信号分析与处理(bilingual)

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数字信号处理基础 Fundamentals of Digital Signal Processing 数字信号处理第 1 章 数字信号处理概述第 2 章 模数转换和数模转换第 3 章 数字信号第 4 章 差分方程与滤波第 5 章 卷积与滤波第 6 章 z 变换第 7 章 傅立叶变换与滤波器形状第 8 章 数字信号频谱第 9 章 有限脉冲响应滤波器第 10 章 无限脉冲响应滤波器第 11 章 DFT和FFT处理 第 1 章 数字信号处理概述 CH1 CRASH COURSE IN DIGITERSIGNAL PROCESSING1.1 信号与系统(SINGNALS AND SYSTEMS)1.2 模/数和数/模转换(ANALOG-TO-DIGITAL AND DIGITAL-TO-ANALOG CONVERSIONS)1.3 数字信号及其频谱(DIGITAL SIGNALS AND THEIR SPECTRA)1.4 数字滤波(DIGITAL FILTERING)1.5 语音、音乐、图像及其他(SPEECH,MUSIC,IMAGES,AND MORE)小结(CHAPTER SUMMARY) 返回 专业词汇系统:system 信号:signal 模拟信号:analog signal 数字信号:digital signal模/数转换:analog-to-digital conversion 频谱:spectrum数字滤波:digital filtering 滤波器:filter采样:sample 保持:hold数字代码:digital code 量化电平: quantization level时域:time domain 频域:frequency domain低频:low frequency 高频:high frequency低通滤波器:low pass filter 高通滤波器:high pass filter带通滤波器:band pass filter 带阻滤波器:band stop filter零阶保持信号:zero order hold signal 平滑:smooth采样周期:sampling period 频率分量:frequency elements图像处理:image processing 传感器:sensor电压:voltage 电流:current 1.1 信号与系统 SINGNALS AND SYSTEMS 信号是信息(information)的载体,是信息的物理表现形式,是 信息的函数 连续时间信号:在所讨论的时间内,对于任意时 continuous- time signal 间 值,都可给出对应的函数值。信号按时间 (时间和幅度都连续的信号称模变量取值方 拟信号)式不同 离散时间信号:信号只在某些离散的瞬时给出函 discrete- time signal 数值,而在其他时间没有定义。 确定性信号:用明确的数字关系来描述的信号。 信号按性质 determinative signal 分 随机信号: 不能精确地用明确的数字关系来描述。 random signal系统(systems):互相之间有联系,有作用,共同完成目标的各 部分组合。(处理信号的设备或物理器件的集合。如:滤波 器filter、频谱仪spectrum meter等)信号处理(signal processing):对信号进行分析(analyze),变 换(modify),综合(combine),识别(recognize)等加工处理, 从达到提取信息和便于利用的目的。 模拟信号(analog signal) : 时间上和幅度上是连续的。 数字信号(digital signal): 时间上和幅度上是离散的。数字系统(digital system)优于模拟系统(analog system):1)模拟系统是由元器件搭建而成的电路,元器件制造误差大,会受温度影响,从而改变电路性能(circuit’s behavior)。2)数字系统主要取决于软件(software),性能不受以上因素影响。比模拟系统有更好的抗噪声性能;体积小、功耗低 返回(consume less power)。 1.2 模/数和数/模转换1.2 ANALOG-TO-DIGITAL AND DIGITAL-TO-ANALOG CONVERSIONS 传感器sensor声音、图像都是模拟信号 被测信号成比例的电信号 (输出) (模拟信号:电压voltage 或电流current) 温度:热敏电阻等。光:光电二极管、光电晶体管。 声音:麦克风。 模/数转换[analog-to-digital (A/D) conversion]1)采样(sample):采样时刻通常处在固定的间隔点上, 这个间隔称为采样周期(sampling period)。 采样保持(sample and hold):对某点采样值保持到 下一个采样点的过程。 图1.62)对模拟值进行量化和数字化 quantize and digitize the analog values 采样结束后,转化器(converter)选择与采样保持电平最 接近的量化电平(quantization level),然后分配一个二进 制数字代码(digital codes)来标识这个量化电平 (quantization level)。 图1.7 量化误差(quantization error)数/模转换[digital-to-analog (D/A) conversion) 保持一个采样周期1)数字代码转换成与其成比例的模拟电压 零阶 保持信号 convert each digital code into an analog voltage level that is proportional to the size of the digital number2)平滑该零阶保持信号smooth the zero order hold signal 图1.11 A/D和D/A转换 返回 1.3 数字信号及其频谱 1.3 DIGITAL SIGNALS AND THEIR SPECTRA时域(time domain)描述: 信号随时间的变化。频域(frequency domain)描述:幅度(amplitude)随频率变。低频信号(low frequency signal):是常量(constant)或随时间变 化较慢的信号。高频信号(high frequency signal): 随时间变化较快。 返回 1.4 数字滤波(DIGITAL FILTERING)滤波器(filter): 可以改变信号频率特性,让一些信号频率通过, 而阻塞 另一些信号频率。低通滤波器(low pass filter):使低频(low-frequency)成分通过。 (男低音)高通滤波器(high pass filter):使高频(high-frequency)成分通 过。 (女高音)带通滤波器(band pass filter):允许一定频带内频率通过。带阻滤波器(band stop filter):允许一定频带外频率通过。 返回图1.20-1.22习题1.12 每当按下按键电话(a Touch-Tone telephone)的键(key)时,就会产生可听到的双音调(two-tone)信号。低音调(lower tone)表征该键所在的行(row),高音调表明所在的列(column)。按键电话的数字“1”,“5”和“9”的频谱4如图1.30(a),(b)和(c)所示。 图1.30a.描述可获得所有行频率的滤波器形状。指出该滤波器的类型(type)(低通、高通还是带通)及截止频率(cut-off frequency)。b.描述可获得所有行频率的滤波器形状。并指出该滤波器的类型(低通、高通还是带通)及截止频率。对于图像(images),也有低通和高通滤波器。 低频部分指颜色变化缓慢的部分。图像 高频部分对应边缘或颜色突变部分。低通滤波器:使图像模糊。高通滤波器:可锐化边缘及确定数字图像中边界物体。习题1.15詹姆士?邦德(James Bond)将一张密探的机密名单照片带回英 国情报总部(MI6),这张照片是他在克格勃(KGB)总部 通过藏在礼服第二个纽扣中的微型照相机拍摄的,请问将使 用低通还是高通滤波器来处理这幅照片? 1.5 语音、音乐、图像及其他 1.5 SPEECH,MUSIC,IMAGES,AND MORE
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