数字信号处理概述2017全解
数字信号处理第1章 数字信号处理的概念
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
了解数字信号处理的基本概念
了解数字信号处理的基本概念数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是指利用数字计算机实现对连续时间的信号进行数字化、传输、存储和分析处理的技术。
它具有广泛的应用领域，包括音频和视频处理、通信系统、医学图像处理等。
本文将详细介绍数字信号处理的基本概念和步骤。
一、数字信号处理的基本概念1. 连续信号和离散信号的区别：- 连续信号是定义在连续时间域上的信号，可以取任意值；- 离散信号是定义在离散时间域上的信号，只能在特定时间点取值。
2. 采样和量化：- 采样是将连续信号转换为离散信号的过程，通过在连续时间域上取样，在特定时间点测量信号量的值；- 量化是将采样得到的连续信号的幅度值转换为离散值的过程，将连续信号的幅度按照一定精度进行离散化表示。
3. 数字信号的表示方式：- 时间域表示，即数字信号的幅度值随时间的变化曲线，可以用波形图表示；- 频域表示，即数字信号的频谱分布，可以通过傅里叶变换将信号从时间域转换到频域。
二、数字信号处理的步骤1. 采样：采样是将连续信号转换为离散信号的过程，采样定理指出，为了能够完全恢复原始信号，采样频率必须大于信号带宽的两倍。
2. 量化：量化是将采样得到的连续信号的幅度值转换为离散值的过程，量化级别的选择会影响信号的精度，常用的量化方式有线性量化和非线性量化。
3. 编码：编码是指将量化得到的离散信号表示为二进制码的过程，常用的编码方式有自然二进制编码、格雷码等。
4. 数字信号处理算法：数字信号处理算法包括滤波、谱分析、频域变换等，其中滤波是常见的数字信号处理操作，用于去除噪声、滤除不需要的频率分量等。
5. 数字信号的重构：通过逆过程实现对数字信号的重构，包括数字信号恢复成模拟信号的过程，即数字-模拟转换（DAC），以及将数字信号转换为模拟信号的过程，即模拟-数字转换（ADC）。
6. 数字信号处理器（DSP）：DSP是一种专用的数字信号处理芯片或系统，具有高速、高效的运算能力和丰富的接口，可广泛应用于音频、视频、通信等领域。
数字信号处理 名词解释-概述说明以及解释
数字信号处理名词解释-概述说明以及解释1.引言1.1 概述数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一种广泛应用于信号处理领域的技术，它利用数字化的方式对连续时间信号进行处理和分析。
数字信号处理可以实现信号的滤波、频谱分析、模拟与数字信号的转换、信息编码解码等功能，是现代通信、音视频处理、生物医学领域等各个领域中不可或缺的技术手段。
通过数字信号处理技术，我们可以更加精确和高效地处理各种类型的信号，包括声音、图像、视频等。
数字信号处理可以使信号的处理过程更加稳定可靠，同时也可以方便地与计算机等数字系统进行集成，实现更多复杂功能。
在本篇文章中，我们将深入探讨数字信号处理的定义、应用领域以及基本原理，以期让读者对这一重要领域有更加全面的认识和理解。
1.2 文章结构本文将分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，我们将对数字信号处理进行简要的概述，并介绍文章的结构和目的。
正文部分将详细讨论数字信号处理的定义、应用领域和基本原理。
最后，在结论部分，我们将总结数字信号处理的重要性，探讨未来数字信号处理的发展趋势，并做出最终的结论。
通过这样的结构安排，读者能够清晰地了解数字信号处理的基本概念、应用以及未来发展方向。
1.3 目的：本文旨在介绍数字信号处理的概念、应用领域和基本原理，旨在帮助读者更深入了解数字信号处理的重要性和作用。
通过对数字信号处理的定义和应用领域的介绍，读者可以了解数字信号处理在各个领域中的广泛应用和重要性。
同时，通过对数字信号处理的基本原理的讲解，读者可以更好地理解数字信号处理的工作原理和技术特点。
通过本文的阐述，希望读者能够全面了解数字信号处理的基本概念和工作原理，进而认识到数字信号处理在现代科学技术中的重要性和必要性。
同时，本文也将展望未来数字信号处理的发展趋势，希望能够启发读者对数字信号处理领域的进一步研究和探索。
最终，通过本文的阐述，读者可以更加深入地理解数字信号处理这一重要的科学技术领域。
《数字信号处理》课件
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。
数字信号处理概述
第1章数字信号处理概述本章概述了后续章节中将要进一步讲述的内容。
本章内容包括：¾区别模拟信号和数字信号¾给出模/数转换的基本步骤¾给出数/模转换的基本步骤¾介绍信号与其频谱的关系¾阐明滤波的基本概念¾讨论数字信号处理的应用1.1 信号与系统计算机所使用的是数字信号。
随着计算机应用的普及，对数字信号进行高效处理的需求日益迫切，并且，现代计算机的高速处理能力引起了数字信号的广泛应用，进一步促进了数字信号技术的发展。
数字信号处理(或简称DSP)，对于许多应用来讲都是必需的，图1.1中列出了其中一些应用。
y按键电话y图像边缘检测y数字信号及图像滤波 y地震分析y文字识别y语言识别y磁共振成像(MRI)扫描y音乐合成y条形码阅读器y声纳处理y卫星图像分析y数字测绘y蜂窝电话y数字摄像机y麻醉剂及爆炸物检测 y语音合成y回波抵消y耳蜗移植y抗锁制动y信号及图像压缩y降噪y压扩y高清晰度电视 y数字音频y加密y马达控制y远程医疗监护 y智能设备y家庭保安y高速调制解调器图1.1 DSP的应用实例DSP内部存在着要进行处理的信号。
信号是将信息从一处携带到另一处的变化。
例如，外界具有人们可感受到的压力或光强度的变化，人们所听到的声音就是耳膜感觉到的压力变化，所看到的图像就是视网膜感受到的光强度（亮度）变化。
这些信号都是模拟信号(analog signal)，它们在任意时刻都有值，且可取连续值范围内的任意值。
声音是一维模拟信号：压力变化的大小(或幅度)随时间改变；还有，北美地区电线上的输出电压在其最大值和最小值之间平滑变化，每秒60次。
图1.2给出了一些一维信号的例子。
图像是二维模拟信号：亮度在图像的水平方向和垂直方向上均发生变化。
图1.3给出了一幅黑白图像，图1.4给出了高速数字图像序列中的4帧。
要对信号进行处理，必须首先(主要通过传感器)获取信号。
例如，声音信号可通过麦克风将声信号转变为电信号。
数字信号处理 pdf (3)
数字信号处理 PDF1. 引言数字信号处理是处理和分析数字信号的技术与方法的总称。
随着计算机和电子技术的发展，数字信号处理在多个领域中得到广泛应用，如通信、音频、图像等领域。
为了更好地理解和掌握数字信号处理的基本概念和技术，本文将介绍数字信号处理的基本原理，并提供一份数字信号处理的PDF文档供读者参考学习。
2. 数字信号处理的基本概念数字信号处理是用数值计算方法对信号进行处理和分析的过程。
它包括信号采集、离散化、数字滤波、频谱分析、数据压缩等技术和方法。
数字信号处理的基本概念主要有以下几点：•采样：将连续信号转换为离散信号的过程。
采样频率决定了信号的频带宽度，低于采样定理要求的采样频率可能导致采样信号中出现混叠现象。
•量化：将连续信号的幅度离散化为有限个数值的过程。
量化级数越大，表示幅度的精度越高，但也会增加数据存储和处理的复杂性。
•离散化：将连续信号的时间离散化为一系列离散时间点的过程。
离散信号的时间间隔决定了信号的频率分辨率。
•数字滤波：利用数字滤波器对离散信号进行滤波处理，包括滤波器设计、滤波器特性分析等。
常见的数字滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
•频谱分析：对信号进行频域分析，得到信号的频谱特性，如功率谱密度、相位谱、幅度谱等。
频谱分析通常采用傅里叶变换或者快速傅里叶变换等算法。
•数据压缩：利用压缩算法对信号进行压缩，减少数据存储和传输的需求。
常用的压缩算法有无损压缩算法和有损压缩算法。
3. 数字信号处理的应用领域数字信号处理在多个领域中得到广泛应用，例如：•通信领域：数字信号处理在通信系统中起到重要的作用，如信号调制、误码控制、信道编码等。
•音频处理：数字信号处理在音频处理中应用广泛，如音频编解码、音频增强、音频合成等。
•图像处理：数字信号处理在图像处理中有很多应用，如图像压缩、图像增强、图像识别等。
•生物医学：数字信号处理在生物医学领域中有着重要的应用，如生理信号处理、医学图像处理等。
数字信号处理的概念
第1章 数字信号处理的概念
简单地说，数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行处理的理论和技术，它的英文原名叫digital signal processing，简称DSP。
什么叫数字信号处理 数字信号处理由数字、信号和处理三个单词组成。
数字信号的概念 信号是指那些代表一定意义的现象，比如声音、动作、旗语、标志、光线等，它们可以用来传递人们要表达的事情。
图1.6
01
02
语音和声音处理领域 声音探测的应用。在检修埋藏在地下深处的输油管或水管时，准确地测定输油管或水管的裂口位置，可以避免全部管线开挖，减小维修的工作量。
图1.12
根据是管道裂口处的液体流动的摩擦力较大，其摩擦声会沿着管道向两端传播。我们在怀疑有裂口的管线的两端安放声音传感器，它是把物理量转变成电量的器件，可以拾取这两个摩擦声信号x(t)和y(t)。利用互相关函数能辨别两个信号相同之处的本领，对两个摩擦声信号做互相关函数的运算，可以算出x(t)和y(t)之间最相像的两段信号在时间上的距离td。根据速度、时间和距离的关系，裂口距离中间点的间隔s=vtd/2，式中v是声音沿管道传播的速度。
前三种方法比较简单，但不属于数字信号处理；第四种方法比较复杂，因为人或机器是不可能知道收到的信号具有什么特征，要用科学的方法才能知道信号的基本成分。
又例如，有一张磁悬浮列车车厢的发霉照片，修复这张照片的办法有多种：第一是手工用钢笔对它修复；第二是用毛笔模仿原始照片画一张；第三是重新拍照一次；第四是把照片看成是由许多小点组成的，把每个点的浓淡变成数字信号并对这些点信号做某种处理，构成一幅新的图画。 第四种办法比较复杂，因为一幅图像是由点组成的，一幅图像的点有非常之多，需要计算机才能完成处理，属于数字信号处理。 图1.2~1.4
什么是数字信号处理
什么是数字信号处理（DSP）？
数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是指利用数字计算技术对数字信号进行处理和分析的过程。
在DSP中，数字信号被表示为离散时间序列，并通过数字算法进行处理，以实现信号的滤波、变换、压缩、增强、检测等操作。
DSP通常涉及以下几个方面的内容：
信号采集与转换：将模拟信号通过采样和量化转换为数字信号，以便计算机进行处理。
这通常涉及模数转换器（ADC）和数字模拟转换器（DAC）等设备。
数字滤波：对数字信号进行滤波操作，包括低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波等，以去除噪声、滤除干扰、平滑信号等。
数字变换：对信号进行变换操作，如傅里叶变换（FFT）、离散余弦变换（DCT）、小波变换（Wavelet Transform）等，用于频域分析、频谱分析和信号压缩。
数字滤波器设计：设计数字滤波器的算法和方法，以满足不同应用场景下的滤波要求，如有限脉冲响应（FIR）滤波器和无限脉冲响
应（IIR）滤波器等。
信号重构与恢复：通过插值、外推、反变换等方法对信号进行重构和恢复，以提高信号的质量和完整性。
信号分析与识别：对信号进行特征提取、模式识别、信号分类等操作，以实现对信号的分析和识别，如语音识别、图像处理、生物信号分析等。
数字信号处理技术在通信、音视频处理、医学影像、雷达信号处理、生物医学工程、自动控制等领域都有着广泛的应用，为实现对信号的高效处理和分析提供了有效的工具和方法。
数字信号处理
数字信号处理数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是指通过数学运算和算法实现对数字信号的分析、处理和改变的技术。
它广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学图像等领域，并且在现代科技发展中发挥着重要作用。
本文将介绍数字信号处理的基本原理和应用，以及相关的算法和技术。
一、数字信号处理的基本原理数字信号处理的基本原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，再通过算法对数字信号进行处理。
这个过程主要包括信号采样、量化和编码三个步骤。
1. 信号采样：信号采样是指以一定的时间间隔对连续的模拟信号进行离散化处理，得到一系列的采样点。
通过采样，将连续的信号转换为离散的信号，方便进行后续的处理和分析。
2. 量化：量化是指对采样得到的信号进行幅度的离散化处理，将连续的幅度变为离散的幅度级别。
量化可以采用线性量化或非线性量化的方式，通过确定幅度级别的个数来表示信号的幅度。
3. 编码：编码是指对量化后的信号进行编码处理，将其转换为数字形式的信号。
常用的编码方式包括二进制编码、格雷码等，在信息传输和存储过程中起到重要作用。
二、数字信号处理的应用领域数字信号处理被广泛应用于各个领域，以下介绍几个主要的应用领域：1. 通信领域：在通信领域中，数字信号处理用于信号的调制、解调、编码、解码等处理过程。
通过数字信号处理，可以提高通信系统的性能和可靠性，实现高速、高质量的数据传输。
2. 音频和视频处理：在音频和视频处理领域，数字信号处理可以用于音频和视频的压缩、解压、滤波、增强等处理过程。
通过数字信号处理，可以实现音频和视频信号的高保真传输和高质量处理。
3. 医学图像处理：在医学图像处理领域，数字信号处理可以用于医学图像的增强、分割、识别等处理过程。
通过数字信号处理，可以提高医学图像的质量和准确性，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
4. 雷达信号处理：在雷达领域，数字信号处理可以用于雷达信号的滤波、目标检测、跟踪等处理过程。
数字信号处理概述
数字信号处理概述
数字信号处理（DSP）是最近几十年来计算机技术发展的主要趋势之一，其产生正是满足社会各种实际需要的最重要原因。
它是一种能够根据特定的数字信号和处理规则，对数字信号进行处理，以获得所需的结果。
数字信号处理技术可以应用于众多领域，例如自动控制、智能信号处理、图像处理、声学信号处理等。
它的应用范围包括诸多的科学和工程领域，从而使它拥有了广泛的应用前景。
数字信号处理技术是由现代数字计算机技术和信号控制计算机
技术结合而产生的，它结合了数字计算机和信号控制计算机系统的功能和特点，其原理和方法可以用来处理数字信号中的实际问题，以获得期望的结果。
数字信号处理技术具有许多优点，比如高效率、易于维护和对低级控制要求小等。
它们的可实现性和应用范围都被广泛支持，依赖于它们可以有效处理复杂的数字信号处理问题，从而使许多控制任务变得更加简单和实用。
数字信号处理技术的发展为计算机实现指令性控制提供了一种
新的途径，使人们可以灵活地运用计算机，处理复杂数字信号，实现模拟及多模式控制。
因此，数字信号处理技术已经成为多种信号处理系统的重要组成部分，可以有效地处理复杂的信号，有助于实现更加可靠和高效的控制。
它在多个领域的应用的越来越广泛，其技术水平也在不断提高，
这是未来智能信号处理领域的前景。
第1章 数字信号处理概述
Digital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSP 断地发展和扩大。
Digital Signal Processing—DSP 技术、信号特征的描述等。
Digital Signal Processing—DSP（6）信号滤波技术，各种数字滤波器的设计和实现。
Digital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSP 应用更广泛。
Digital Signal Processing—DSP技术的迅猛发展，进一步推动了数字信号处理技术的理论和应用领域的发展。
Digital Signal Processing—DSP者是狭义的理解，我们讨论的DSP中更多的是指广义的理解。
Digital Signal Processing—DSP 复杂的数字信号处理，如数字控制等）。
Digital Signal Processing—DSP 件资源，可用于复杂的数字信号处理算法）。
Digital Signal Processing—DSP 新的局面。
Digital Signal Processing—DSP TI公司推出的DSP产品主要包括三大系列：Digital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSP 图1-1a 连续时间信号图1-1b 离散时间信号Digital Signal Processing—DSP图1-2 模拟信号Digital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSP图1-4 采样信号Digital Signal Processing—DSPDigital Signal Processing—DSP 入到人们的生活中了。
《数字信号处理讲》课件
3
算法优化
FFTW等库提供了优化的FFT算法实现，提高了计算速度和效率。
频域分析方法
频谱分析
频谱分析是对信号的频域特性进行分析，可用于频率成分提取、噪声分析等。
滤波器设计
通过频域分析方法可以设计数字滤波器，实现信号的去噪、增强等处理。
频域采样
频域采样是一种通过对信号频谱的采样来实现快速分析和处理的方法。
噪声
噪声是信号处理中的随机干扰， 会影响信号质量和处理结果。
信噪比
信噪比是衡量信号与噪声强度之 间关系的指标，较高的信噪比表 示较好的信号质量。
噪声降低
噪声降低技术可用于减少噪声对 信号处理结果的影响，提高信号 质量。
数字信号处理应用
1 语音处理
通过数字信号处理技术可以实现语音合成、语音识别、语音增强等应用。
பைடு நூலகம்2 图像处理
数字信号处理在图像处理中可以进行图像增强、边缘检测、目标识别等。
3 音频处理
音频处理包括音频编码、音频特效处理、音频识别等多个方面的应用。
时域分析方法
1
时域信号表示
时域分析是对信号在时间上的变化进行分析，并用时域表示方法进行描述。
2
自相关函数
自相关函数衡量信号的相似性和周期性，可以用于信号的频率分析和滤波。
3
卷积
卷积是时域分析中常用的运算，可以用于信号的滤波、系统响应分析等。
离散傅里叶变换（DFT）
傅里叶变换
傅里叶变换将信号从时域变换到 频域，可用于频域分析和滤波。
离散傅里叶变换
离散傅里叶变换是有限长序列的 傅里叶变换，用于处理离散信号 的频谱分析。
DFT的应用
DFT广泛应用于图像处理、音频 编码、通信系统等领域。
2017年全国电赛题目
2017年全国电赛题目2017年全国电赛题目分为两部分，理论和实践。
下面将分别介绍。
一、理论部分1.请简述数字信号处理的基本原理和主要应用领域。
并结合一个具体示例，详细说明数字信号处理在该领域中的作用及其优势。
答：数字信号处理是指对连续时间信号进行数字化采样，通过数学处理方法对这些数字序列进行运算和分析的过程。
数字信号处理主要包括信号采样、量化、编码、处理和重构等环节。
数字信号处理的应用领域非常广泛，包括通信、雷达、生物医学、图像处理等。
以图像处理为例，我们使用数字相机拍摄的照片就是一种离散的数字信号。
通过数字信号处理技术，我们可以对这些数字图像进行降噪、增强、滤波等操作，达到改善图像质量的目的。
而传统的模拟图像处理技术则无法对数字图像进行高效、精确的处理。
数字信号处理在图像处理中的优势主要有以下几点。
首先，数字信号处理可以充分利用计算机和数字电子器件的高计算性能和低成本，实现复杂的算法和功能。
其次，数字信号处理利用数学方法对信号进行精确的分析和处理，具有较高的准确性和稳定性。
最后，数字信号处理技术易于集成和扩展，可以方便地与其他软硬件系统进行接口，实现功能的无缝衔接。
2.现实中经常出现声音同时具有高频和低频成分的情况。
请解释声音合成技术中的加性合成和减性合成，并比较它们的优缺点。
答：声音合成是指通过数字信号处理技术通过某种途径合成一段声音信号的过程。
在声音合成技术中，加性合成和减性合成是两种常见的方法。
加性合成是指将不同频率的声波叠加在一起，形成复杂的声音。
这种方法通过相位和振幅的调控，将多个简单的音调组合形成复杂的声音信号。
加性合成的优点是可以灵活地调整和组合不同的频率分量，以形成丰富多样的声音。
但是，加性合成的缺点是合成过程较为复杂，需要混合和叠加多种频率的声波，计算和处理的复杂度较高。
减性合成是指从复杂声音信号中分离出特定频率成分的过程。
通过滤波和频域分析等技术，可以将声音信号中的特定频率成分提取出来，从而达到减小复杂声音的目的。
数字信号处理概述
数字信号处理概述
数字信号处理是一个广泛的术语，它涵盖许多不同的方面，如信号的采集、处理、解码和分析等。
虽然它有多种应用，但其基本思想是将模拟信号转换为数字信号，因此允许计算机进行信号处理。
这样可以使信号变得更加可靠，而且还可以利用计算机易用的计算能力进行更复杂的处理。
数字信号处理涉及信号的采集、处理和分析。
信号采集指的是使用某种采集设备将模拟信号转换为数字信号的过程，这一过程实现了信号的数字化。
信号处理是指对获取的数字信号进行数据处理以获取其更多信息的过程，例如计算信号的频率、波形和其他特征参数。
信号分析则是根据计算的信号特征来判断信号信息的过程，例如检测噪声或滤波器传输特性。
数字信号处理技术应用广泛，可以用于语音、视频、数据和其他类型的信号处理。
它可以帮助进行模拟信号的处理和分析，也可以用于设计和制作自动控制和测试系统，以及传输和重编码信号等。
它也可以用于信号传输的加密和解密、存储和访问、图像处理和信号压缩等。
数字信号处理是一个具有挑战性的领域，它需要在复杂的模拟信号系统中应用不同的处理技术，以获取最佳效果。
它受到了大量的研究，也可以从很多角度来看，其研究已经取得了显著的成就。
- 1 -。
数字信号处理概念
数字信号处理
数字信号处理从两个角度看问题： （1）从时间顺序看问题，把比较两段信号的相似程 度变为相关系数、相关函数，把处理信号的系统看作 单位脉冲响应，用卷积处理信号。 （2）从物质成分看问题，将一段信号看作若干正弦 波成分组成，这种方法叫傅里叶变换或频谱。从频谱 的意义看，处理信号就是筛选正弦波，其系统称为滤 波器。 用相关函数、卷积和频谱等方法加工模拟信号， 需要设计方法，更需要讲求技巧。 首先要把模拟信号变为数字信号。模拟信号变为 数字信号时，数字可多也可少。多的数字有无穷多， 这么做是蛮干；少的数字才叫聪明，但不能太少。采 样定理将告诉我们，最少的数字是多少。
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数字信号处理
数字信号处理是信息技术产业的重要基础。例如正 弦波，它用幅度、频率和初相位三个参数就可描述，对 信号 v(t ) 2 sin(2t ) sin(6t 1) sin(11t 2)
进行通信时，最节省资源的方法是：传输它的九个参数。 否则，需要传输的数字将多之又多。 如何有效地让机器知道这九个参数，这就是数字信 号处理要研究的。
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数字信号处理
杨毅明
数字信号处理介绍的是：如何将事物的运动变为一串数字，并用 计算的方法从中提取有用信息，满足实际应用的需求。 1
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数字信号处理
数字信号处理在处理语音信号时：
将连续变化的声波变为连续变化的信号x(t)，经模 数转换器变为二进制的信号x(n)，数字信号处理器计算 其平均值（计算方法由编程者定），计算结果y(n)经数 模转换器变为连续变化的信号y(t)。 数字信号处理就是用计算机处理信号，其优点是精 度高、变换灵活、性能稳定、效率高、成本低、功能强 大。 它的应用小到电子、大到天文地理，涉及通信、电 子仪器、自动控制、语音、声音、图形、图像、军事、 工业、生物医学、社会管理、金融证券、地球物理、航 海、航空航天、家用电器、广播电视等领域。
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电子信息发展时代
• 70年代：消费电子时代： 关键产品：彩电，录象机等 主要获胜者：日本/Sony，JVC，Panasonic 制胜的策略：强大的制造能力、质量及设计能力 80年代：计算机时代： 关键产品：PC，硬盘，打印机等 主要获胜者：USA/Intel，Microsoft 制胜的策略：通用PC平台，软件制造 90年代：数字信号时代： 关键产品：个人通信机，网络接入 主要获胜者：？？？ 制胜的策略：数字信息技术，产品创新 21世纪：因特网,数码时代： 关键产品：网络，DSP & Analog 主要获胜者：？？？
号进行测量或滤波（提取信息以便应用）。
• 例如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等。
2018/8/31
因此在进行数字信号处理之前需要将信号从
模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实
现（采集卡，大的有5G）。而数字信号处理的输
出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器 实现的。
采集卡
• 对于DSP:
随机信号：不能用有限的参量加以描述。也无法对它 的未来值确定地参预测。它只能通过统计学的方法来
描述(概率密度函数来描述)。
例：许多自然现象所发生的信号、语音信号、图象信号、噪声都是
随机信号。它们具有幅度(能量)随机性、或具有发生时间上的随机性或二都
兼有之。
4.信号处理
• 滤波
• 变换 • 压缩 • 估计 • 识别
的物理信号------>电信号，经处理的电信号--->传感器--->
真实世界的物理信号。 如现实生活中最常见的传感器是话筒、扬声器 话筒(将声压变化)--->电压信号-->空气压力信号(扬声器)
2018/8/31
2.信号的最基本的参数
• • • • • • • 频率和幅度 3-30kHz:Very low frequency VLF(潜水艇导航) 30-300kHz:Low frequency LF(潜水艇通信) 300~3000kHz:Medium frequency(调幅广播) 3-30MHz:High frequency(HF)(无线电爱好者，国际广播，军事通信 无绳电话，电报，传真) 30-300MHz:Very High frequency(VHF)(调频FM，VHF电视) 0.3~3GHz:Ultra high frequency(UHF)(UHF电视，蜂窝电话，雷达， 微波，个人通信) 频率低20Hz范围，称为次声波，它不能被听到，当强度足够大，能 被感觉到。(处于VLF Very low frequency) 频率20Hz~20KHz称为声波，Low frequency (处于LF) 频率>20KHz称为超声波 ，具有方向性，可以成束(处于LF)
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.信 号
• 信号是一种物理体现。在信号处理领域中，信号被定义为 一个随机变化的物理量。 • 例如：为了便于处理，通常都使用传感器把这些真实世界
• 模拟信号：指幅度连续的信号，通常指
时间和幅度上都是连续的信号。 • 数字信号：时间和幅度上都是离散的信号。
x(t) 采样 x(tn)
x(n) 模数 转换
t
保持
tn
n
(3)确定性信号和随机信号
• 确定性信号：它的每一个值可以用有限个参量来唯一 地加以描述。
例：直流信号：仅用一个参量可以描述。 阶跃信号：可用幅度和时间两个参量描述。 正弦波信号：可用幅度、频率和相位三个参量来描述。
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3.信号分类
• 连续信号和离散信号
• 模拟信号和数字信号 • 确定性信号和随机信号
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(1)连续信号和离散信号
• 连续信号：指随时间信号而连续变化的信号。 • 离散信号：只有在离散的时间点有确定的值。它 通常都是通过对连续信号采样而得到的。
(2)模拟信号和数字信号
二、数字信号处理的学科概貌
1.数字信号处理开端
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在国际上一般把1965年由Cooley-Turkey（
J.W.库利和T.W.图基 ）提出快速付里叶变换 (FFT)的问世，作为数字信号处理这一学科的开端 。
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而它的历史可以追溯到17世纪--18世纪，也即 牛顿和高斯的时代。
高斯噪声
高斯分布
约翰· 卡尔· 弗里德里希· 高斯（Johann Karl Friedrich Gauss ，1777年4月 30日－1855年2月23日）德国著名数学家、物理学家、天文学家、大地测量学 家。是近代数学奠基者之一，高斯被认为是历史上最重要的数学家之一，并享 有“数学王子”之称。高斯和阿基米德、牛顿并列为世界三大数学家。一生成 就极为丰硕，以他名字“高斯”命名的成果达110个，属数学家中之最。他对 数论、代数、统计、分析、微分几何、大地测量学、地球物理学、力学、静电
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数字信号处理概述
• 为何要上数字信号处理?
在过去的数十年中，数字信号处理(DSP)的领 域，无论在理论上还是技术上都有非常重要的发 展。 由于工业上开发和利用廉价的硬件和软件， 使不同领域的新工艺和新应用现在都想利用DSP 算法，运用DSP处理器，故成为教学内容。
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第一个问题
什么是数字信号处理？
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一、数字信号处理(DSP) (Digital Signal Processing)
• 凡是利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信 号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切
加工处理运算。
• 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信
1、数字信号处理的经典书籍 麻省理工学院 奥本海姆编著的 《Discrete Time Signal Processing》 ，有中译本《离散 时间信号处理》由西安交通大学出版。现在是第二版。（ 1978年）
2、王世一、程佩清、丁玉美
3、面向工程师的数字信号处理 MATLAB程序、dsp芯片、FPGA电路设计 4.数字信号处理（MATLAB版），Vinay K. Ingle, John G. Proakis. 西安交通大学出版社，2008
数字信号处理理论
1. 数字信号处理概述 2. 离散时间信号分析 3. DFT 4. 快速付里叶变换FFT 5. 数字滤波器(DF)的结构和实现方法 6. IIR DF的设计(无限长单位脉冲响应数字滤波器的设计) 7. FIR DF 的设计(有限长单位脉冲滤波器的设计)
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教材及参考书目