数字信号处理绪论部分.ppt

数字信号处理Digital Signal Processing(DSP),教科书：数字信号处理教程（第三版）程佩青 清华大学出版社公共邮箱密码:dsp123456,参考书1.数字信号处理 美A.V奥本海姆 R.W.谢弗编 科学出版社2.数字信号处理-理论、算法与实现 胡广书 清华大学出版社3.基于Matlab的系统分析与设计-信号处理 楼顺天 李博菡 编著 西安电子科大出版社4.数字信号处理 刘益成编著 电子工业出版社,讲授内容1.绪论2.Z变换3.离散时间信号分析(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),绪论,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)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、使它成为教学内容。,一、数字信号处理(DSP)(Digital Signal Processing),定义：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/加工处理运算。包括滤波、检测、参数提取、频谱分析等。对于DSP 狭义：理解为Digital Signal Processor 数字信号处理器。广义：理解为Digital Signal Processing（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(复习),信号是传载信息的函数，在数学上表达为一个或者几个变量的函数。例如：语音信号为时间t的函数，图像信号为二元函数f(x,y)，函数值为灰度。为了便于处理，通常使用传感器把这些真实世界的物理信号-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),2.信号分类,时域连续信号和时域离散信号模拟信号和数字信号确定性信号和随机信号,时域连续信号和时域离散信号,时域连续信号：时间上连续，幅度上可以连续也可以离散。时域离散信号：时间上离散（通过对一个时域连续信号取样而得到），幅度连续。,模拟信号和数字信号,模拟信号：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（量化）。,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。例如直流信号仅用一个参量可以描述。正弦波信号可用幅度、频率和相位三个参量来描述。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性地预测。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。,3.信号处理：是研究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。由于模拟信号难以做到高精度，可靠性差，不灵活，随着大规模集成电路和数字信号处理技术的成熟和发展，用数字方法处理信号（即数字信号处理）已取代模拟信号处理。,二、数字信号处理的学科概貌1.数字信号处理的产生在国际上一般把1965年由Cooley-Turkey提出快速付里叶变换(FFT)作为数字信号处理这一学科的产生。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。,2.数字信号处理领域的理论基础,数字信号处理的基本工具：微积分，概率统计，随机过程，高等代数，数值分析，近世代数，复变函数。数字信号处理的理论基础：线性移不变(LSI)系统理论，离散付里叶变换(DFT)。,3.数字信号处理是一些学科的理论基础,在学科发展上，数字信号处理又和最优控制，通信理论，故障诊断等紧紧相连，成为人工智能，模式识别，神经网络，数字通信等新兴学科的理论基础。,三、数字信号处理系统的基本组成,讨论数字信号处理系统,模拟,(1)前置滤波器将输入模拟信号中高于某一频率(称折叠频率，等于抽样频率的一半)的分量加以滤除，使进入A/D中的信号在某一频率范围内。(2)A/D变换器由模拟信号产生数字信号。每隔T秒(抽样周期)对模拟信号进行采样，采样后的信号称为离散信号。A/D变换器将采样值变换成数字信号（即进行量化），变成数字信号。,(3)数字信号处理器(DSP)对输入的数字信号x(n)进行变换，加工处理得到输出信号y(n).(4)D/A变换器将数字信号y(n)变成模拟信号，这些模拟信号在时间 上的幅度等于序列y(n)中相应数码所代表的数值。(5)后置滤波器滤除掉不需要的高频分量，形成平滑的模拟输出信号ya(t).,