第一章现代数字信号处理绪论和基础ppt - 欢迎来到北京航空航天大学-精品文档
合集下载
现代数字信号处理第01讲1 第一章1：绪论.
武汉大学 电子信息学院 研究生课程
5
Digital Signal Processing
Signals of interest can include sound, images, time-varying measurement values and sensor data, for example biological data such as electrocardiograms, control system signals, telecommunication transmission signals such as radio signals, and many others.
武汉大学 电子信息学院 研究生课程
6
What is Digital Signal Processing?
源自Digital Signal Processing is the science of using computers to understand these types of data. This includes a wide variety of goals: filtering, speech recognition, image enhancement, data compression, neural networks, and much more. DSP is one of the most powerful technologies that will shape science and engineering in the twenty-first century. Suppose we attach an analog-to-digital converter to a computer, and then use it to acquire a chunk of real world data.
数字信号处理及应用精品课件绪论
数字信号处理及应用
第 0章
序言
主要内容
0.1 什么是数字信号处理 0.2 数字信号处理的特点 0.3 本课程的性质、任务和重
点内容
2
0.1 什么是数字信号处理
信息处理：是指将信号从一种形式变换成另一种形 式，比如将信号从时域变换到频域，从模拟信号变 换为数字信号等。此种变换用于分离两个或多个已 按某种方式组合在一起的信号，或是增强一个信号 的某一分量，或是估计信号的一个或多个参数等加 工处理，以达到提取信息和便于应用的目的。 分类：模拟信号处理和数字信号处理。
8
本章结束
9
3
模拟信号处理：如果对信号的处理是通过模拟器件 进行的，则称为模拟信号处理。它是以各种分立元 件，如电阻、电容、电感、晶体管等为基础组成的 系统。 数字信号处理：如果对信号的处理是通过数字器件 进行的，则称为数字信号处理。它是用计算机、各 种数字硬件和软件包替代各种模拟网络，对实际的 各种信号实现采集、滤波、检测、估值、调制、解 调、建模和频谱分析等功能。以得到符合人们需要 的信号形式。
5
➢（3）灵活性好：模拟系统一旦构成，想改变其性 能是很困难的。实现数字系统的器件往往都是可编 程的（在线可编程或离线可编程），只要改变它们 的软件，即可完成不同的功能，从而得到不同的系 统。
➢（4）便于大规模集成：数字部件具有高度的规范 性，对电路参数要求不严， 容易大规模集成和大 规模生产，价格不断降低。由于采用了大规模集成 电路，数字系统体积小、重量轻、可靠性强。
6
➢（5）时分复用：可以使用一套数字信号处理器同时处理几 个同路的信号。处理其运算速度越高，它所能同时处理的 信号通路也越多。这与每一路都必须花费一套硬件的模拟 系统比起来，可大大降低成本。
第 0章
序言
主要内容
0.1 什么是数字信号处理 0.2 数字信号处理的特点 0.3 本课程的性质、任务和重
点内容
2
0.1 什么是数字信号处理
信息处理：是指将信号从一种形式变换成另一种形 式，比如将信号从时域变换到频域，从模拟信号变 换为数字信号等。此种变换用于分离两个或多个已 按某种方式组合在一起的信号，或是增强一个信号 的某一分量，或是估计信号的一个或多个参数等加 工处理，以达到提取信息和便于应用的目的。 分类：模拟信号处理和数字信号处理。
8
本章结束
9
3
模拟信号处理：如果对信号的处理是通过模拟器件 进行的，则称为模拟信号处理。它是以各种分立元 件，如电阻、电容、电感、晶体管等为基础组成的 系统。 数字信号处理：如果对信号的处理是通过数字器件 进行的，则称为数字信号处理。它是用计算机、各 种数字硬件和软件包替代各种模拟网络，对实际的 各种信号实现采集、滤波、检测、估值、调制、解 调、建模和频谱分析等功能。以得到符合人们需要 的信号形式。
5
➢（3）灵活性好：模拟系统一旦构成，想改变其性 能是很困难的。实现数字系统的器件往往都是可编 程的（在线可编程或离线可编程），只要改变它们 的软件，即可完成不同的功能，从而得到不同的系 统。
➢（4）便于大规模集成：数字部件具有高度的规范 性，对电路参数要求不严， 容易大规模集成和大 规模生产，价格不断降低。由于采用了大规模集成 电路，数字系统体积小、重量轻、可靠性强。
6
➢（5）时分复用：可以使用一套数字信号处理器同时处理几 个同路的信号。处理其运算速度越高，它所能同时处理的 信号通路也越多。这与每一路都必须花费一套硬件的模拟 系统比起来，可大大降低成本。
数字信号处理基础-ppt课件信号分析与处理
3.a digital signal is said to lie in the time domain, its spectrum,which describes in frequency content,lies in the frequency domain.
4.filtering modified the spectrum of a signal by eliminating one or more frequency elements from it.
5.digital signal processing has many applications, including speech recognition,music and voice synthesis,image processing,cellular phones,modems,and audio and video compression.
2020/4/13
返回
第2章 模数转换和数模转换
2.1 简单的DSP系统(A Simple DSP System) 2.2 采样(Sampling) 2.3 量化(Quantization) 2.4 模数转换(Analog-to-Digital Conversion) 2.5 数模转换(Digital-to-Analog Conversion) 小结 (Chapter Summary)
2020/4/13
1.5 语音、音乐、图像及其他 1.5 SPEECH,MUSIC,IMAGES,AND MORE
DSP在许多领域都有惊人的应用，并且应用的数量与日俱增。
1）利用数字语音信号(speech signals)中的信息可以识别连续语 音中的大量词汇。
2）DSP在音乐和其他声音处理方面有着重要的作用。
4.filtering modified the spectrum of a signal by eliminating one or more frequency elements from it.
5.digital signal processing has many applications, including speech recognition,music and voice synthesis,image processing,cellular phones,modems,and audio and video compression.
2020/4/13
返回
第2章 模数转换和数模转换
2.1 简单的DSP系统(A Simple DSP System) 2.2 采样(Sampling) 2.3 量化(Quantization) 2.4 模数转换(Analog-to-Digital Conversion) 2.5 数模转换(Digital-to-Analog Conversion) 小结 (Chapter Summary)
2020/4/13
1.5 语音、音乐、图像及其他 1.5 SPEECH,MUSIC,IMAGES,AND MORE
DSP在许多领域都有惊人的应用，并且应用的数量与日俱增。
1）利用数字语音信号(speech signals)中的信息可以识别连续语 音中的大量词汇。
2）DSP在音乐和其他声音处理方面有着重要的作用。
数字信号处理-绪论ppt课件
7
xa (t) T 2T
x(n)
7 5
44
3
t0
1234
n -1 -3
8
数字信号处理器： x(n)y(n)
y(n)
0 1234
n
9
D/A变换器：
y(t)
0
模拟滤波器：
ya (t)
10
四. 数字信号处理的特点 1. 精度高 2. 模拟系统：由元器件确定（10-3）；数字 系统：由字长确定。 2. 灵活性高 数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。 3. 可靠性高 只有“0”和“1”两个电平，受温度噪声影 响小。 4. 容易集成 规范性高，电路参数要求不高。
11
5. 时分复用
... ...
输 入
多 路 开 数字信号处理器
关
多
输
路
出
开
关
同步
12
6. 可获得高性能指标 如频谱分析：模拟方法10Hz; 数字方法10-3Hz.
7. 便于二维与多维处理 用存储一祯或数祯图象信号，实现二、多维 处理。
8. 速度不够高，工作频率也不够高 几十MHz以下。
13
五. 本课程的特点 1. 数学工具多
微积分，概率统计，随机过程，高等代数， 数值分析，积分变换，复变函数等。 2. 要求基础强
网络理论、信号与系统是本课程的理论基础。 3. 与其它学科密切相连
与最优控制、通信理论、故障诊断、计算机、 微电子技术不可分，又是人工智能、模式识别、 神经网络等新兴学科的理论基础之一。
14
六. 讲授内容与参考书 经典的： 1. A.V.Oppenheim ，“Digital Signal Processing” , 1975. 中译本有多种
xa (t) T 2T
x(n)
7 5
44
3
t0
1234
n -1 -3
8
数字信号处理器： x(n)y(n)
y(n)
0 1234
n
9
D/A变换器：
y(t)
0
模拟滤波器：
ya (t)
10
四. 数字信号处理的特点 1. 精度高 2. 模拟系统：由元器件确定（10-3）；数字 系统：由字长确定。 2. 灵活性高 数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。 3. 可靠性高 只有“0”和“1”两个电平，受温度噪声影 响小。 4. 容易集成 规范性高，电路参数要求不高。
11
5. 时分复用
... ...
输 入
多 路 开 数字信号处理器
关
多
输
路
出
开
关
同步
12
6. 可获得高性能指标 如频谱分析：模拟方法10Hz; 数字方法10-3Hz.
7. 便于二维与多维处理 用存储一祯或数祯图象信号，实现二、多维 处理。
8. 速度不够高，工作频率也不够高 几十MHz以下。
13
五. 本课程的特点 1. 数学工具多
微积分，概率统计，随机过程，高等代数， 数值分析，积分变换，复变函数等。 2. 要求基础强
网络理论、信号与系统是本课程的理论基础。 3. 与其它学科密切相连
与最优控制、通信理论、故障诊断、计算机、 微电子技术不可分，又是人工智能、模式识别、 神经网络等新兴学科的理论基础之一。
14
六. 讲授内容与参考书 经典的： 1. A.V.Oppenheim ，“Digital Signal Processing” , 1975. 中译本有多种
数字信号处理绪论和第一章PPT课件
-时域连续信号系统（模拟信号系统） -时域离散信号系统
- 数字信号系统
③ 基本概念-------信号处理
用系统对含有信息的信号进行处理（变换）,以
获得人们所希望的信号，从而达到提取信息，
便于利用的一门学科。
C
信号处理的分类：
- 模拟ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号处理
xa(t)
R ya(t)
- 数字信号处理
x(n)
（实质：数值运算）
• 通信- GSM/蜂窝电话，CDMA • 电子学/IT（信息技术） - 许多基于DSP的应用 • 娱乐- 音乐, 音频, 多媒体,DVD,DV • 语音分析– 声控设备、语音合成 • 成像、图像处理 • 工业控制/科学研究– X射线测谱学, 化学分析(FT谱测定), • 医学- 正电子X射线层析, 核磁共振 • 军事- 雷达设计、侦察卫星
1.2时域离散信号----概念 时间离散，幅值连续的信号。又可称为序列。
序列：对模拟信号x a ( t ) 进行等间隔采样，采样间隔为T，
得到
x a(t)t n Tx a(n T ) n
称为时域离散信号。简写为x(n)
n取整数，非整数时无定义
1.2时域离散信号----表示方法
a. 公式法
x(n)e0.0n 2co0.s5n()
1）单位采样序列
(n)
1 0
n0 n0
2）单位阶跃序列
1 n 0 u(n) 0 n 0
(n ) u (n ) u (n 1 )
u ( n ) ( n m )( n )( n 1 )( n 2 ) ...
m 0
n
(k)
两者关系？
k
3）矩形序列
1 0nN1 RN(n)0 其它n 与其他序列的关系
- 数字信号系统
③ 基本概念-------信号处理
用系统对含有信息的信号进行处理（变换）,以
获得人们所希望的信号，从而达到提取信息，
便于利用的一门学科。
C
信号处理的分类：
- 模拟ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号处理
xa(t)
R ya(t)
- 数字信号处理
x(n)
（实质：数值运算）
• 通信- GSM/蜂窝电话，CDMA • 电子学/IT（信息技术） - 许多基于DSP的应用 • 娱乐- 音乐, 音频, 多媒体,DVD,DV • 语音分析– 声控设备、语音合成 • 成像、图像处理 • 工业控制/科学研究– X射线测谱学, 化学分析(FT谱测定), • 医学- 正电子X射线层析, 核磁共振 • 军事- 雷达设计、侦察卫星
1.2时域离散信号----概念 时间离散，幅值连续的信号。又可称为序列。
序列：对模拟信号x a ( t ) 进行等间隔采样，采样间隔为T，
得到
x a(t)t n Tx a(n T ) n
称为时域离散信号。简写为x(n)
n取整数，非整数时无定义
1.2时域离散信号----表示方法
a. 公式法
x(n)e0.0n 2co0.s5n()
1）单位采样序列
(n)
1 0
n0 n0
2）单位阶跃序列
1 n 0 u(n) 0 n 0
(n ) u (n ) u (n 1 )
u ( n ) ( n m )( n )( n 1 )( n 2 ) ...
m 0
n
(k)
两者关系？
k
3）矩形序列
1 0nN1 RN(n)0 其它n 与其他序列的关系
数字信号处理ppt课件
l 1,2,, p
将方程组写成矩阵方式 〔Yule-Walker方程〕
rxx(0) rxx(1)
rxx(1) rxx(0)
rxx(p) rxx(p1)
a1p1E[|e(n0)|2]mi
n
rxx(p) rxx(p1) rxx(0) app
0
后向预测：
p
y (n ) s ˆ(n p ) x ˆ(n p ) a p kx [n (p k)] k 1
bkzk
k0 p akzk
(1kz1)
k1 p
(1kz1)
满足
k0
k1
P x(xz)w 2H (z)H (z 1)
2 w
0
式中，ak, bk都是实数，a0=b0=1, 且|αk|＜1, |βk|＜1。
Z变换
rxx(m)
Z反变换
谱分解
Pxx(z)
H(z)
P xx(z)w 2H (z)H (z1)
w(n)
H(z)
x(n)
ARMA模型 MA模型
q
H ( z)
B(z) A(z)
1 1
i1 p
bi zi ai zi
i1
H(z)B(z)
Pxx() w2
B(ej) 2 A(e j )
Pxx()w 2 B(ej)2
AR模型
H (z) 1 A(z)
2
Pxx() w2
1 A(ej)
➢滤波器阶数： ➢ 对于IIR滤波器或者AR模型、ARMA模型，阶数是指p的大 小，假设用差分方程表示，那么p就是差分方程的阶数。 ➢对于FIR滤波器或者MA模型的阶数，那么是指q的大小，或 者说是它的长度减1。
k 1
k 0
现代数字信号处理概论幻灯片-全文可读
■ 传统数字信号处理 : 主要针对线性时不变离散时间系统 ，用卷积 、离
散时间傅里叶变换 、z变换等理论对确定信号 进行处理。
■ 现代数字信号处理 : 在传统数字信号处理理论基础之上 ，基于概率统
计的思想 ，用数理统计 、优化估计 、线性代数 和矩阵计算等理论进行研究 ， 处理的信号通常 是离散时间随机过程 ，且系统可能是时变 、非 线性的
■ 金年文 ， 韦岗 ，现代数字信号处 理简明教程 ，清华大学出版社 ， 2004 年1月
教材选择
■ 个人可以选择所列参考书目中任意一本 作为教材 ， 都是经典教材 ， 本人所选为 何子述的教材 ， 利于讨论
■ 课件为主 ， 教材为辅 ■ 考核中涉及到的均从相应配套习题集中
选择（姚天任 ， 何子述 ， 丁玉美等）
非参数检测与估计
■ 非参数检验（Nonparametric tests）是统计分析方 法的重要组成部分 ，它与参数检验共同构成统计推断 的基本内容 。参数检验是在总体分布形式已知的情况 下 ，对总体分布的参数如均值、方差等进行推断的方 法 。但是，在数据分析过程中， 由于种种原因，人们 往往无法对总体分布形态作简单假定 ，此时参数检验 的方法就不再适用了 。非参数检验正是在总体方差未 知或知道甚少的情况下 ，利用样本数据对总体分布形 态等进行推断的方法 。 由于非参数检验方法在推断过 程中不涉及有关总体分布的参数 ， 因而得名为“非参 数 ”检验 。
10
课程讲述线索
■ 本课程采用对不同处理对象的线索来讲解：
➢ 确定性信号 －>随机信号； ➢ 平稳信号处理 －>非平稳信号处理 ; ➢ 时域 －>频域－>时频分析 ;
■ 根据处理对象和应用背景的不同而选择相应 的处理方法
散时间傅里叶变换 、z变换等理论对确定信号 进行处理。
■ 现代数字信号处理 : 在传统数字信号处理理论基础之上 ，基于概率统
计的思想 ，用数理统计 、优化估计 、线性代数 和矩阵计算等理论进行研究 ， 处理的信号通常 是离散时间随机过程 ，且系统可能是时变 、非 线性的
■ 金年文 ， 韦岗 ，现代数字信号处 理简明教程 ，清华大学出版社 ， 2004 年1月
教材选择
■ 个人可以选择所列参考书目中任意一本 作为教材 ， 都是经典教材 ， 本人所选为 何子述的教材 ， 利于讨论
■ 课件为主 ， 教材为辅 ■ 考核中涉及到的均从相应配套习题集中
选择（姚天任 ， 何子述 ， 丁玉美等）
非参数检测与估计
■ 非参数检验（Nonparametric tests）是统计分析方 法的重要组成部分 ，它与参数检验共同构成统计推断 的基本内容 。参数检验是在总体分布形式已知的情况 下 ，对总体分布的参数如均值、方差等进行推断的方 法 。但是，在数据分析过程中， 由于种种原因，人们 往往无法对总体分布形态作简单假定 ，此时参数检验 的方法就不再适用了 。非参数检验正是在总体方差未 知或知道甚少的情况下 ，利用样本数据对总体分布形 态等进行推断的方法 。 由于非参数检验方法在推断过 程中不涉及有关总体分布的参数 ， 因而得名为“非参 数 ”检验 。
10
课程讲述线索
■ 本课程采用对不同处理对象的线索来讲解：
➢ 确定性信号 －>随机信号； ➢ 平稳信号处理 －>非平稳信号处理 ; ➢ 时域 －>频域－>时频分析 ;
■ 根据处理对象和应用背景的不同而选择相应 的处理方法
《数字信号处理》课件
05
数字信号处理中的窗函 数
窗函数概述
窗函数定义
窗函数是一种在一定时间 范围内取值的函数，其取 值范围通常在0到1之间。
窗函数作用
在数字信号处理中，窗函 数常被用于截取信号的某 一部分，以便于分析信号 的局部特性。
窗函数特点
窗函数具有紧支撑性，即 其取值范围有限，且在时 间轴上覆盖整个分析区间 。
离散信号与系统
离散信号的定义与表示
离散信号是时间或空间上取值离散的信号，通常用序列表示。
离散系统的定义与分类
离散系统是指系统中的状态变量或输出变量在离散时间点上变化的 系统，分类包括线性时不变系统和线性时变系统等。
离散系统的描述方法
离散系统可以用差分方程、状态方程、传递函数等数学模型进行描 述。
Z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）
1 2 3
Z变换的定义与性质
Z变换是离散信号的一种数学处理方法，通过对 序列进行数学变换，可以分析信号的频域特性。
DTFT的定义与性质
DTFT是离散时间信号的频域表示，通过DTFT可 以分析信号的频域特性，了解信号在不同频率下 的表现。
Z变换与DTFT的关系
Z变换和DTFT在某些情况下可以相互转换，它们 在分析离散信号的频域特性方面具有重要作用。
窗函数的类型与性质
矩形窗
矩形窗在时间轴上均匀取值，频域表现为 sinc函数。
汉宁窗
汉宁窗在时间轴上呈锯齿波形状，频域表现 为双曲线函数。
高斯窗
高斯窗在时间轴上呈高斯分布，频域表现为 高斯函数。
海明窗
海明窗在时间轴上呈三角波形状，频域表现 为三角函数。
窗函数在数字信号处理中的应用
信号截断
通过使用窗函数对信号进行截 断，可以分析信号的局部特性
《数字信号处理引言》PPT课件
的应用、信号的频率分析、LTI系统的频域分析、信 号的采样与重建、离散傅里叶变换的特性及应用、 快速傅里叶变换算法、离散时间系统的实现、数字 滤波器设计。 后4章介绍了高级数字信号处理，包括多速率数字信 号处理、线性预测和最优线性滤波器、自适应滤波 器以及功率谱估计。 附录A介绍随机数发生器，附录B摘录了用于线性相 位FIR滤波器设计的转换系数表。最后，作者还给出 了参考书目及精选习题答案。
本课程的目的是介绍一些数字信号处理基本的 分析工具和相关的技术。
主要介绍离散时间信号、系统和现代数字处理 的基础知识，以及它们在电子工程、计算机工 程和计算机科学等专业方面的应用。
精选ppt
5
主要内容
本书共分为14章及2个附录.
前10章讲述了基本数字信号处理知识，依次为:绪论、
离散时间信号与系统、 变换z 及其在LTI系统分析中
把数字信号处理系统中用程序实现的数学方 法叫做算法。讨论用软件或硬件的方法来实 现对信号的处理。
数字信号处理的关键问题就是找到高效、快 速、容易实现的算法来解决诸如滤波、相关 和频谱分析等一系列的问题。
精选ppt
18
1 数字信号处理系统的基本组成
科学和工程领域的大多数信号在本质上都是模拟的，即信号 所对应函数中的变量是连续变化的，变量的取值范围也是连 续区间。
主要内容(B)
第3章介绍 z 变换，包括双边 z 变换和单边z 变换，并给出了确定逆z 变换的方法。论述 了在LTI系统的分析过程中如何使用 z 变换， 证实了系统的重要特性都与 域特z 征有关，
如因果性和稳定性。
第4章论述频域中的信号分析。描述了连续时 间信号和离散时间信号的傅里叶级数和傅里 叶变换。
近似地表示
一段语音信号:
本课程的目的是介绍一些数字信号处理基本的 分析工具和相关的技术。
主要介绍离散时间信号、系统和现代数字处理 的基础知识，以及它们在电子工程、计算机工 程和计算机科学等专业方面的应用。
精选ppt
5
主要内容
本书共分为14章及2个附录.
前10章讲述了基本数字信号处理知识，依次为:绪论、
离散时间信号与系统、 变换z 及其在LTI系统分析中
把数字信号处理系统中用程序实现的数学方 法叫做算法。讨论用软件或硬件的方法来实 现对信号的处理。
数字信号处理的关键问题就是找到高效、快 速、容易实现的算法来解决诸如滤波、相关 和频谱分析等一系列的问题。
精选ppt
18
1 数字信号处理系统的基本组成
科学和工程领域的大多数信号在本质上都是模拟的，即信号 所对应函数中的变量是连续变化的，变量的取值范围也是连 续区间。
主要内容(B)
第3章介绍 z 变换，包括双边 z 变换和单边z 变换，并给出了确定逆z 变换的方法。论述 了在LTI系统的分析过程中如何使用 z 变换， 证实了系统的重要特性都与 域特z 征有关，
如因果性和稳定性。
第4章论述频域中的信号分析。描述了连续时 间信号和离散时间信号的傅里叶级数和傅里 叶变换。
近似地表示
一段语音信号:
数字信号处理 第1章绪论
信息科学是研究信息的获取、传输、处
理和利用的一门科学。 信号是信息的表现形式，而信息则是信 号所含有的具体内容。 数字化、智能化和网络化是当代信息技 术发展的大趋势，而数字化是智能化和 网络化的基础。
数字信号处理，就是用数值计算方法对数字序
列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某 种形式。 数字信号处理学科的内容非常广泛，这主要是 因为它有着非常广泛的应用领域。 数字信号处理学科有着深厚而坚实的理论基础， 其中最主要的是离散时间信号和离散时间系统 理论以及一些数学理论。
《数字信号处理》习题解答，顾福年 胡光锐，科学出
版社，1983年8月第1版（电子版）
西安电子科技大学出版社，数字信号处理考研辅导。 Matlab Help Document：signal_Matlab.pdf
离散时间信号和系统
数字信号处理的对象是数字信号 处理的工具是数字系统
1.1序列
(0)＝2 3＝6
(1) 1 3＋2 2＝7
(2) 1 3＋1 2＋2 1＝7
(3) 1 1＋ 2＝3 1
(4) 1 1＝ 1
(5) 0
最后解得
(n) 6 (n) 7 (n 1) 7 (n 2) 3 (n 3) (n 4)
说明：线性移不变离散系统的输出序列等于输入序列和 系统单位抽样响应的线性卷积
即y(n) x(n) h(n)
2.2.3 系统的时域分析--差分方程
常系数线性差分方程： y (n) bi x(n i) ai y (n i)
i 0 i 1 M N
常系数：系数 i , ai是与n无关的常数 b 线性：x(n i), y (n i )各项均是一次项
理和利用的一门科学。 信号是信息的表现形式，而信息则是信 号所含有的具体内容。 数字化、智能化和网络化是当代信息技 术发展的大趋势，而数字化是智能化和 网络化的基础。
数字信号处理，就是用数值计算方法对数字序
列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某 种形式。 数字信号处理学科的内容非常广泛，这主要是 因为它有着非常广泛的应用领域。 数字信号处理学科有着深厚而坚实的理论基础， 其中最主要的是离散时间信号和离散时间系统 理论以及一些数学理论。
《数字信号处理》习题解答，顾福年 胡光锐，科学出
版社，1983年8月第1版（电子版）
西安电子科技大学出版社，数字信号处理考研辅导。 Matlab Help Document：signal_Matlab.pdf
离散时间信号和系统
数字信号处理的对象是数字信号 处理的工具是数字系统
1.1序列
(0)＝2 3＝6
(1) 1 3＋2 2＝7
(2) 1 3＋1 2＋2 1＝7
(3) 1 1＋ 2＝3 1
(4) 1 1＝ 1
(5) 0
最后解得
(n) 6 (n) 7 (n 1) 7 (n 2) 3 (n 3) (n 4)
说明：线性移不变离散系统的输出序列等于输入序列和 系统单位抽样响应的线性卷积
即y(n) x(n) h(n)
2.2.3 系统的时域分析--差分方程
常系数线性差分方程： y (n) bi x(n i) ai y (n i)
i 0 i 1 M N
常系数：系数 i , ai是与n无关的常数 b 线性：x(n i), y (n i )各项均是一次项
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）消除失真，滤除背景噪声 （2）去除干扰 （3）频带分割
数字信号处理概述
应用实例
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
数字信号处理概述
应用实例
对于图像（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。
数字信号处理
主讲：郭旭静
BUAA EE F508
教师联系方式
郭旭静： 82314663
guoxujing126
主要参考书目
数字信号处理 系统分析及设计 作者:Paulo S.R.Diniz等， 译者：门爱东等 离散时间信号处理，[美]A.V.奥本海姆，科学出版社. 数字信号处理 理论 算法与实现，胡广书 清华大学出 版社 线性系统理论与数字信号处理，殷瑞，北京航空航天 大学出版社 独立分量分析的原理与应用 杨福生 洪波 清华大学出 版社
人工智能 模式识别 神经网络 盲信号处理 。。。。
是理论和应用兼备的信息工程群的基础性课程
数字信号处理概述
经典内容：
•信号的采集 •离散信号分析 •离散系统分析 •信号处理的快速算法 •滤波技术
主要是：信号分析＝＝＝ 信号滤波
数字信号处理概述
信号分析涉及信号特性的测量。它通常是一个频域 的运算。主要应用于：谱分析、语音分析和识别、 目标检测等。 例如
数字信号处理概述
优越性
•抗干扰、可靠性强，便于大规模集成 •精度高 •使用便利 •多维信号处理方便
数字信号处理概述
缺点
•增加了系统的复杂性 •应用的频率范围受到限制 •使用便利 •系统的功率消耗比较大
数字信号处理概述
实现方式
•通用计算机上软件实现
•专用DSP芯片 TMS，ADS系列
•特殊用途的DSP 专用FFT
数字信号处理概述
应用实例
脑电图(EEG)：
数字信号处理概述
应用实例
中音C
和弦CEG
数字信Байду номын сангаас处理概述
应用实例
和弦CEG
CEG基频
CE基频
C基频
数字信号处理概述
应用实例
声音随时间变化的 三维波形信号
数字信号处理概述
应用实例
数字信号处理概述
数字滤波就是提取所需要的信号,抑制不需 要的信号。 应用于
•FPGA实现 专用IP核
数字信号处理基础－－离散时间信号
输入
系统
输出
设计就是根据指标给出符合条件的系统传输函数
离散时间系统的输入，输出为离散时间信号 离散时间信号包括： 实序列
复序列 有限长序列 无限长序列 对称序列（偶， 奇） 周期性序列 能量信号 功率信号
数字信号处理基础－－离散时间信号
5 . 矩 形 序 列 ： R [ n ] u [ n ] u [ n N ] N
数字信号处理基础－－离散时间信号
•任意序列：
x [n ] x [k] [n-k ]
k
任意序列都可以表示为单位脉冲序列偏移的组合， 这是一种正交变换的形式
数字信号处理基础－－离散时间系统
对于离散系统，当输入为x(n)时，输出为y(n)
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。看压缩， 降噪，融合等实例
数字信号处理概述
应用实例 图像融合
数字信号处理概述
现代数字信号处理的发展方向
•随机信号处理 •盲信号处理
•多维信号处理
数字信号处理－－课程内容
（一）现代数字信号处理基 础 绪论及基础回顾 函数的正交展开和离散 傅里叶变换 FIR滤波器设计 IIR滤波器设计 离散随机信号基础 平稳过程的线性模型 （二）现代数字信号处理专题 有限字长效应 多率系统 滤波器组 多维信号处理 盲信号处理与独立分量分 析
学习方法和考核
掌握基本概念、基本理论和分析方法； 主要掌握现代数字信号处理方法；包括确定 性和随机信号的滤波器设计思路 利用MATLAB进行数字信号处理仿真实验； 考核方式：期末考试（60％） 课程设计（40％）
数字信号处理概述
数字信号处理在社会发展的位置
奇妙的数学过程 固有函数
应用领域迅速扩大
u n u n n N y n y n n N 1 2 1 2
稳定性（BIBO） 输入幅度有限 输出幅度有限 LTI系统（线性时不变系统） 重要特点：输出可以表示成输入与单位脉冲响应的卷积
•常用序列：
1, n 0 1. 单位取样序列: [n] 0, 其它 n0 1, 2. 单位阶跃序列 :u[n] 0, 其它
3 . 正 弦 序 列 : xn A c o sω n 0
n 4 . 指 数 序 列 : x n A a
A c o s c o s n A s i n s i n n ω ω 0 0
图像分析和声音处理（传统） 遥控遥测 雷达 导航 机械领域的马达控制
•安保领域的麻醉剂及爆炸物的检测 •地质领域的地震波检测和分析 •医学领域的磁共振成像 •远程医疗监护 •电力系统的故障检测 自动化仪器
数字信号处理概述
在学科发展及知识体系中的位置
经典的理论体系（如数学、系统）为理论基础 一系列新兴学科的理论基础：
（1）对环境噪声的谱分析, 找出降低噪声的对策; （2）对振动信号的谱分析, 为设计或故障诊断提供资料 和数据。 （3）对高保真音乐和电视的宽带信号转到频率域后极大 多数能量集中在直流和低频部分特点，压缩信号频带。
数字信号处理概述
例如：
应用实例
单词Away
256Hz 音叉信号
虎鲸的声音 注意声音与频率的关系
表示为：
yn ( ) H {( xn ) }
用
H { .} 表示离散时间系统
x(n)
H
y (n)
数字信号处理基础－－离散时间系统
重要特性：
线性 时不变性 x n x n n y n y n n 1 0 1 0 因果性
x n a x [ n ] b x [ n ] y n a y [ n ] b y [ n ] 1 2 1 2