1数字信号处理概述
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课程内容
• 共64学时，其中讲授48学时，上机实验16学时。 • 教材内容：第1章～第8章
1. 信号的类型、信号处理应用的基本介绍。1学时 2. 离散时间信号与系统的时域分析。6学时 3. 离散时间信号的变换域分析。7学时 4. 线性时不变离散时间系统在变换域中的分析。8学时 5. 连续时间信号的数字处理。8学时 6. 数字滤波器的结构。6学时 7. 数字滤波器的设计。8学时 8. 多抽样数字信号处理。4学时
学习方法
• 数字信号处理非常有趣，也非常有用。 • 强调基本概念、基本理论和分析方法； • 适当练习，并利用进行MATLAB进行数字信号处理实践；
结合光盘内容，加深课程理解，增强学习兴趣； • 理论联系实际，巩固和加深对课程内容的理解。利用
Internet来扩大自己的知识面和跟踪本门学科的最新发展 动态； • 考核方式：平时成绩(作业+实验)30％，期末考试成绩 70%。
华大学出版社. • 数字信号处理使用MATLAB, 维纳.K.恩格尔 约翰.G.普罗
克斯 ,刘树棠译，西安交通大学出版社. • 基于MATLAB的系统分析和设计-信号处理，楼顺天等编
著，西安电子科技出版社.
第一章 数字信号处理
• 数字信号处理: 是20世纪60年代，随着信息学科和计算机学科
的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。它 的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。
数字滤波举例
和弦CEG CEG基频 CE基频 C基频
• Байду номын сангаас于图像（二维信号），低频部分指图像中变化 缓慢的部分，高频部分对于边缘或突变部分。
高频噪声滤除：
数字滤波器是由一系列滤波器系数定义的，只需要简单 改变滤波器系数就可以完成滤波器特性的修改。
• 数字滤波可以便捷地改变信号的特性。 • 常用的滤波器改变信号的频率特性，让一些信号频率通过，
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。 • 低通滤波器(low pass filter)：通低频，阻高频；高通滤波器 (high pass filter)则相反；带通滤波器(band pass filter)允许 一定频带内的频率通过；带阻滤波器(band stop filter)允许 一定频带以外的所有频率通过。 • 截至频率(cut-off frequency):滤波器拐角处的频率
• 系统：处理信号的物理设备。或者说，凡 是能将信号加以变换以达到人们要求的各
种设备。模拟系统与数字系统。
x(t)
y(t)
系统
处理
• 信号处理的内容：滤波、变换、检测、谱 分析、估计、压缩、识别等一系列的加工 处理。
• 多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟 信号处理的理论和实现。
• 模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大， 可靠性差，且不灵活等。
本课程的教材和参考书:
• 数字信号处理－基于计算机的方法（第二版），Mitra著, 电子工业出版社.
• 数字信号处理教程(第二版），数字信号处理习题解答， 程佩青，清华大学出版社
• 离散时间信号处理，[美]A.V.奥本海姆，科学出版社. • Signal Processing 信号处理导论, Sophocles J.Orfanids,清
1.2 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）。 • 频谱：对信号中所含频率分量的描述，有该频率处
的频谱幅度表示。通常用FFT（快速傅立叶变换） 计算。
中音C 和弦CEG
数字滤波
• 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)：指时间连续、幅度连续的信号。 • 数字信号(digital signal)：时间和幅度上都是离散(量化)
的信号。 • 数字信号可用一序列的数表示，而每个数又可表示为二
制码的形式，适合计算机处理。
数字信号处理系统的基本组成
模拟 抗混叠 滤波器
xa(t)
x(n)
A/D 变换器
y(n)
数字信号 处理器
D/A 变换器
ADC
DSP
DAC
抗镜像 模拟 滤波器
ya(t)
采样→量化
转换为模拟电平→零阶保持
模/数转换
模/数转换：采样（sampling），量化（quantization）
数/模转换
数/模转换：数字信号转换为模拟信号，零阶保持（zero order hold）， 抗镜像滤波器进行平滑。
• 数字系统的优点：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
• 随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从 60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用 数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟 信号处理。
• 随着信息时代、数字世界的到来，数字信号处理已成为一 门极其重要的学科和技术领域。
其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变 换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。
• 数字信号处理(DSP) (Digital Signal Processing)
• 数字信号处理是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，达到提取有用信息便于应用的目的。
• 例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、 频谱分析等。
• 对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor 数字信号处 理器。广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号 处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。
1.1 信号的特征和分类
• 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。
例如： 单词Away
256Hz 音叉信号
虎鲸的声音 注意声音与频率的关系
脑电图(EEG)：
图像信号： 黑白图像：二维信号
彩色图像：三通道二维信号
黑白视频信号：三维信号 彩色视频信号：三维三通道信号
• 共64学时，其中讲授48学时，上机实验16学时。 • 教材内容：第1章～第8章
1. 信号的类型、信号处理应用的基本介绍。1学时 2. 离散时间信号与系统的时域分析。6学时 3. 离散时间信号的变换域分析。7学时 4. 线性时不变离散时间系统在变换域中的分析。8学时 5. 连续时间信号的数字处理。8学时 6. 数字滤波器的结构。6学时 7. 数字滤波器的设计。8学时 8. 多抽样数字信号处理。4学时
学习方法
• 数字信号处理非常有趣，也非常有用。 • 强调基本概念、基本理论和分析方法； • 适当练习，并利用进行MATLAB进行数字信号处理实践；
结合光盘内容，加深课程理解，增强学习兴趣； • 理论联系实际，巩固和加深对课程内容的理解。利用
Internet来扩大自己的知识面和跟踪本门学科的最新发展 动态； • 考核方式：平时成绩(作业+实验)30％，期末考试成绩 70%。
华大学出版社. • 数字信号处理使用MATLAB, 维纳.K.恩格尔 约翰.G.普罗
克斯 ,刘树棠译，西安交通大学出版社. • 基于MATLAB的系统分析和设计-信号处理，楼顺天等编
著，西安电子科技出版社.
第一章 数字信号处理
• 数字信号处理: 是20世纪60年代，随着信息学科和计算机学科
的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。它 的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。
数字滤波举例
和弦CEG CEG基频 CE基频 C基频
• Байду номын сангаас于图像（二维信号），低频部分指图像中变化 缓慢的部分，高频部分对于边缘或突变部分。
高频噪声滤除：
数字滤波器是由一系列滤波器系数定义的，只需要简单 改变滤波器系数就可以完成滤波器特性的修改。
• 数字滤波可以便捷地改变信号的特性。 • 常用的滤波器改变信号的频率特性，让一些信号频率通过，
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。 • 低通滤波器(low pass filter)：通低频，阻高频；高通滤波器 (high pass filter)则相反；带通滤波器(band pass filter)允许 一定频带内的频率通过；带阻滤波器(band stop filter)允许 一定频带以外的所有频率通过。 • 截至频率(cut-off frequency):滤波器拐角处的频率
• 系统：处理信号的物理设备。或者说，凡 是能将信号加以变换以达到人们要求的各
种设备。模拟系统与数字系统。
x(t)
y(t)
系统
处理
• 信号处理的内容：滤波、变换、检测、谱 分析、估计、压缩、识别等一系列的加工 处理。
• 多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟 信号处理的理论和实现。
• 模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大， 可靠性差，且不灵活等。
本课程的教材和参考书:
• 数字信号处理－基于计算机的方法（第二版），Mitra著, 电子工业出版社.
• 数字信号处理教程(第二版），数字信号处理习题解答， 程佩青，清华大学出版社
• 离散时间信号处理，[美]A.V.奥本海姆，科学出版社. • Signal Processing 信号处理导论, Sophocles J.Orfanids,清
1.2 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）。 • 频谱：对信号中所含频率分量的描述，有该频率处
的频谱幅度表示。通常用FFT（快速傅立叶变换） 计算。
中音C 和弦CEG
数字滤波
• 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)：指时间连续、幅度连续的信号。 • 数字信号(digital signal)：时间和幅度上都是离散(量化)
的信号。 • 数字信号可用一序列的数表示，而每个数又可表示为二
制码的形式，适合计算机处理。
数字信号处理系统的基本组成
模拟 抗混叠 滤波器
xa(t)
x(n)
A/D 变换器
y(n)
数字信号 处理器
D/A 变换器
ADC
DSP
DAC
抗镜像 模拟 滤波器
ya(t)
采样→量化
转换为模拟电平→零阶保持
模/数转换
模/数转换：采样（sampling），量化（quantization）
数/模转换
数/模转换：数字信号转换为模拟信号，零阶保持（zero order hold）， 抗镜像滤波器进行平滑。
• 数字系统的优点：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
• 随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从 60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用 数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟 信号处理。
• 随着信息时代、数字世界的到来，数字信号处理已成为一 门极其重要的学科和技术领域。
其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变 换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。
• 数字信号处理(DSP) (Digital Signal Processing)
• 数字信号处理是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，达到提取有用信息便于应用的目的。
• 例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、 频谱分析等。
• 对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor 数字信号处 理器。广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号 处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。
1.1 信号的特征和分类
• 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。
例如： 单词Away
256Hz 音叉信号
虎鲸的声音 注意声音与频率的关系
脑电图(EEG)：
图像信号： 黑白图像：二维信号
彩色图像：三通道二维信号
黑白视频信号：三维信号 彩色视频信号：三维三通道信号