《信息与通信工程专业英语课文翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信息与通信工程专业英语课文翻译（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一课 现代数字设计及数字信号处理课文 A: 数字信号处理简介1. 什么是数字信号处理？数字信号处理，或DSP，如其名称所示，是采用数字方式对信号进行处理。在这种情况下一个信号可以代表各种不同的东西。从历史的角度来讲，信号处理起源于电子工程，信号在这里意味着在电缆或线或者也有可能是在无线电波中传输的电子信号。然而，更通用地说，一个信号是一个可代表任何东西-从股票价格到来自于远程传感卫星的数据的信息流。术语“digital”来源于“digit”，意思是数字（代可以用你的手指计数），因此“digital”的字面意思是“数字的，用数字表示的”，其法语是“numerique”。 一个数字信号由一串数字
2、流组成，通常（但并非一定）是二进制形式。对数字信号的处理通过数字运算来完成。数字信号处理是一个非常有用的技术，将会形成21世纪的新的科学技术。数字信号处理已在通信、医学图像、雷达和声纳、高保真音乐产生、石油开采等很广泛的领域内引起了革命性的变革。这些领域中的每一个都使得DSP技术得到深入发展，有该领域自己的算法、数学基础，以及特殊的技术。DSP发展的广度和深度的结合使得任何个人都不可能掌握已发展出的所有的DSP技术。DSP教育包括两个任务：学习应用数字信号处理的通用原则及学习你所感兴趣的特定领域的数字信号处理技术。2. 模拟和数字信号在很多情况下，所感兴趣的信号的初始形式是模拟电压或电流，例如
3、由麦克风或其它转换器产生的信号。在有些情况下，例如从一个CD播放机的可读系统中输出的信号，信号本身就是数字的。在应用DSP技术之前，一个模拟信号必须转换成数字信号。例如，一个模拟电压信号，可被一个称为模数转换器或ADC的电路变换成数字信号。该转换器产生一系列二进制数字作为数字输出，其值代表每个采样时刻的输入模数转换设备的电压值。3. 信号处理 通常信号需要以各种方式处理。例如，来自于传感器的信号可能被一些没用的电子“噪声”污染。测心电图时放在病人胸部的电极能测量到当心脏及其它肌肉活动时微小的电压变化。信号也常会被来自于电源的电磁干扰所影响。采用滤波电路处理信号至少可以去掉不需要的信号部分。如今
4、，对信号滤波以增加信号的质量或抽取重要信息的任务越来越多地由DSP技术完成而不是采用模拟电路完成。4. DSP的发展和应用数字信号处理的发展起源于60年代大型数字计算机进行数字处理的应用，如使用快速傅立叶变换（FFT）可以快速计算信号的频谱。这些技术在当时并没有被广泛应用，因为通常只有在大学或者其它的科研机构才有合适的计算机。由于当时计算机很贵，DSP仅仅局限于少量的非常重要的应用。先驱们的探索工作主要集中在4个关键领域：雷达和声纳，用于保卫国家安全；石油开采，可以赚大量的钱；空间探索，其中的数据是不能重复产生的；及医学图像，可以救治生命。20世纪80年代到90年代个人电脑的普及使得DSP产生
5、了很多新的应用。与以往由军方或政府的需求驱动不同，DSP突然间由商业市场的需求驱动了。任何认为自己能在这个飞速发展的领域赚钱的人都会立即成为DSP供应商。DSP通过在移动、CD播放器及语音邮件等产品中应用进入了公共应用领域。这些技术革命是自上而下发生的。在20世纪80年代早期，DSP是电子工程专业的研究生课程，10年后，DSP成为了本科生课表中的一部分。今天，DSP是很多领域的科学家及工程师需要掌握的标准技能。DSP可以与以前的电子技术的发展相类比。在电子工程领域，几乎每个科学家和工程师都具有基本的电路设计背景。否则，他们将在技术界落伍。DSP的将来也会如此。DSP已在科学及工程的许多领域掀起
6、了变革。其中的一些扩展应用如图1所示。5. 数字信号处理器(DSPs)20世纪70年代后期及80年代前期微处理器的出现使得DSP技术在更广泛的范围内应用成为可能。然而，通用的微处理芯片，如Intel的X86系列用于对数字敏感的DSP应用并不理想，在20世纪80年代，DSP变得越来越重要，这导致了很多主要的电子元件制造商（如德州仪器, ADI及摩托罗拉等）开始重视开发数字信号处理器芯片一种专用的微处理器，具有专为数字信号处理需求操作而设计的系统结构。（这里要注意的是，DSP的缩写可指数字信号处理，这个术语表示广泛应用的用于数字化地处理信号的技术，或者数字信号处理器，一种特殊的微处理芯片）。与通用
7、的微处理芯片一样，一个DSP是一个可编程设备，具有私有的指令码。DSP芯片每秒可以执行上百万次的浮点数运算，像其它更广为人知的通用微处理器一样，更快更强大的DSP在不断地出现。DSPs可以被嵌入到其它通常包括模拟和数字电路的复杂片上系统设备中。 空间：空间图像增强；数据压缩；通过空间探索进行智能传感分析医学：诊断图像（CT，MRI，超声波及其它）；心电图分析；医学图像存储/恢复闭商业草：缓多媒杰体展齿示的焰图像晕和声泛音压冷缩；臂电影逗特效补；视赤频会假议孝DS陡P 饱险灾：语曾音及抽数据谈压缩撞；去熊回声南；信猜号复不用滤森波段军事刺：雷誓达；平声纳喉；军泰火指棍挥；枣安全京通信汗工业谢：石
8、杂油和予采矿絮预测壶；过虏程监慢视/别控制忧；非刃破坏阔性测归试；坑CA荣D设伸计工翁具乏科学搁：地蚕震记看录及麦分析甘；数猜据采监集；内频谱士分析肤；仿券真和窝建模迅图1饥 D洁SP政的应肝用领依域鼓虽然敞DS点P技顶术所开依赖榆的一元些数胖学理缎论，起如傅已立叶涛变换室及希闪尔伯伐特变任换、卵数字授滤波押器设愈计及线信号蜻压缩怪等，利可能疲相当狱复杂技，而蛋实际剃中实筹现这配些数拾字运茫算的应技术涛却非抵常简询单，搅其包耐括的贷主要机运算抚可由悉一个寻廉价亭的具摊有加竿减乘受除功晓能的懒四则乒运算知器实浆现。抽DS劳P芯很片的对结构微设计印使得骨这些咏运算网的速偷度快损得不斑可思洞议，胜每
9、秒见钟可罚处理婚上亿光次的练采样凤值，题从而违具有家实时姑性：剃也就吐是说庸，当魔其处捉理一撇个信吹号时柿，使旺之像篮刚刚黎采样规并输灰出一田样具统有实级时性哀。如茧一个述扬声鉴器或网一个鸽视频宾显示套。以秋前所影提到狮的所杏有的笋DS偏P的秤应用这实例祝，如资硬盘阴驱动茫器和尾移动寸等，都怎需要夏实时脚操作缸。猜主要凶的电辈子元谎件制终造商怠都在鲜DS拢P技略术领土域大嫌量投朴资。夫因为品他们去发现健在具惑有大抹规模看市场顷的应廊用产井品中水，D习SP姐芯片喘在全望世界垦电子伙设备但中占俭了很朝大的庆比例来。现落在每喉年的敬销售佣额在抓10缴亿美朵元左窗右，荒并且免看来葬会持讲续快碰速增蔬长
10、。6. 旱DS培P的棵深度洪如同仗你从梳每个牙应用据中所椅注意悄到的拦一样牧，D座SP顽是非参常交纺叉的恋学科冷，依浊赖于示许多讨相邻抚领域状的技趁术工吸作。购如图踏2所含示。维DS镰P与热其它重技术串学科宾之间横的边究界不糠是非芹常精陵确或刮明确决定义倾的，强而是陡非常贷模糊愚或相氏互重折叠的层。如痕果你乓想精映通D滔SP种，就脾需要让同时练学习更相关隐的科绵学、击工程坏及数妖学领脂域的违知识释。推图2作.数巨字信薯号处血理与煤其它法领域园具有华模糊传及重轨叠的旷边界7. 衰DS卵P影猪响的鸽领域矛1）狱电信系DS盏P在漆很多梯领域蓬对电聚信工色业具吃有革念命性毙的影部响：震信号努音调盲的产
11、卧生和点检测斧、频共带搬储移、骡滤波火以去轨除电施源噪值声等系。这作里将辰要讨灭论来违自电酷话网企的三错个特扎例：受复用想、压绢缩及烈回声饱控制滋。(1) 复用彻篮灰世界训上大袋约有距10夺亿部拼倍。只蝶要按芽下很择少的着一些桥按钮匀，交鸽换网碑允许痰其中呜的一啄部与完任何竿别的灿米在几虚秒之姜内连喜接。鹊这项解工作特的复钻杂性惩是人裕脑所骑不能迟想象犹的。别直到姑20痛世纪晒60临年代嚼，两酱个电指话之案间的共连接扑还需梳要将税模拟克话音筑信号掠通过帆机械债开关铁及放素大器员进行服传送济。一祖个连忍接需圆要一拾对线蚀。相炊比较遥而言药，D销SP序将音想频信暴号转理换成莲一串闸数字拘信号漠流。
12、双由于活比特捆流可辰以很可容易占地被砌混放松在一扫起并凡且事患后可词以分匪开，恶因此匠，许麦多路礼话音泪可以露在一敞条信煎道上暴传输磨。该丽技术岭称为成复用搁。(2) 压缩背烧袜当以裹80冠00贵个采计样值撒/秒拔的速石度对厘一个暑话音碍信号段进行革数字朋化时米，大陶多数倘的数堵字信险息是项冗余乏的。无也就常是说轮，由野一个款采样肆携带屡的信特息与腔其相引邻采扫样在毕很大慈程度幼上是姑重复善的。住很多会DS摄P算艰法用粪于将廊数字榆化的杆语音腹转换扯成需姐要较章少的伸bi鲁ts既/s祸ec铅的数祝据流棵，这固称为侄数据粘压缩扭算法景。对梁应的誉解压收缩算悄法用册于将胀信息请恢复筝成其弊原始遮形
13、式拴。这劳些算鸡法根月据压顾缩比锄及最书后的得话音挣质量辫来区烛分优烈劣。饶通常夫来说笛，这坊些算首法可给以使瘦数据斩率从维64晚kb郊/s件ec虾减少承到3室2k算b/震s而枪不会欢导致旧话音取质量搅的损疏失。(3) 牲回声胶控制河回声奔是长任距离校督连接臂中的触一个卧严重扰的问乳题。物当你辩对一灯个电葡话讲叉话时抖，一从个代构表你童声音睡的信汤号会豪被传妙输到宵所连络接的紧接收泥端，仿而其碎中的车一部晒分会犯以回拜声的密形式己返回率。如利果连智接只肚有几含百米鸡，收群到回剂音的旷时间辟间隔尚仅有低几毫至秒。鲜人的墙耳朵磨习惯稻于收既到这吊么短阳时间录延迟由的回定声，享连接至听起伸来相妇当正
14、吨常。缺当距脂离增岛大时茅，回挖声会酸变得鞋非常厌惹人扎注意君并且质让人叉无法念忍受具。洲服际通业信的踏回声率间隔谊可达帜几百加毫秒效，这苍是相使当让脾人讨她厌的端。数职字信肥号处温理技栽术通粉过测坡量返快回信惨号，恋并产缴生一驳个相干应的程相反良信号元以抵倒消这宇些令颗人讨燕厌的净回声明来处煮理这铸类问芳题。唱同样殿的技首术还洲用于咏令使位用话估筒的阅人能挥边听猫边说助而不乔会觉旁得有钞回音即。这燥也可椅用于崇通过件产生锦数字州相反某噪音挽来减腥少环烟境噪于音。2） 烫语音挺处理赞人类依的两走个最渠基本送的感稿观是俘视觉镜和听脸觉。诞相应肠地，送许多集DS坝P是猪与图脉像及捕声音医处理偷有关
15、少的。绸人们豪可以城听到春音乐袋和话面音。慢DS旷P在悲这两请个领猎域都越曾带斤来革聪命性呢的变茧化。（1） 音乐指从音卡乐家南的麦搞克风占到高叮保真扁音响芽之间释的距千离是唯相当项长的诊。用布数字今信号谨代表柄数据恢是很歼重要仍的，佩目的次是防兰止模嚷拟话锋音存采储及耻处理钉中常佣有的忍话音芬衰退撤现象研。这巷与任崇何一迅个人雪将磁扬带的注声音丢质量汇与C真D的剖声音委质量窄进行曲对比挠的结捷果是秘一样允的。侧一个对典型就的场装景是糖，一传段音龟乐在乔录音澡棚中骨是通豆过不烦同的短声道耐进行征录制例的。格有些旋情况逮下，宵这甚膛至包尊括分浴别录正制各雹个乐昌器及板歌唱侦者的先声音裂。这雾样做
16、筛的目滩的是节给声煮音工贼程师拖以极乏大的兴灵活鸦性去搬制作袍最后影的产示品。抗将单餐独声滴道的磨音乐渐合成筝为最精终音驳乐的便过程亮被称协为合曲成。得DS因P在盟音乐企合成徐中可共以提番供多漂种重昼要功柄能，射包括婆:滤拴波、巩信号兴附加音及截月断、别信号亦编辑匆等。贴在音岭乐合冈成中事DS链P最澡有趣袋的一析个应皆用是僚人工处回放矮。如琴果各鸟个信茂道仅报仅是尸简单圾地叠虽加在军一起颗，最蔽后听祥到的砖音乐黄是脆冷弱无坟力的姻，就爸如同呢音乐脸家在盯门外扣演奏肿一样寇。这贿就是涛为什斑么听档众被调音乐站的回枣声或迫回音锅深深鼻影响悦着，汤而这巡些常行在演哪播室乡中被呼最小盖化了凶。D主SP还使得慰人工培回声穴在混胁合过递程中咐被加验到音属乐中康以仿支真不突同的樱听觉妖环境贷。具累有几冈百毫哪秒的抛延迟辰的回天声会朱让人症觉得吸像是喷大教冤堂一督样的慕环境允，而寿加上研10谷-2朗0毫杰秒延丑迟的汁回声呼可以
