第一章概述V.ppt
数字信号与系统 新视野数字信号处理教程主讲：韦 岗，宁更新 助讲：王一歌 华南理工大学电子与信息学院2011年9月,1/58,信号、系统是什么？数字信号、数字系统是什么？如何进行数字信号处理？数字信号处理有什么用？发展历史课程安排,第一章 概述,2/58,信息世界三基元(物质、能量、信息)之一,物质 物质的属性包括大小，形状，重量等 研究物质属性的基础 几何等数学 物质间的相互转换方法 冶炼等化学,阿基米德，古希腊数学家,阿基米德测皇冠纯度的故事,利用物体在水中排水量的办法确定 物体比重,3/58,基本属性难以确切定义,（公元前287 公元前212）,能量包括动能、势能、热能等 研究能量特性的基础 物理和化学 能量间的相互转换 热能变动能、势能变动能等,牛顿，英国物理学家,牛顿万有引力定律,世界三基元 物质、能量、信息,4/58,(1643-1727),信息 信号是信息的一种具体表现形式,香农，美国数学家,香农信息论,世界三基元 物质、能量、信息,信息论 度量 通信原理 搬运 信号处理 应用,信息内容的不确定性,提出信息的数学描述：,计算机的诞生引出三个主要研究方向,5/58,（1916-2001）,世界三基元 物质、能量、信息（续）,总结,物质,能量,信息,具体 抽象,体现人类对世界认识的逐步深入、科学发展趋势,爱因斯坦质能方程,香农信息论,相互关联,认识过程,6/58,古 中世纪 今,信号的描述方法,直观 信号波形间接 数学表达式 系统模型,7/58,信号、系统是什么？数字信号、数字系统是什么？如何进行数字信号处理？数字信号处理有什么用？发展历史课程安排,8/58,数字信号：时间和幅度上取值均为离散的信号，又称为序列,9/58,连续（模拟）,离散（数字）,求导 求差,信号系统,语音信号,单词Away,256Hz 音叉信号,注意声音与频率的关系,虎鲸的声音(超声),脑电图(EEG),10/58,黑白图像信号,11/58,=,+,+,彩色图像信号,12/58,数字系统举例-音频滤波,G基频,E基频,C基频,和弦CEG,13/58,对于图像（二维信号），低频部分时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。,高频噪声滤除：,数字系统举例-图象滤波,14/58,数字系统举例-图象边沿检测,15/58,信号、系统是什么？数字信号、数字系统是什么？如何进行数字信号处理？数字信号处理有什么用？发展历史课程安排,16/58,数字信号处理是什么？,信息技术革命的基石对各种信号进行采集、存储、传输和分析处理 温度、压力、密度、语音、图像.数字信号处理的核心从一种信号形式变成另一种信号形式数字信号处理与信号与系统有密切的联系,17/58,模拟信号,模拟系统,信号信号,系统系统,连续Fourier变换,Laplace变换,冲激响应,系统信号,信号系统,课程回顾：,信号与系统,侧重模拟信号、系统及其相互关系,18/58,数字信号,数字系统,信号信号,系统系统,冲激响应、信号合成,系统信号,信号系统,数字信号与系统,离散Fourier变换、高(低、带)通滤波、均衡、去噪、探测成像、一维二维,Z 变换,系统辨识信号建模,数字信号处理研究内容,19/58,信号、系统是什么？数字信号、数字系统是什么？如何进行数字信号处理？数字信号处理有什么用？发展历史课程安排,20/58,数字信号,数字系统,信号信号,信号处理的典型应用-从信号到信号,数字,21/58,数字信号处理举例-音频滤波,G基频,E基频,C基频,和弦CEG,22/58,Walkman CD iPod,信号信号：语音存储,语音压缩编码 数码学习机 音频编码 mp3,23/58,数字图像,图像数字化：图像 矩阵数据,像素三原色分解,数字图像的像素分解,信号信号：图像分解存储,24/58,数码照片：每幅图几百万像素,25/58,bmp原始图,3倍Jpeg压缩图,30倍Jpeg压缩图,信号信号：数字图像压缩,26/58,数字影像,信号信号：多媒体存储,Mp4 Avi Divx,27/58,远程成像雷达,香港地区的雷达图像,香港岛,九龙半岛,信号信号：探测成像,时延、幅度,一维二维,28/58,雷达发射,雷达接收,数字信号,数字系统,信号系统,数字,信号处理的典型应用-从信号到系统,29/58,机械转动雷达,相控阵雷达,信号系统：雷达，遥感识别,30/58,Ultrasonix超声研究平台,信号系统：医学超声探测识别,B超,彩超,31/58,指纹识别：机器看“手相”“911”美国入关查指纹 电信校友企业软件,指纹识别器,信号系统：图像识别,32/58,声纹识别声控打字机 数码录音机,菲律宾总统候选人阿基诺枪击案（声纹识别）,信号系统：语音识别,33/58,数字信号,数字系统,系统信号,数字,信号处理的典型应用-从系统到信号,34/58,数字乐队(MIDI),传统音乐乐队（模拟）,系统信号：数字乐团,35/58,特点高清晰度：接近电影的画质逼真的现场感：环绕立体声,服务节目可选多通道的实时节目录像,表演面临挑战：化妆困难,系统信号：数字高清晰度电视,36/58,眼见为实？,虚拟事物,信息采集,眼睛耳朵鼻子,大脑信息处理,真实事物,内心感觉,真实事物,现实,内心,系统信号：虚拟现实,37/58,系统信号：虚拟现实系统,38/58,人类或为上帝,身临其境的汽车设计,系统信号：虚拟驾驶,39/58,登月旅游,系统信号：虚拟旅游,40/58,数字信号,数字系统,数字,通信系统中的 信号系统参数 系统参数信号 信号传输：多 少 少 多,信道传输,41/58,信号处理的典型应用-从信号到系统再到信号,卫星移动通信:铱星 Globalstar 北斗,铱星系统：7766颗星,Motorola 总裁 海岛 度假 卫星电话 全球移动,信息传输：空天通信,太空中的通信：太空互联网（无线电/激光）,42/58,2G 3G LTE,大范围移动通信,信息传输：移动通信,43/58,1983 2000 2008,信息传输：手机变迁,44/58,超宽带（UWB）蓝芽WiFi,信息传输：近距离无线通信,物联网,45/58,警察、出租车调度,出租车GPRS系统,北京警察装备含GPS数字电台,一呼百应,信息传输：集群通信,46/58,导航救援,电波,声波,信息传输：水声通信,47/58,数字信号,数字系统,系统系统,数字,大系统的分解小系统的综合,48/58,信号处理的典型应用-从系统到系统,串联 通信信道均衡并联 音乐播放器的均衡器,信号、系统是什么？数字信号、数字系统是什么？如何进行数字信号处理？数字信号处理有什么用？发展历史课程安排,49/58,18世纪，以蒸汽机为先导的工业革命 肢体19-20世纪，以电器技术为先导的电器产业革命 耳目上世纪50年代起，以电子信息技术为先导信息技术革命 大脑,科学技术发展历程vs人的成长过程,50/58,数字信号处理的历史,Fourier1768-1830,Newton1643-1727,1669 1807 1928,时间,Nyquist采样定理,Fourier分析,Newton发现光谱,法国文革神职人员,理论基础形成期,Nyquist1889-1976,51/58,十月怀胎,技术发展期,1945 1958 1965 1978 1984 2001 2009,时间,第一块IC,集成单芯第一块DSP,数字产品Ipod,电影Avatar,52/58,成长,学习,工作,教授,创作,信号、系统是什么？数字信号、数字系统是什么？如何进行数字信号处理？数字信号处理有什么用？发展历史课程安排,53/58,理论48学时，实验16学时概述信号及其数字化表示数字信号的Fourier分析法数字系统的表示方法数字系统的Z变换分析法基于频率响应的系统参数设计基于信号的系统参数估计,课程内容,54/58,课程的学习方法,数字信号处理应用范围广，颇具趣味性强调基本理论、应用课时少，内容多，注重自学理论联系实际，利用MATLAB进行数字信号处理实践，加深课程理解，增强学习兴趣利用Internet来等扩大自己的知识面和跟踪本门学科的最新发展动态,55/58,课程的参考书目,数字信号与系统新视野数字信号处理教程(试用版)，韦岗、宁更新编著数字信号处理基于计算机的方法(第三版)(中英文版)，Mitra著，电子工业出版社离散时间信号处理，美A.V.奥本海姆，科学出版社,56/58,课程联系老师 宁更新，E_mail:，电话：13560385629;王一歌，E_mail:，电话：15099995181。逸夫科学馆423房,57/58,
