数字信号处理第一讲.ppt

1,共48学时 考核方式：平时40% ，期末考试60%,2,1.绪论-DSP的发展和应用 2.离散时间信号与系统分析（第二章） 3.离散傅里叶变换DFT(第三章） 4.快速傅里叶变换FFT（第四章） 5.数字滤波器(DF)的结构和设计（第五章）,课程内容,3,参考书,数字信号处理-基于计算机的方法 Mitra，电子工业 数字信号处理教程(第二版） 程佩青，清华大学 基于MATLAB的系统分析和设计-信号处理 楼顺天著，西安电子科技出版社 科技文献,4,理解基本概念、基本理论和分析方法 适当练习，并利用MATLAB进行数字信号处理实践；加深理解，增强学习兴趣 利用网络扩大知识面和跟踪本学科最新发展动态,温馨提示,5,第一章 数字信号处理,历史事件 20世纪60年代，信息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 主要标志： 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。,Digital Signal Processing,6,定义：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，达到提取有用信息的目的。 例如：滤波、检测、增强、估计、识别、谱分析等 理解DSP 狭义：数字信号处理器 Digital Signal Processor 广义：数字信号处理技术 Digital Signal Processing,7,一、信号的特征和分类,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)：时间连续、幅度连续 数字信号(Digital Signal)：时间和幅度都离散(量化) 数字信号可用一序列的数表示，而每个数又可表示为二进制码的形式，适合计算机处理。,8,一维(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：,单词Away,256Hz 音叉信号,9,图像信号： 黑白图像：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,彩色图像：三通道二维信号,10,按自变量与函数值的取值形式不同分类,量化,离散,数字信号,连续,离散,离散时间信号,连续/ 离散,连续,连续时间信号,幅度,时间,11,处理信号加以变换以达到要求的物理设备,模拟系统：精度不高，受环境影响较大，可靠性差，不灵活 数字系统：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,二、系统,12,前置取 样滤波,A/D 变换器,数字信号 处理器,D/A 变换器,模拟 滤波器,模拟,xa(t),模拟,ya(t),x(n),y(n),数字信号处理系统的基本组成,采样量化,转换为模拟电平,ADC,DAC,DSP,13,(1)前置取样滤波器,滤除输入信号xa(t)中高于某一频率的分量,t,xa(t),0,14,抽样,量化,数字信号,每隔T秒取一次xa(t)的 幅度,采用有限位二进制码,时间量化，幅度量化,(2) A/D变换,T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,离散时间信号,15,(3)数字信号处理,按照预定要求，加工处理得输出信号y(n),(4)D/A变换,数字信号模拟信号，脉冲间隙插值，产生波形。,(5)后置滤波器,滤除不需要的高频分量 得模拟信号ya(t),16,三、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：信号中所含频率分量的描述，幅谱、相谱,17,对于图像，低频部分为图像中变化缓慢的部分，高频部分对于边缘或突变部分。,数字滤波举例,18,和弦CEG,19,数字滤波,数字滤波可以便捷地改变信号的特性。 滤波器通过一些信号频率，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。,20,语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等。 图像/图形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。 军事：保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、全球定位、跳频电台、搜索和反搜索等。 仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。 自动控制：控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。 医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。 家用电器：数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等。,DSP的典型应用,21,数据信号处理的特点,优点：,1.精度高 2.可靠性高 3.灵活性大 4.易于大规模集成 5.时分复用,1.需要模数转换 2.受采样频率限制，处理频率