数字信号处理杨毅明概述.ppt

1,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。,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x(n)的平均值（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。,第1章,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，在对信号 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。,又如一张磁悬浮列车车厢的照片（左图），由于保存不慎，年久发霉（中图），手工除霉、临摹、重新拍照都不是修复的最好办法。 若将照片看作许多小点组成，对发霉照片的小点进行计算，产生新的小点，它们就可构造一张新照片（右图）。计算的方法有平均法、中值法等。中值法是：对每个小点及周围部分点的数值按大小排列，取其中间值作为新小点的值。,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，这种系统称为滤波器。 根据相关函数、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。,第2章,第3章,第4章,频谱分析的基本公式很复杂，有的地方用z变换取代它，可以带来意外的惊喜。傅里叶变换是频谱分析的理想公式，稍作修改就可得到实用的离散傅里叶变换。 离散傅里叶变换具有实用意义，不过需要数字计算才能实现；若直接按定义计算，需要很多加法和乘法。快速傅里叶变换告诉我们，可以上百倍地减少离散傅里叶变换的计算量。这为数字信号处理从理论走向应用铺平了道路。 从信号中提取有用内容，就像从众多正弦波中取出有用成分，专业上称这种做法为滤波。滤波的系统称为数字滤波器，从信号流动来分，它有两种结构：无限脉冲响应滤波器，有限脉冲响应滤波器。,第5章,第6章,设计滤波器就像设计如何从 众多求职者中招聘对路的人才。 设计无限脉冲响应滤波器，可先设计模拟滤波器，然后用数学公式转变为数字滤波器；也可用z变换的零极点图来设计，或以理想滤波器和实际滤波器的误差为标准进行设计。 设计有限脉冲响应滤波器，可从无穷长的序列中截取一段获得，也可对标准滤波器的频谱采样获得，还可以根据理想滤波器和实际滤波器的误差来设计。,第7章,第8章,数字信号的数字越多，越能贴近它所表示的真实信号，但也带来了存储量和计算量越大的缺点。提高效率的方法就是在不同的场合使用不同的采样率。转换采样率也有诀窍，叫做抽取和内插。 把数字信号处理付诸应用，可采用通用计算机，或专用集成电路、可编程集成电路。不过事先要考虑成本，这就需要考虑实际的计算速度和数字精度。 由浅入深的三个应用实例，为你充实数字信号处理的理论。这三个实例是：两人合唱的数字音效处理系统，,第9章,第10章,小轿车车厢内的噪声消除系统， 数字蜂窝电话系统。,通过344349页的五个试验，你可以更好地将数字信号处理的理论和实践有机结合。这五个试验是：测量人耳辨别回音的最小时间，观察一句话的频谱特点，双音多频的通信，滤除心电图信号中的电网干扰，软件无线电的通信。 书末的3