数字信号处理 教学课件 作者 沈希忠 Chapter 01 Introduction.pptx

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1、数字信号处理沈希忠Dr.Prof.ShenXizhongQQ:1627996121Thursday,September16,2021第1章导论第1章导论1.1什么是数字信号处理1.2数字信号处理系统的基本组成1.3数字信号处理的发展历史1.4数字信号处理的进展和挑战习题16九月2021Author:ShenXizhong2信息是一个系统为完成某项任务所需要的量。信息是指从客观世界获得的新知识或者对客观事物发出的新要求，它是变化的，不可预知的；通常把语言、文字、图像或数据等统称为信号；信号是消息的表现形式或运载工具，即消息蕴涵于信号之中。消息指的是情况报道。什么是

2、信号、信息和消息？1.1什么是数字信号处理16九月2021Author:ShenXizhong3自然界中，一种重要的信息表现形式是连续的时间信号和图象。电信号：电压、电流和电磁声信号：语言和声波机械信号：压力、力、加速度、速度、位移和力矩电信号定义：所谓电信号通常是指随时间变化的电压和电流，也可以是电荷或磁通以及电磁波等，电信号是应用最广的信号形式。16九月2021Author:ShenXizhong4何谓信号处理？信号处理是研究用系统对含有信息的信号进行处理（变换），以获得人们希望的信号，从而达到提取信息、便于利用的一门学科。信号处理的内容包括滤波、变换、检测

3、、谱分析、估计、压缩、识别等一系列的加工处理。16九月2021Author:ShenXizhong5现代信息技术中最活跃的领域之一是数字信息处理技术，它包括数字信号处理（DigitalSignalProcessing）和数字图象处理（DigitalImageProcessing）。数字信号处理是把信号用数字或符号表示的序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数字的数值计算方法处理（例如滤波、变换、压缩、增强、估计、识别等），以达到提取有用信息便于应用的目的。16九月2021Author:ShenXizhong6数字信号处理学科范畴离散时间线性时不变系统分析

4、；离散时间信号时域及频域分析、离散Fourier变换理论；信号的采集，包括AD、DA技术，抽样，多率抽样，量化噪声理论等；数字滤波技术；谱分析与快速Fourier变换，快速卷积与相关算法；自适应信号处理；16九月2021Author:ShenXizhong7估计理论，包括功率谱估计及相关函数估计等；信号的压缩，包括语音信号与图信号的压缩；信号的建模，包括AR、MA、ARMA、CAPON、PRONY等各种模型；其它特殊算法（同态处理、抽取与内插、信号重建等）；盲信号处理，包括瞬时盲源分离、盲解卷积和盲抽取等；数字信号处理的实现；数字信号处理的具体应用。16九月20

5、21Author:ShenXizhong81.2数字信号处理系统的基本组成数字信号处理的核心：用数字计算机的运算功能代替模拟电路装置，达到信号加工变换的目的。数字信号处理系统的优点处理功能强精度高灵活性大稳定性好16九月2021Author:ShenXizhong9数字信号处理框图数字信号处理系统的基本结构，系统首先通过模数转换（AD）对连续时间信号离散化并把原始模拟信号转换成数字信号。数字系统是通用数字计算机或者专用数字硬件构成的系统，它按给定的处理程序对数字信号进行运算处理，处理结果是以数字的形式输出。数字输出经过数模变换(DA)得到模拟输出。16九月202

6、1Author:ShenXizhong101.3数字信号处理的发展历史数字信号处理是从20世纪60年代以来，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门学科，其重要性日益在各个领域的应用中表现出来。1948年C.E.Shannon以题为“通讯的数学理论”（AMathematicalTheoryofCommunication）的论文奠定了经典信息论的基础。从数学的观点来看，信息论包括信息源的数学结构、作为信息量的熵的理论、信道理论和编码理论。概率论和代数方法是信息论发展的主要数学工具。无疑地，Shannon和之後的Kolmogorov就系统的不确定性或信

7、息所定义的Shannon熵和Kolmogorov-Sinai熵成为信息技术中最重要的一个度量。16九月2021Author:ShenXizhong11第二次世界大战以後，随着数字计算机和微电子学的飞速发展，科技界的技术革命也反映在从经典信息论到现代信息理论的转变。在大规模集成电路技术以及处理算法的进一步发展和推动下，数字信号处理得到了迅猛发展和广泛应用，各种专用器件和设备的不断涌现，特别是20世纪80年代推出了数字信号处理器芯片(DSP)，极大地提高了信号实时处理能力，是数字信号处理技术发展的一个里程碑。16九月2021Author:ShenXizhong121

8、.4数字信号处理的进展和