绪论 信息工程学院数字信号教材.pptVIP

数 字 信 号 处 理 Digital Signal Processing; 1980年以来，大规模集成电路（VLS-IC）制造技术的发展，结合DSP理论研究的深入，已开发出五花八门的数字信息系统与应用设备。 移动通信（语音，图像，视频），定位，数据网络，智能控制等等基于处理器的信号处理方式。; 信号处理：就是将记录在某种媒体上的或现场采集到的信号进行加工，提取出有用信息的过程。是对现实物理信号进行采集、变换、分析、综合、估值、识别等各种过程的统称。 借助计算机进行数值计算来实现以上的目的。达到对信号的加工，可以增强信号或去除干扰等，获得信号所携带的有用信息。 ;一、从模拟信号到数字信号;3、模拟信号Analog Signal:是连续时间信号的特例，亦可泛指。它同时在时间与幅度上均连续(光滑波形)。理想方波严格说不属此类。 4、离散时间信号Discrete Time：时间上不连续，仅考虑某些特定时刻，但这些时刻所对应的信号幅度的取值是连续量（即幅值可为任意数），通俗称之为序列。 5、数字信号 Digital Signal：不仅信号自变量是特定时刻或序号，信号在幅度上也量化成有限个特定数值。因此，它时间和幅度均不连续。能用计算机表达的序列必定是这一类。; Digital TO Analog：模拟化;为什么要数字信号处理方式？ 采用数字系统完成信号改造的任务，它具有数字系统的一些共同优点。 例如：高抗干扰、可靠性强，便于大规模集成等。除此以外，与传统的模拟信号处理方法相比较，它还具有以下一些明显的优点：;1、精度高;;例如： 有限长单位脉冲响应数字滤波器(FIR-DF)可以实现严格的线性相位系统 在数字信号处理中可以将信号存储起来，用延迟的方法来实现非因果系统，从而达到提高系统的某些性能指标； 数据压缩技术可大幅度减少数据量。; 利用庞大的存储单元数量，可以存储二维的图像信号或多维的阵列数字信号，实现二维或多维的滤波及谱分析等。;（1）增加了系统的复杂性。它需要模拟与数字之间相互的接口以及比较复杂的数字电路运算系统。 （2）应用的频带范围受到限制。主要是A/D转换器的采样频率的限制。 （受 Shannon 采样定理 约束） ;（3）系统的功率消耗比较大。数字信号处理系统中集成了几百万甚至更多的晶体管，是有源器件，而模拟信号处理系统中大量使用的是电阻、电容、电感等无源器件。随着系统的复杂性增加这一矛盾会更加突出。 如当前的CPU，都要加冷却风扇，200W，笔记本散热底板发烫。智能手机耗电大。而模拟收音机或手机耗电就要少得多。;三、技术发展特点;(2)由低频走向高频 模数转换器A/D的采样频率（变换速度）现已高达数百兆赫（x00MHz）。 12MHz的采样率已可以将视频信号（带宽6MHz信号）(以8位12MHz采样＝96Mb/s)甚至更高频率的其它信号，进行数字化后送入计算机处理和运算。;(3)由一维走向多维信号 高分辨率彩色电视HDTV、雷达、石油勘探等多维信号处理的应用领域已与数字信号处理技术分不开，而且也越来越依赖。如TD手机的使用者，现在的3G。;（4）各种数字信号处理系统均几经更新换代; 近年来发展和应用广泛的小波(Wavelet)变换算法也是一种具有高压缩比和快速运算特点的崭新的数据压缩技术，应用前景十分广阔，成为新一代压缩技术的标准。; 在机械制造中，基于 FFT算法的频谱分析仪已用于振动分析和机械故障诊断. 在医学中，使用数字信号处理技术对心电(ECG)和脑电(EEG)等生物电信号作分析和处理。还有熟知的彩色B超、核磁共振MR成像,螺旋CT，放射PET等等的图像信号处理。; 数字音频广播(DAB)，视频传送(机顶盒) ，谷歌定位和街景，广泛地使用了数字信号处理技术，包括数码相机，MP3，PS2等等。 可以说，数字信号处理技术已在信息处理领域引起了一次技术革命，得到了广泛的关注和高度的重视，进入了所谓的全球数字化生活时代。 从集美软件园3期的百亿规模，就可看到基于网络和数据处理的发展势头。 ;五、数字信号处理系统的实现; 软件实现是采用一台通用的数字计算机运行数字信号处理程序。 优点：经济，一机可以运行多个程序； 缺点：处理速度慢，这是由于通用数字计算机的体系结构并不是为某一种特定算法而设计的，通常没有配备特殊功能的指令。; 在许多非实时的应用场合，均可以采用软件实现方法。 例如，处理一盘混有噪声的录像(音)带，我们可以将图像(声音)信号转换成数字信号并存入计算机，用较长的时间一帧帧地处理这些数据。处理完毕后，再实时地将处理结果还原成一盘清