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1、Digital Signal ProcessingDigital Signal ProcessingIntroductionIntroduction主讲主讲 ：杨玉红：杨玉红 武汉大学国家多媒体软件武汉大学国家多媒体软件工程技术研究中心工程技术研究中心外网邮箱外网邮箱 : 内网邮箱：内网邮箱：数字信号处理绪论最新什么是数字信号？什么是数字信号？whatwhat数字信号是时间离散，幅度也离散的信号数字信号是时间离散，幅度也离散的信号Digital signal is both discrete in time and discrete in values.2数字信号处理绪论最新什么是信号处理？什
2、么是信号处理？whatwhat信号处理包括：信号处理包括：分析信号组成：分析信号组成：谱分析谱分析诠释信号特性：诠释信号特性：根据分析数据理解信号根据分析数据理解信号操控信号：操控信号：s调制技术从有利于传输的角度去调制技术从有利于传输的角度去改变信号改变信号s滤波技术提取信号有用信息滤波技术提取信号有用信息Signal processing is the analysis, interpretation and manipulation of signals.3数字信号处理绪论最新什么是数字信号处理？什么是数字信号处理？what what 数字信号处理数字信号处理 ：模拟信号处理模拟信号处理
3、 ：4数字信号处理绪论最新为什么进行为什么进行A/DA/D变换变换 数字处理器无法处理和识别模拟信号，二者之间必需有一个翻数字处理器无法处理和识别模拟信号，二者之间必需有一个翻译中介接口，这个接口称为模数转换器。输出的数字信号进行译中介接口，这个接口称为模数转换器。输出的数字信号进行进一步的数字处理。进一步的数字处理。 There is a need for an interface between the analog signal and the digital processor. This interface is called an analog-to-digital (A/D) c
4、onverter. The output of the A/D converter is a digital signal that is appropriate as an input to the digital processor.5数字信号处理绪论最新为什么进行为什么进行D/AD/A变换变换 实际应用中有些是做数据分析，只要分析出模拟信号中的信息成实际应用中有些是做数据分析，只要分析出模拟信号中的信息成分即可，这时候数模转换就不必要了分即可，这时候数模转换就不必要了 However, there are other practical apps involving signal ana
5、lysis, where the desired information is conveyed in digital form and no D/A converter is required. 现实生活中看到、听到、感觉到，自然生成的信号一般为模拟信现实生活中看到、听到、感觉到，自然生成的信号一般为模拟信号，那么经过数字处理的输出信号在需要的时候也要有一个中号，那么经过数字处理的输出信号在需要的时候也要有一个中介接口，即数模转换器，恢复对应的模拟信号输出。介接口，即数模转换器，恢复对应的模拟信号输出。如雷达信号分析，只需要获取飞机的位置和飞行速度信息，没有如雷达信号分析，只需要获取飞机的位
6、置和飞行速度信息，没有必要再进行数模转换。必要再进行数模转换。 For example, in the digital processing of radar signals, the information extracted from the radar signal, such as the position of the aircraft and its speed, may simply printed on paper. There is no need for a D/A converter in this case.6数字信号处理绪论最新数字信号处理的不足数字信号处理的不足系统
7、复杂度相对高系统复杂度相对高 Increased system complexity可处理频率范围有限（可处理频率范围有限（10M Hz 字长字长1216bits）Limited range of frequencies功耗相对大功耗相对大 Consume electrical power7数字信号处理绪论最新为什么选择数字信号处理？为什么选择数字信号处理？whywhy高精度高精度 High fidelity (achieve any desirable accuracy by increasing the wordlength)模拟系统中高精度模拟元件、电路精度只能达模拟系统中高精度模拟元件
8、、电路精度只能达 10-210-3数字系统精度可达数字系统精度可达10-310-5，甚至更高，甚至更高模拟元器件的性能参数的容差范围，导致精度控制非常困难，模拟元器件的性能参数的容差范围，导致精度控制非常困难，数字系统的精度控制由数字系统的精度控制由A/D变换、字长、浮点及定点算法等即变换、字长、浮点及定点算法等即可决定，相对容易得多可决定，相对容易得多灵活灵活 Easy adjustment (periodically change coefficients)模拟系统要改变系统特性一般要改变元件值、或改变电路连接，模拟系统要改变系统特性一般要改变元件值、或改变电路连接，比较困难。比较困难。数
9、字系统中，通过软件程序模块修改即可对数字信号进行不同数字系统中，通过软件程序模块修改即可对数字信号进行不同的处理，实现各种功能。的处理，实现各种功能。8数字信号处理绪论最新为什么选择数字信号处理？为什么选择数字信号处理？whywhy可及模拟系统之所不能、抗干扰能力强可及模拟系统之所不能、抗干扰能力强 Less sensitive to tolerances of component values模拟系统信号容易受干扰，产生失真；模拟系统信号容易受干扰，产生失真；二进制的数字信号在传输、存储、处理中不容易丢失信息。二进制的数字信号在传输、存储、处理中不容易丢失信息。 便于大规模集成便于大规模集成
10、 Easily integrated in VLSI (Very Large Scale Integrated) circuits 9数字信号处理绪论最新为什么选择数字信号处理？为什么选择数字信号处理？whywhy数字信号处理的优点是喜闻乐见，不足在实际应用中影响并不大数字信号处理的优点是喜闻乐见，不足在实际应用中影响并不大The advantages far outweigh the disadvantages in various apps随着随着DSP硬件价格的下降，未来的电子行业很快会被硬件价格的下降，未来的电子行业很快会被DSP占领，学占领，学好好DSP的重要性日益凸现的重要性日益凸
11、现With the continuing decrease in the cost of digital processor hardware, the future of electronics is DSP，and with this book you will not be left behind数字信号处理广泛应用于语音信号处理，电话信道中的信号传输、数字信号处理广泛应用于语音信号处理，电话信道中的信号传输、图像处理和传输，地震学、地质学、石油勘探、核爆炸检测以及图像处理和传输，地震学、地质学、石油勘探、核爆炸检测以及外太空信号处理外太空信号处理Dsp has been applied
12、 in speech processing, signal transmission on telephone channels, image processing and transmission, seismology and geophysics, oil exploration, the detection of nuclear explosions, the processing of signals received from outer space10数字信号处理绪论最新数字信号处理能否解决所有问题？数字信号处理能否解决所有问题？当数字电路处理速度能够满足需求时，当数字电路处理速
13、度能够满足需求时，DSP技术仍然是首选项。技术仍然是首选项。 where digital circuits are available and have sufficient speed to perform the signal processing, they are usually preferable.DSP不能解决所有信号处理问题，当信号带宽极其宽，有实时处不能解决所有信号处理问题，当信号带宽极其宽，有实时处理需求，可能就只能借助模拟或者光信号处理技术了。理需求，可能就只能借助模拟或者光信号处理技术了。DSP is not the proper solution for all si
14、gnal processing problems. Indeed, for many signals with extremely wide bandwidths, real-time processing is a requirement. For such signals, analog or, perhaps, optical signal processing is the only possible solution.11数字信号处理绪论最新教材简介教材简介数字信号处理数字信号处理 （第二版）（第二版）Understanding Digital Signal Processing (
15、Second Edition)（美）（美） Richard G. Lyons 著著机械工业出版社机械工业出版社 学习方法：学习方法：（1）不需要深厚的数学基础以及复杂的理论分析技能）不需要深厚的数学基础以及复杂的理论分析技能 Learning the fundamentals of digital signal processing does not require profound analytical skills or an extensive background in mathematics. （2）初等代数）初等代数 正弦波正弦波 本书本书 热情热情 All you need is
16、 a little experience with elementary algebra, knowledge of what a sinewave is, this book, and enthusiasm. 12数字信号处理绪论最新没有复杂的数学推导证明，重要的是理解，而非单纯证明公式的没有复杂的数学推导证明，重要的是理解，而非单纯证明公式的正确性正确性no mathematical miracles避免不加解释直接给出结论避免不加解释直接给出结论 no conclusions such as: “it is obvious that”首先学会基本规则和步骤，然后组合运用实践首先学会基本规
17、则和步骤，然后组合运用实践First we learn the fundamental rules and processes, and then practice using them in combination.知识点讲解通过解释加详细例证的方式，确保理解和掌握知识点讲解通过解释加详细例证的方式，确保理解和掌握This books goal is to gently provide explanation followed by illustration, not so that you may understand the material, but that you must und
18、erstand the material为什么数字信号处理的学习很容易？为什么数字信号处理的学习很容易？why13数字信号处理绪论最新数字信号处理理论概览数字信号处理理论概览 14数字信号处理绪论最新数字信号处理课程内容数字信号处理课程内容 Contents Contents 1.离散序列和系统离散序列和系统 Discrete sequences and systems2.周期采样周期采样 Periodic sampling3.离散傅立叶变换离散傅立叶变换 The Discrete Fourier Transform4.快速傅立叶变换快速傅立叶变换 The Fast Fourier Trans
19、form5.有限冲激响应滤波器有限冲激响应滤波器 Finite Impulse Response filters6.无限冲激响应滤波器无限冲激响应滤波器 Infinite Impulse Response filters7.特殊的低通特殊的低通FIR滤波器滤波器 Specialized lowpass FIR filters8.正交信号正交信号 Quadrature signals9.离散希尔伯特变换离散希尔伯特变换 The discrete Hilbert transform10.采样率变换采样率变换 Sample rate conversion11.信号平均信号平均 Signal aver
20、aging12.数的表示及带来的效应数的表示及带来的效应 Digital data formats and their effects13.DSP实用技巧实用技巧 DSP tricks15数字信号处理绪论最新参考书目参考书目数字信号处理基于计算机的实现方法数字信号处理基于计算机的实现方法 （第二版）（第二版）Digital Signal Processing: A Computer-based Approach (Second Edition)（美）（美）Sanjit K. Mitra 著著数字信号处理数字信号处理 （第四版）（第四版）Digital Signal Processing Principles, Algorithms, and Applications (Fourth Edition)（美）（美）John G. ProakisDimitris G. Manolakis 著著16数字信号处理绪论最新参考书目参考书目Applied Signal Processing: A Matlab-based proof of conceptThierry Dutoit, Ferran Marques17数字信号处理绪论最新The End18数字信号处理绪论最新
