像和视频压缩标准，如JPEG和MPEG， 因为它能够有效地去除信号中的冗余，从而减小数据量。 DCT通过将信号分解为一系列余弦函数的和来工作，这些余 弦函数具有不同的大小和频率。
雷达信号处理
雷达目标检测
利用数字信号处理技术对雷达回 波数据进行处理和分析，实现雷 达目标检测和跟踪。
雷达测距和测速
通过数字信号处理技术，对雷达 回波数据进行处理和分析，实现 雷达测距和测速。
雷达干扰抑制
利用数字信号处理技术对雷达接 收到的干扰信号进行抑制和滤除 ，提高雷达的抗干扰能力。
谢谢
THANKS
《数字信号处理经典》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 数字信号处理概述 • 数字信号处理基础知识 • 数字滤波器设计 • 数字信号变换技术 • 数字信号处理的应用实例
01 数字信号处理概述
CHAPTER
定义与特点
定义
数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及信号的获 取、表示、变换、分析和综合的理论和技术。它以数字计算为基础，利用数字 计算机或其他数字硬件来实现信号处理的方法。
《数字信号处理导论_第1章》概论
20
-1
-0.5
40
60
(a)
0
0.5
(b)
80
1
1.5
100 2
直方图
去
除
2.有色噪声：Colored Noise
噪 声
特点：频谱不是直线
是 信
号
3. 脉冲噪声
处 理
4. 工频噪声
的 永
恒
话
题
！
1.6 确定性信号的相关函数
相关是研究两个信号之间，或一个 信号和其移位后的相关性，是信号分 析、检测与处理的重要工具；在随机 信号的理论中起到了中心的作用。
n
将 nTs 用 n 来替换
离散
x(nTs ) x(n)
序列
则
n ~ 0 ~
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 0
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 0
10
20
30
40
50
60
70
p(n)
10
20
30
40
50
60
70
指数信号
x(t) Asin(2 f t ) Asin(t )
( f : Hz; : rad/s; fs : 抽样频率, Hz )
x(at )
0t
0
t0 t
a 1
离散信号时间尺度的伸缩
信号的抽取与插值
6. 信号的分解
N
x nn n 1
1,2 , ,N
1,2 , ,N
奇偶对称序列的分解 信号的离散表示 分解的基向量 分解的系数
由 x, 1,2 , ,N
1,2 , ,N
信号的分解，或信号的变换
数字信号处理课件--数字信号处理(1)
CT s (CT x) jy
(CT x)2 y2 。 (CT x)2 y2
所以对于 S 平面上左半平面的点 x 0 ，映射为 Z 平面上单位圆内 1的点；右半平面的点 x 0 ，映射为 Z 平面上单位圆外 1 的点。
而 S 平面虚轴 x 0 ，映射为 Z 平面上单位圆上 1 的点。
， 其中； si 为
使用变换关系式得：
N
Ai
H (z) H (s) | s s | a
1 T ssi 1esiT z1
i1
1 T i ssi 1esiT z 1
T
N i 1
1
Ai e siT
z 1
ROC :| z || esiT |
由变换关系式得到的数字系统是否为因果、稳定系统？需要讨论 Z 域 和 S 域的映射关系。
的周期化，所以在设计模拟滤波器时应该使得 s 2（s 为数字系
统的采样角频率）的幅度频率特性足够小，以满足混叠误差要求。
2021/5/27
数字信号处理
8
例：已知数字系统采样频率为 500Hz。要求所设计的低通数字滤波器的 3dB 截止 频率为 50Hz。求一个二阶数字低通滤波器的实现方案。
解：[1] 根据题义，数字滤波器设计指标为：截止频率 50Hz；阶数 k=2；采样
换
s
CT
1 1
z 1 z 1
得数字滤波器系统函数
H (z) 。这样两次变换畸变抵消，可以保证数字滤波器在指定的特征频率
所以，用冲击响应不变法所得到的数字滤波器也是因果稳定的。
2021/5/27
数字信号处理
6
6.5.4 冲击响应不变法设计步骤
1、按照给定的数字滤波器的设计指标，利用模拟滤波器设计技术设
(CT x)2 y2 。 (CT x)2 y2
所以对于 S 平面上左半平面的点 x 0 ，映射为 Z 平面上单位圆内 1的点；右半平面的点 x 0 ，映射为 Z 平面上单位圆外 1 的点。
而 S 平面虚轴 x 0 ，映射为 Z 平面上单位圆上 1 的点。
， 其中； si 为
使用变换关系式得：
N
Ai
H (z) H (s) | s s | a
1 T ssi 1esiT z1
i1
1 T i ssi 1esiT z 1
T
N i 1
1
Ai e siT
z 1
ROC :| z || esiT |
由变换关系式得到的数字系统是否为因果、稳定系统？需要讨论 Z 域 和 S 域的映射关系。
的周期化，所以在设计模拟滤波器时应该使得 s 2（s 为数字系
统的采样角频率）的幅度频率特性足够小，以满足混叠误差要求。
2021/5/27
数字信号处理
8
例：已知数字系统采样频率为 500Hz。要求所设计的低通数字滤波器的 3dB 截止 频率为 50Hz。求一个二阶数字低通滤波器的实现方案。
解：[1] 根据题义，数字滤波器设计指标为：截止频率 50Hz；阶数 k=2；采样
换
s
CT
1 1
z 1 z 1
得数字滤波器系统函数
H (z) 。这样两次变换畸变抵消，可以保证数字滤波器在指定的特征频率
所以，用冲击响应不变法所得到的数字滤波器也是因果稳定的。
2021/5/27
数字信号处理
6
6.5.4 冲击响应不变法设计步骤
1、按照给定的数字滤波器的设计指标，利用模拟滤波器设计技术设
Lecture 1 数字信号处理概述,华工数字信号处理课件,DSP
3微米、0.8微米、0.1微米 未来的纳米
计算能力（MIPS ）
5，40，200，5000，8000 50000? MIPS: Million Instructions Per Second
计算能力（主频 ）
5MHz，到100MHz、200MHz 、1.1Ghz ?
考核方式
考核方式
期末考试：70％～80％ 平时作业：20％～30％
课程宗旨
突出基本概念及原理算法 清晰理论及关键技术应用背景 强调理论联系实践
结合Matlab或C/C++，加强练习
Practice Makes Perfect
结合学科发展进行有特色的讲座式授课 创新型人才培养
DSP(processing) vs. DSP(processor)
数字信号处理是分析处理数字信号的一门科学， DSP将信号离散数字化表示，通过计算处理设备， 用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息 便于应用的目的。常用的处理方法有：
AD/DA，滤波、检测、变换、编码、压缩、增强、估计、
的定义
A special-purpose CPU used for digital
signal processing applications. It provides ultra-fast instruction sequences, such as shift and add, and multiply and add, which are commonly used in math-intensive signal processing. DSP chips are widely used in a myriad of devices, including cell-phones, sound cards, fax machines, modems, hard disks and digital TVs. The first DSP chip used in a commercial product was believed to be in the very popular Speak & Spell game, introduced by TI(Texas Instruments) in the late 1970s.
计算能力（MIPS ）
5，40，200，5000，8000 50000? MIPS: Million Instructions Per Second
计算能力（主频 ）
5MHz，到100MHz、200MHz 、1.1Ghz ?
考核方式
考核方式
期末考试：70％～80％ 平时作业：20％～30％
课程宗旨
突出基本概念及原理算法 清晰理论及关键技术应用背景 强调理论联系实践
结合Matlab或C/C++，加强练习
Practice Makes Perfect
结合学科发展进行有特色的讲座式授课 创新型人才培养
DSP(processing) vs. DSP(processor)
数字信号处理是分析处理数字信号的一门科学， DSP将信号离散数字化表示，通过计算处理设备， 用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息 便于应用的目的。常用的处理方法有：
AD/DA，滤波、检测、变换、编码、压缩、增强、估计、
的定义
A special-purpose CPU used for digital
signal processing applications. It provides ultra-fast instruction sequences, such as shift and add, and multiply and add, which are commonly used in math-intensive signal processing. DSP chips are widely used in a myriad of devices, including cell-phones, sound cards, fax machines, modems, hard disks and digital TVs. The first DSP chip used in a commercial product was believed to be in the very popular Speak & Spell game, introduced by TI(Texas Instruments) in the late 1970s.
数字信号处理第三版课件第一章
❖ 设有序列x(n)， 则x(-n)是以n=0为纵轴将x(n)反褶后的序列。
x(n)
3 2 11
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
3 x(-n)
2 1
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
x(n)
3
3
3
2
2
2
…1
1
1
…
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
2
x(n)= (n) +2(n-1)+3(n-2) x(m) (n m)
3 2
m0
1
(其中，x(0)=1, x(1)=2, x(2)=3)
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
2、单位阶跃序列u(n) -Unit step sequence
❖ x(mn) 为抽取序列（m>1） ❖ x(n/m)为插值序列（m<1）
例如：x(n)与x(2n)
x(n)
2 1
5 4 3
-2 -1 0 1 2
n
x(2n)
5
3
1
-2 -1 0 1 2
n
注意：
x(n) = x(t)|t=nT x(2n) = x(t)|t=2nT x(n/2) = x(t)|t=nT/2
❖ 一般，采样间隔是均匀的，用x(nT)表示离散时间信号在nT 点上的值，n为整数。由于x(nT)顺序存放在存储器中，我们通 常直接用x(n)表示离散时间信号－序列。
x(t)|t=nT=x(nT)
…… 0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T ……
x(n)
3 2 11
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
3 x(-n)
2 1
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
x(n)
3
3
3
2
2
2
…1
1
1
…
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
2
x(n)= (n) +2(n-1)+3(n-2) x(m) (n m)
3 2
m0
1
(其中，x(0)=1, x(1)=2, x(2)=3)
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 n
2、单位阶跃序列u(n) -Unit step sequence
❖ x(mn) 为抽取序列（m>1） ❖ x(n/m)为插值序列（m<1）
例如：x(n)与x(2n)
x(n)
2 1
5 4 3
-2 -1 0 1 2
n
x(2n)
5
3
1
-2 -1 0 1 2
n
注意：
x(n) = x(t)|t=nT x(2n) = x(t)|t=2nT x(n/2) = x(t)|t=nT/2
❖ 一般，采样间隔是均匀的，用x(nT)表示离散时间信号在nT 点上的值，n为整数。由于x(nT)顺序存放在存储器中，我们通 常直接用x(n)表示离散时间信号－序列。
x(t)|t=nT=x(nT)
…… 0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T ……
DigitalSignalProcessing(1Introduction)-讲义
DigitalSignalProcessing(1Introduction)-讲义About The CourseDigital Signal Processing SCUT Lecture 1 IntroductionIntroduction on DSP A/D D/A Conversion BibliographyTextbook: A.V. Oppenheim, R.W. Schafer, J.R. Buck, Discrete-time Signal Processing, Second Edition. Prentice Hall, 1999. Tsinghua University Press, 20XX年. References: S. K.Mitra, Digital Signal Processing: A Computer-based Approach, Second Edition. Mcgraw-hill, 20XX年. Tsinghua University Press, 20XX年. 程佩青编,《数字信号处理教程》(第二版),清华大学出版社, 20XX年SCUTSCUTDigital Signal Processing, 20XX年, Y.ZengYan Zeng South China University of Technology 20XX年SCUT第1页Digital Signal Processing, 20XX年, Y.Zeng第2页About The Course Instructor: Yan Zeng,C Phone: 8711 4480 (H), 189 **** ****C Office: Building#18 (412)C E-Mail: yzeng@, zengyan.gz@C E-Mail for submitting reports: scutoptics@ Grading PolicyCExercises and Reports: 20%CFinal exam: 80% Exercises and Reports: There are proper exercises, homeworks or reports every week, which must be delivered on every Wednesday.Digital Signal Processing, 20XX年, Y.Zeng第3页About The CourseSCUT眼界决定境界，视野决定胸怀，行动决定命运！广泛阅读，善于思考，勤于实践！仰望星空，脚踏实地！SCUTI will give you many careful and trenchant discussion on DSP theories, methods and a wild view to modern science and technoloty. Wish you have a great journey in the course!SCUTSCUTDigital Signal Processing, 20XX年, Y.Zeng第4页Chapter 1 Introduction Background Aim Motivation What is DSP Characteristics of DSP Basic Framework Main Application and Some Examples Sampling and Quantization( A/D D/A Conversion)1.1 BackgroundSCUT建安24年(公元219年)腊月，曹操与华佗。
数字信号处理课件第1章
0.9
例
[x,n]=stepseq(0,-3,4); stem(n,x)
0.8
0.7
0.6 0.5 0.4 0.3
0.2
0.1 0 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
12
3. 矩形序列RN(n)
1, 0 n N 1 RN (n) = 0, 其它n
（ 1.2.8)
上式中N称为矩形序列的长度。当N=4时，R4(n)的波 形如图所示。矩形序列可用单位阶跃序列表示，如下 式： RN(n)=u(n)-u(n-N ) (1.2.9)
2
各种各样的信号
a)声音波形； b)气温 c)地震波； d)金属表面粗糙度；
3
图像信号的表达
4
1.2
时域离散信号
对模拟信号xa(t)进行等间隔采样，采样间隔为T，得到
xa(t)
t=nT
= xa(nT),
(1.2.1)
这里n取整数。对于不同的n值， xa(nT)是一个有序的数 字序列：… xa(-T)、 xa(0)、 xa(T)…，该数字序列就是 时域离散信号。为简化，采样间隔可以不写，写成x(n) 信号，x(n)可以称为序列。对于具体信号，x(n)也代表 第n个序列值。这里n取整数，非整数时无定义，即
第1章 时域离散信号和时域离散系统
1.1 引言 1.2 时域离散信号 1.3 时域离散系统 1.4 时域离散系统的输入输出描述 法——线性常系数差分方程 1.5 模拟信号数字处理方法
1
1.1 引言
信号通常是一个自变量或几个自变量的函数。如果仅有 一个自变量，则称为一维信号；如果有两个以上的自变 量，则称为多维信号，如图像。 本门课程仅研究一维数字信号处理的理论与技术。关于 信号的自变量，有多种形式，可以是时间、距离、温 度、电压等，本课一般地把信号看作时间的函数，又称 序列。 本章作为本门课的基础，主要学习时域离散信号的表示 方法和典型信号、线性时不变系统的因果性和稳定性， 以及系统的输入输出描述法，线性常系数差分方程的解 法。最后介绍模拟信号数字处理方法。
例
[x,n]=stepseq(0,-3,4); stem(n,x)
0.8
0.7
0.6 0.5 0.4 0.3
0.2
0.1 0 -3 -2 -1 0 1 2 3 4
12
3. 矩形序列RN(n)
1, 0 n N 1 RN (n) = 0, 其它n
（ 1.2.8)
上式中N称为矩形序列的长度。当N=4时，R4(n)的波 形如图所示。矩形序列可用单位阶跃序列表示，如下 式： RN(n)=u(n)-u(n-N ) (1.2.9)
2
各种各样的信号
a)声音波形； b)气温 c)地震波； d)金属表面粗糙度；
3
图像信号的表达
4
1.2
时域离散信号
对模拟信号xa(t)进行等间隔采样，采样间隔为T，得到
xa(t)
t=nT
= xa(nT),
(1.2.1)
这里n取整数。对于不同的n值， xa(nT)是一个有序的数 字序列：… xa(-T)、 xa(0)、 xa(T)…，该数字序列就是 时域离散信号。为简化，采样间隔可以不写，写成x(n) 信号，x(n)可以称为序列。对于具体信号，x(n)也代表 第n个序列值。这里n取整数，非整数时无定义，即
第1章 时域离散信号和时域离散系统
1.1 引言 1.2 时域离散信号 1.3 时域离散系统 1.4 时域离散系统的输入输出描述 法——线性常系数差分方程 1.5 模拟信号数字处理方法
1
1.1 引言
信号通常是一个自变量或几个自变量的函数。如果仅有 一个自变量，则称为一维信号；如果有两个以上的自变 量，则称为多维信号，如图像。 本门课程仅研究一维数字信号处理的理论与技术。关于 信号的自变量，有多种形式，可以是时间、距离、温 度、电压等，本课一般地把信号看作时间的函数，又称 序列。 本章作为本门课的基础，主要学习时域离散信号的表示 方法和典型信号、线性时不变系统的因果性和稳定性， 以及系统的输入输出描述法，线性常系数差分方程的解 法。最后介绍模拟信号数字处理方法。
数字信号处理课件--数字信号处理1
5
第 1 章
1.1 前言 1.1.1 信号处理的作用和意义
引
论
本章主要介绍关于数字信号处理的一些基本概念和术语。
所谓信号处理广义来说，就是人类在与自然界及人类社会接触时，从 接收到的各种信号中获取信息的过程。（直接或通过其他机器设备，如计 算机）
所谓信息广义来说，就是对外界能感知，并可以作出反应的实体（如 人、动物、植物、机器人等）对外界的感觉；对所接收的信号的理解。
问题：信号形式的变化，会不会引起信号所表示的信息的变化呢？ 从计算机多媒体语音、数字CD音乐、数码相机等等数字化的信息 设备中不难得出结论。可以从数字化信号得到原本信息。但是，信 息的不变是不是有条件的？这个问题在本课程中要解决。
8
1.1.3 信号处理系统：
（1）信号处理系统的定义：能反映输入信号 x(t)和输出信号 y(t)的因果关系的设备或运算称为信号处理系统。
1 T
代入得：
x p (t ) x (t ) p (t )
1 T
m
1 T
x (t ) e
jm Ω s t
两边作付立叶变换， 得：
X
p
( ) Ω
x
p
(t ) e
jΩ t
dt
[
n
x (t ) e 1 T
jn Ω s t
]e
离散时间信号与离散时间系统
21
第2章 离散时间信号与离散时间系统 2.1 连续信号的采样与恢复
2.1.1、连续信号的采样
1、采样电路
x(t) 去A/D变换器
x[n]
第 1 章
1.1 前言 1.1.1 信号处理的作用和意义
引
论
本章主要介绍关于数字信号处理的一些基本概念和术语。
所谓信号处理广义来说，就是人类在与自然界及人类社会接触时，从 接收到的各种信号中获取信息的过程。（直接或通过其他机器设备，如计 算机）
所谓信息广义来说，就是对外界能感知，并可以作出反应的实体（如 人、动物、植物、机器人等）对外界的感觉；对所接收的信号的理解。
问题：信号形式的变化，会不会引起信号所表示的信息的变化呢？ 从计算机多媒体语音、数字CD音乐、数码相机等等数字化的信息 设备中不难得出结论。可以从数字化信号得到原本信息。但是，信 息的不变是不是有条件的？这个问题在本课程中要解决。
8
1.1.3 信号处理系统：
（1）信号处理系统的定义：能反映输入信号 x(t)和输出信号 y(t)的因果关系的设备或运算称为信号处理系统。
1 T
代入得：
x p (t ) x (t ) p (t )
1 T
m
1 T
x (t ) e
jm Ω s t
两边作付立叶变换， 得：
X
p
( ) Ω
x
p
(t ) e
jΩ t
dt
[
n
x (t ) e 1 T
jn Ω s t
]e
离散时间信号与离散时间系统
21
第2章 离散时间信号与离散时间系统 2.1 连续信号的采样与恢复
2.1.1、连续信号的采样
1、采样电路
x(t) 去A/D变换器
x[n]
数字信号处理-讲义_1_1
• DSP in Frequency-Domain: • DTFT / DFT / FFT • ZT • Filter Design
Introduction to DSP
DSP MOOC Course
DSP: Introduction
14 / 14
DSP MOOC Course
DSP: Introduction
9 / 14
Some Applications of DSP
Noise removal for speech:
Music in Time-domain
Org.
PLAY
Freq.-domain
Noisy
PLAY
Introduction to DSP
But Digital is less accurate, harder to implement ultra-high frequencies, more power consumption ...
Introduction to DSP
DSP MOOC Course
DSP: Introduction
Digital signal processing is • easier for storage • more reliable and flexible • stronger immunity to noise •…
than directly processing Analog signals.
13 / 14
What will be learnt from DSP?
• Bridge from A to D: • Sampling • Quantification
• DSP in Time-Domain: • Convolution / Correlation • Filters / Filter Design
Introduction to DSP
DSP MOOC Course
DSP: Introduction
14 / 14
DSP MOOC Course
DSP: Introduction
9 / 14
Some Applications of DSP
Noise removal for speech:
Music in Time-domain
Org.
PLAY
Freq.-domain
Noisy
PLAY
Introduction to DSP
But Digital is less accurate, harder to implement ultra-high frequencies, more power consumption ...
Introduction to DSP
DSP MOOC Course
DSP: Introduction
Digital signal processing is • easier for storage • more reliable and flexible • stronger immunity to noise •…
than directly processing Analog signals.
13 / 14
What will be learnt from DSP?
• Bridge from A to D: • Sampling • Quantification
• DSP in Time-Domain: • Convolution / Correlation • Filters / Filter Design
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图1-10 时分复用示意图
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24
DSP 芯片
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25
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26
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27
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28
参考书
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29
第一章 概论 到 此 结 束!
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30
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析，例如任一信号都可以分解为由许多不同频 率(呈谐波关系)的余弦分量组成的，而每一余 弦分量则以它的振幅和相位来表征。图1-4表示 信号x(t)的波形(a)分解(b、c)、频谱的幅度(d)和 频谱的相位(e)。其中，振幅频谱表征该信号所 具有哪些谐波分量的振幅；相位频谱表征各谐 波分量在时间原点所具有的相位。振幅频谱和 相位频谱合在一起可以确定该信号的分解波形 和合成波形。在ω0＝2π f0。f0为频率）和2ω0处 有两条谱线，其幅度相同，而相位都为零。如 图所示。
心电图信号ECG 心电图信号ECG
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7
2
信号的特性 Characterization of Signals :
信号特性可以从时间特性和频率特性两方面来描 述。信号的时间特性是从时间域对信号进行分 析。例如，信号是时间的函数，它具有一定的 波形。早期的信号波形分析，只是计算信号波 形的最大值、平均值、最小值；随后发展到波 形的时间域分析，如出现时间的先后，持续时 间的长短，重复周期的大小，随时间变化的快 慢以及波形的分解和合成；现在已发展到对随 机波形的相关分析，即波形与波形的相似程度 等。信号的频率特性是从频率域对信号进行分
T /2
M 1 P = lim x 2 (n ) ∑ M →∞ 2 M + 1 n = − M
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13
能量信号的总能量为有限值而平均功率为零；功 率信号的平均功率为有限值而总能量为无限大。 一般来说，周期信号都是功率信号，而非周期信 号则可能出现三种情况: A. 能量信号 如图1-5（a）所示的脉冲信号； B. 功率信号 如图1-5（b）所示； C. 非能量非周期信号 如图1-5（c）所示的单位斜坡信号。
数字信号处理 第一讲
中国地质大学(北京) 地球物理与信息技术学院 电子信息工程教研室 制作 电子信息工程教研室
1
第一章 概论
Chapter 1 Introduction 1.1 信号的基本概念
1.1.1 信号的概念 1.1.2 信号特性 1.1.3 信号的分类
1.2 数字信号处理的研究对象
1.2.1 数字信号处理的发展历史 1.2.2 数字信号处理的研究范围 1.2.3 数字信号处理系统的基本组元 1.2.4 数字信号处理的主要特点 数字信号处理的主要特点
1. 数字滤波： 无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波
器和有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器
2. 频谱分析：确定信号的频谱分析和随机信号的频谱
分析
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19
图1-7 数字信号处理的研究范围 电子信息工程教研室
20
1.2.4 数字信号处理系统的基本组元 1.2.4
The Elements of DSP System
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信号能量 E，即
E = ∫−∞ x (t )dt ;
2
∞
E = lim ∫−T / 2 x 2 (t )dt
T →∞ 2
T /2
E = lim
平均功率P，即
1 P= T
M →∞ n = − M
∑x
M
(n)
∫−∞ x (t )dt ;
2
∞
1 P = lim T →∞ T
x 2 (t )dt ∫−T / 2
1.2 数字信号处理的研究对象 1.2
The Objects of Digital Signal Processing(DSP)
数字信号处理的对象是用离散的数字或符号所 表示的序列。通过计算机或专用处理设备， 用数字的方式对这些序列进行有效地处理， 以达到人们便于理解的表达形式. 滤除混杂在有用信号中的噪声或干扰 各类转换算法
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1.2.2 1.2.2 数字信号处理的发展历史
DSP Development 理论基础——经典的数值分析技术 数学基础——Z 变换 FFT WFTA FIR 和 IIR
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1.2.3 数字信号处理的研究范围 1.2.3
The Research Range of DSP 数字信号处理的研究范围见图1-7。
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2
2.1 信号的基本概念 2.1 The Concepts of Signals
1
信号的概念
信号的概念信号是传递信息的函数， 信号
是信息的载体，是反映信息的物理量。
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3
音频信号波形举例
“大家好” 大家好”
音频信号
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图像信号
Hale Waihona Puke 电子信息工程教研室6
图 1-8
数字信号处理系统的简单方框图
21
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图1-9 数字信号处理过程波形图
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22
1.2.5 数字信号处理的主要特点 1.2.5
The Characteristics of DSP 适应性高 可靠性高 集成性高 精确度高 性能指标高 时分复用性(详见图1-10
时分复用示意图)
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10
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11
3
信号的分类 Classification of Signals : 1. 确定信号和随机信号； 2. 连续时间信号和离散时间信号（当幅值也连 续时又叫模拟信号）； 3. 周期信号和非周期信号； 4. 能量信号和功率信号； 5. 实信号和复信号。
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14
图1-5 三种非周期 信号
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15
实信号 x(t) = x*(t) 它是一个实函数； 复信号 x(t) ≠ x*(t) 它是一个复函数，即
x ( t ) = x1 ( t ) + jx 2 ( t )
（1-3）
其中，x1(t)和x2(t)都是实函数。
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