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西电数字信号处理课件 绪论

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《数字信号处理导论》绪论 ppt课件

《数字信号处理导论》绪论 ppt课件

DSP技术已成为人们日益关注的并
得到迅速发展的前沿技术
1. 数字信号处理的任务
任务：从信号中提取出所需要的信息，并将其用于
实际 。
例：
心电监护仪： 内含CPU
用于危重病房（intensive care unit，ICU）的心电 自动监护仪的作用是监护病人的心电状态（同时也包 括其他生理参数，如血压、呼吸等），它应能实时地 显示和存储病人的心电波形，并根据心电图的异常来 自动决定是否给出报警。一个实际的心电监护仪由心 电放大器、A/D 转换器、CPU、显示单元、存储单元、 系统管理软件和心电信号处理软件所组成。
Why digital?
（3）Stability
Analog system：the characteristics of analog
system components, resistors, capacitors and operational amplifiers will change along with temperature, humidity
processor speed.
We still need analog processing
（2）Processing very high frequency signals
Analog system：may process microwave, minimeter-wave, even light wave signals.
生物医学工程
Ultrasound
CT (Computed Tomography)
MRI(Magnetic Resonance Imaging)
Gamma knife
Hearing Aid
Why digital?
数字信号处理 绪论及第1章修改版

数字信号处理 绪论及第1章修改版


一颗红心，N手准备
６.5
为了美好的明天而奋斗
2.数字信号处理的实现方法 软件实现：按照原理和算法，编写程序，在通用计算机上实现。
硬件实现：按照具体的要求和算法，设计硬件结构图，用乘法 器、延时器，存储器以及输入输出设备接口部件实现。
比较二者的优缺点：前者比较灵活，只需改变程序中的参数就 可以改变系统的性能，但运算速度慢，达不到实时处理，适用 范围较窄。后者运算速度快，可达到实时应用处理的要求，但 是不灵活。
在数字信号处理中，序列有下面几种运算，它们
是乘法、加法、移位、翻转及尺度变换。
1.
序列之间的乘法和加法，是指它的同序号的序列
值逐项对应相乘和相加，如图1.2.7所示。
一颗红心，N手准备
６.14
为了美好的明天而奋斗
x3 (n)
x4 (n)
一颗红心，N手准备
图1.2.7 序列的加法和乘法
６.15
为了美好的明天而奋斗
一颗红心，N手准备
６.7
为了美好的明天而奋斗
第1章 时域离散信号和时域离 散系统
1.1 引言 1.2 时域离散信号 1.3 时域离散系统 1.4 时域离散系统的输入输出描述法——
线性常系数差分方程 1.5 模拟信号数字处理方法
一颗红心，N手准备
为了美好的明天而奋斗
1.1 引言
信号通常是一个自变量或几个自变量的函数。如果仅
变系统的因果性和稳定性，以及系统的输入输出描述
法，线性常系数差分方程的解法。最后介绍模拟信号 的数字处理方法。
一颗红心，N手准备
６.10
为了美好的明天而奋斗
得到
1.2 时域离散信号
对模拟信号xa(t)进行等间隔采样，采样间隔为T，
数字信号处理(西电版第三版)ch02_2时域离散信号和系统的频域分析PPT

数字信号处理(西电版第三版)ch02_2时域离散信号和系统的频域分析PPT

Digital Signal Processing
数字信号处理（西电版第三版） ch02_2时域离散信号和系统的频
域分析PPT
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Digital Signal Processing
2.3 时域离散信号的Z变换
在模拟系统中，用傅里叶变换进行频域分析，而拉普拉 斯变换是傅里叶变换的推广，用于对信号在复频域的分 析。在数字域中，用序列傅里叶变换进行频域分析，Z 变换是其推广，用于对信号在复频域中的分析。
n
n 1
n 1
如果X(z)存在，则要求 a 1，z 得1 到收敛域为 。z在收a
敛域中，该Z变换为
X(z)1aa 11zz11 a z1
za
我们将例2.2和例2.3进行比较，两者Z 变换的函数表达式一样，但收敛域却 不相同，对应的原序列也不同，因此 正确地确定收敛域是很重要。
返回
Digital Signal Processing
回到本节
上式右边： 第一项是有限序列的Z变换，收敛域为0 ≤|z|<∞。 第二项为因果序列的Z变换，其收敛域为Rx-<|z|≤∞。
将两个收敛域相与，得到它的收敛域为Rx-<|z|<∞。
如果x(n)是因果序列，即设n1≥0，它的收敛域为 Rx-<|z|≤∞。
返回
Digital Signal Processing
A0 ResXz(z),0 AmResXz(z),zm
回到本节
这样，将上面的两式带入由X(z)展开得到的部分分式中 去，在通过查表（书中表）就能够得到原序列。
但我们知道收敛域不同，即使同一个z函数也可以有 不同的原序列对应，因此根据给定的收敛域，应正确地 确定每个分式的收敛域，这样才能得到正确的原序列。
数字信号处理DigitalSignalProcessingppt课件

数字信号处理DigitalSignalProcessingppt课件

处理系统中集成了几十万甚至更多的晶体 管，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。
17
5. 数字信号处理的应用领域
▪ 语音处理
▪ 语音信号分析 ▪ 语音合成 ▪ 语音识别 ▪ 语音增强 ▪ 语音编码
▪ 图像处理：恢复，增强，去噪，压缩 ▪ 通信：信源编码，信道编码 ，多路复用，数据压缩 ▪ 电视 ：高清晰度电视，可视电话，视频会议 ▪ 雷达：对目标探测，定位，成像
统，其性能取决于运算程序和乘法器的各系数，这些均存 储在数字系统中，只要改变运算程序或系数，即可改变系 统的特性参数，比改变模拟系统方便得多。
15
▪ 可以实现模拟系统很难达到的指标或特性：例如：
有限长单位脉冲响应数字滤波器可以实现严格的线性相位； 在数字信号处理中可以将信号存储起来，用延迟的方法实 现非因果系统，从而提高了系统的性能指标；数据压缩方 法可以大大地减少信息传输中的信道容量。
▪ 由一维走向多维，像高分辨率彩色电视、雷达、
石油勘探等多维信号处理的应用领域已与数字信 号处理结下了不解之缘。
22
各种数字信号处理系统均几经更新换代：在
图像处理方面，图像数据压缩是多媒体通信、影 碟机(VCD或DVD)和高清晰度电视(HDTV)的关键 技术。国际上先后制定的标准H.261、JPEG、 MPEG—1和MPEG—2中均使用了离散余弦变换 (DCT)算法。近年来发展起来的小波(Wavelet)变 换也是一种具有高压缩比和快速运算特点的崭新 压缩技术，应用前景十分广阔，可望成为新一代 压缩技术的标准。
5
▪ 信息科学
▪ 信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利 用的一门科学。
▪ 信号
数字信号处理教案(22讲) (1)精选全文完整版

数字信号处理教案(22讲) (1)精选全文完整版

进一步深入理解模拟、数字信号，模拟、数字系统的关系；
进一步深入理解连续傅立叶变换、序列的傅立叶变换、离散傅立叶级数、离散傅立叶变换之间的关系；
进一步深入理解傅立叶变换、拉普拉斯变换、Z变换之间的关系。
授课类型（请打√）：理论课√ 讨论课□ 实验课□ 练习课□ 其他□
教学方式（请打√）：讲授√ 讨论□ 指导□ 其他□
教学资源（请打√）：多媒体√ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其他□
作业布置（讨论、思考题、书面作业）：
习题一（P26）：5（4、5、6）、6（2）、8（2、3）、12
参考资料（含参考书、文献等）：
熟悉序列的概念和表示方法；掌握序列的基本运算；掌握常用的时域离散信号；
理解序列的基本性质。
教学内容（包括基本内容、重点内容和难点）：
基本内容：数字信号处理的概念、特点和应用；该课程的学习任务和学习方法；
序列的基本概念；序列的基本运算；典型序列；序列的基本性质；
重点：数字信号处理的特点和应用；
序列的基本运算和基本性质。
分析并推导序列的傅立叶变换的计算公式。
分析序列傅立叶变换的基本性质，为学习离散傅立叶变换打基础。
其中：复习10分钟，授新课83分钟，安排讨论5分钟，布置作业2分钟
授课类型（请打√）：理论课√ 讨论课□ 实验课□ 练习课□ 其他□
教学方式（请打√）：讲授√ 讨论□ 指导□ 其他□
教学资源（请打√）：多媒体√ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其他□
作业布置（讨论、思考题、书面作业）：
习题二（P63）：1（2、3、6、7）、2、4
参考资料（含参考书、文献等）：
[1]Signals & Systems (Second Edition)PDF格式
《数字信号处理引言》PPT课件

《数字信号处理引言》PPT课件

的应用、信号的频率分析、LTI系统的频域分析、信 号的采样与重建、离散傅里叶变换的特性及应用、 快速傅里叶变换算法、离散时间系统的实现、数字 滤波器设计。 后4章介绍了高级数字信号处理，包括多速率数字信 号处理、线性预测和最优线性滤波器、自适应滤波 器以及功率谱估计。 附录A介绍随机数发生器，附录B摘录了用于线性相 位FIR滤波器设计的转换系数表。最后，作者还给出 了参考书目及精选习题答案。
本课程的目的是介绍一些数字信号处理基本的 分析工具和相关的技术。
主要介绍离散时间信号、系统和现代数字处理 的基础知识，以及它们在电子工程、计算机工 程和计算机科学等专业方面的应用。
精选ppt
5
主要内容
本书共分为14章及2个附录.
前10章讲述了基本数字信号处理知识，依次为:绪论、
离散时间信号与系统、 变换z 及其在LTI系统分析中
把数字信号处理系统中用程序实现的数学方 法叫做算法。讨论用软件或硬件的方法来实 现对信号的处理。
数字信号处理的关键问题就是找到高效、快 速、容易实现的算法来解决诸如滤波、相关 和频谱分析等一系列的问题。
精选ppt
18
1 数字信号处理系统的基本组成
科学和工程领域的大多数信号在本质上都是模拟的，即信号 所对应函数中的变量是连续变化的，变量的取值范围也是连 续区间。
主要内容(B)
第3章介绍 z 变换，包括双边 z 变换和单边z 变换，并给出了确定逆z 变换的方法。论述 了在LTI系统的分析过程中如何使用 z 变换， 证实了系统的重要特性都与 域特z 征有关，
如因果性和稳定性。
第4章论述频域中的信号分析。描述了连续时 间信号和离散时间信号的傅里叶级数和傅里 叶变换。
近似地表示
一段语音信号:
数字信号处理 【西安电子科技大学出版社】

数字信号处理 【西安电子科技大学出版社】


第2章 时域离散信号和系统的频域分析
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
结论：共轭对称序列的实部是偶对称序列(偶函数) 而虚部是奇对称序列(奇函数)
结论：共轭反对称序列的实部是奇对称序列(奇函数) 而虚部是偶对称序列(偶函数)
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
k
1e 4
1
e
jk 4 j k
j k j k
e 2 (e 2
j k j k
j k
e 2 )
j k
1 e 4 e 8 (e 8 e 8 )
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
j 3 k
e8
sin
2
k
sin k
8
其幅度特性
~
X
(k)
如图2.3.1(b)所示。
第2章 时域离散信号和系统的频域分析 图 2.3.1 例2.3.1图
X (e jT ) Xˆ a ( j)
1 T
k
Xa(
j
jks )
1 T
k
Xa
j
2 k
T
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
2.5.3 逆Z变换
已知序列的Z变换及其收敛域， 求序列称为逆Z变 换。 序列的Z变换及共逆Z变换表示如下：
X (z)
x(n)zn, Rx z Rx
式中a, b为常数
3. 时移与频移
设X(e jω)=FT［x(n)］， 那么 FT[x(n n0 )] e jn0 X (e j ) FT [e j0n x(n)] X (e j(0 )
(2.2.8) (2.2.9)
第2章 时域离散信号和系统的频域分析
西电丁玉美版数字信号处理课件(完整版) (2)

西电丁玉美版数字信号处理课件(完整版) (2)


• • ••-7 -5 • • •• 0 3 •4 • ••7 8 X~ (k )
11 • • •• n
•
•
•
••
••
••
••
•
• 0 1 2• 3 •4 5•6 7
•••
k
k= 0
1
2
34
5
6
7
8…
X~(k) 4.00 2.61 0 1.08 0
1.08
0
2.16 4.00 …
思考：
对x(n) RL (n)以N为周期延拓得到的周期序列
～
x(n)的傅立叶级数是
～
X
(k
)
e
j(
(
L 1) k
N
)
sin(kLN ) sin(k N )
2.3.2 周期序列的傅立叶变换表达式
模拟系统中，xa (t) e j0t 的傅立叶变换
X a ( j) FT [xa (t)] e j0te jt dt 2 ( 0 )
时域离散系统，对于 x(n) e j0n，其傅立叶变换为
§2.3 周期序列的离散傅立叶级数及傅立叶变换表达式
2.3.1 周期序列的离散傅立叶级数
一、周期序列不能作FT变换
~x (n) ~x (n kN) N: 最小整数， k:任意整数
周期序列在整个n=(-∞,+∞)上
~x
(
n)
=
∞
n
将 ~x (n) 展成傅立叶级数
~x (n)
j 2 kn
ake N
••
••
••
••
• • • 0 1 2• 3 •4 5•6 7
•••
k
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不同的信号形式：
心电图 图像 声音
脑电波
绪论0.1 绪论0.1
数字信号处理的基本内容
☆ 模拟信号的预处理 ☆ 模拟信号的时域采样与恢复 ☆ 时域离散信号与系统的分析 ☆ 数字信号处理中的快速算法 模拟滤波器和数字滤波器分析、 ☆ 模拟滤波器和数字滤波器分析、设计与实现 ☆ 多采样率信号处理技术
绪
信号：携带信息的函数。 信号
论
信号分类：确定性信号、随机信号 信号分类 数字信号：信号幅度、时间变量均取离散值。 数字信号 数字信号处理：利用计算机或专用数字处理设备采用数值 数字信号处理 计算的方法对信号进行处理。 数字信号处理包括：数据采集、运算、变换、分析、综合 数字信号处理包括 、滤波、估值、识别 本课程讨论：确定性数字信号处理(时域、频域 频域)的各种基本 理论、概念、方 法、实现和应用
返 回
绪论0.3 绪论0.3
数字信号处理的主要优点
主要优点： 主要优点 ◆ 灵活性好：可编程、自适应、功能复用（时域、频域） ◆ 稳定可靠：数值运算无阻容元件温度效应，无阻抗匹配问题 ◆ 处理精度高：精度有数字系统字长决定，二进制无噪声 ◆ 便于加解密：数值运算完成复杂加解密算法 ◆ 便于大规模集成化、小型化：数字集成电路 ◆ 便于自动化、多功能化：嵌入式、多媒体技术 ◆ 可以实现模拟系统无法实现的复杂处理功能：解卷积、时分复 用、严格线性相位、图像特技等 应用广泛： 应用广泛： 通信 雷达 人工智能 模式识别 航空航天 图像处理等
数字信号处理
——原理、实现及应用 ——原理、 原理
课程介绍
绪论 时域离散信号与系统（ch1） 时域分析数学方法 时域离散信号和系统的频域分析（ch2） 离散傅里叶变换DFT（ch3） 频域分析数学方法 快速傅里叶变换FFT（ch3） 数字滤波器的基本概念及一些特殊滤波器（ch5） 无限长单位脉冲响应（IIR）数字滤波器设计(ch6） 数字滤波 器设计 有限长单位脉冲响应（FIR）数字滤波器设计(ch7) 模拟信号数字处理（ch4） 系统应用、实现 时域离散系统的实现（ch8） 多采样率数字信号处理（ch9） 语音应用 数字信号处理应用举例（ch10）
返 回
工程实现：数字信号处理系统框图 工程实现：
x (t )
x(n)
x[n]
y[n]
y(n)
y(t)
返 回
理论设计： 理论设计：时域离散信号处理系统理论模 型
x (t )
x(n)
y ( n)
y (t )
返 回
理论设计
工程实现
根据指标要求，运用时域离散线性时不变系统分 析与设计理论，设计对应的时域离散系统理论实 现。 反复仿真、分析、修改理论设计，达到理论设计 要求。 根据工程实现对信号处理精度的要求，选取合适 的量化位数，对设计的离散信号和时域离散系统 参数进行量化，得到工程实现的数字系统。 对得到的数字系统及参数进行反复的仿真、分析、 修改，达到工程设计精度要求。
返 回
绪论0.2 绪论0.2
数字信号处理的实现方法
软件实现： 软件实现 在通用计算机上编写程序实现各种复杂的处理算法。 硬件实现： 硬件实现 采用加法器、乘法器和延时器构成的专用数字网络，或 用集成电路实现某种专用的信号处理功能。 软硬件结合实现： 软硬件结合实现 依靠通用单片机或数字信号处理专用单片机（DSP）的 硬件资源，配置相应的信号处理软件，实现工程实际中 的各种信号处理功能。