数字信号处理绪论34304 PPT课件
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数字信号处理课件ppt
| rws (k ) |2
2 w
1 dz 1 C Sss ( z) H opt ( z)S xs ( z ) z 2πj
通过前面的分析, 因果维纳滤波器设计的一般方法可以按 下面的步骤进行：
(1) 根据观测信号x(n)的功率谱求出它所对应的信号模型的
传输函数，即采用谱分解的方法得到B(z)。 S xs ( z) (2) 求 B( z 1 ) 的Z反变换，取其因果部分再做Z变换，即 S xs ( z ) 舍掉单位圆外的极点，得 B( z 1 ) (3) 积分曲线取单位圆，应用（2.3.38）式和（2.3.39）式，计 算Hopt(z), E［|e(n)|2］min。
1 ˆ' rxx (m) N
N |m|1
n 0
x ( n ) x ( n m)
平稳随机序列通过线性系统：
y (n)
k
h( k ) x ( n k )
k
m y E[ y (n )]
h(k ) E[ x(n k )]
k
ryy (m)
m0
k=0, 1, 2, …
利用白化x(n)的方法求解维纳-霍夫方程:
x(n)=s(n)+υ (n)
H(z) (a)
ˆ y ( n) s ( n)
x(
x(n)
1 B( z )
w(n)
G(z) (b)
ˆ y ( n) s ( n)
x(
图2.3.5 利用白化x(n)的方法求解维纳-霍夫方程
D (m)
2 x
rxx (m)
2 x (m)
数字信号处理 教案PPT课件
10
2、单位阶跃序列u(n)
u(n) 10
n0 n0
11
(n)与u(n)的关系？
(n)u(n)u(n1)
n
u(n)(m) 或u(n)(nk)
m
k0
12
3． 矩形序列RN(n)
1 0nN1 RN(n)0 其它 n
13
矩形序列与单位阶跃列 序的关系：
R N (n)u(n)u(nN ) 矩形序列与单位序列的 关系：
3
数字信号处理的应用
通信 语音 图像、图形 医疗 军事 ……
4
第1章 时域离散信号和时域离散系统
掌握常见时域离散信号的表示及运算。 掌握时域离散系统的线性、时不变性、因
果性及稳定性的含义及判别方法。 掌握采样定理。
5
1.1 引 言
信号的定义： 载有信息的，随时间变化的物理量或
绪论
数字信号处理的对象是数字信号. 数字信号处理是采用数值计算的方法完成
对信号的处理.1整Fra bibliotek概述概况一
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概况二
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概况三
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2
数字信号处理的特点
灵活性 高精度和高稳定性 便于大规模集成 可以实现模拟系统无法实现的诸多功能
刻的序列值逐项对应相加和相乘。
19
20
2． 移位
移位序列x(n－n0) ，当n0>0时, 称为x(n)的
延时序列；当n0<0时，称为x(n)的超前序列。 例3 已知x(n)波形，画出x(n-2)及x(n+2)波形图。
21
2、单位阶跃序列u(n)
u(n) 10
n0 n0
11
(n)与u(n)的关系？
(n)u(n)u(n1)
n
u(n)(m) 或u(n)(nk)
m
k0
12
3． 矩形序列RN(n)
1 0nN1 RN(n)0 其它 n
13
矩形序列与单位阶跃列 序的关系：
R N (n)u(n)u(nN ) 矩形序列与单位序列的 关系：
3
数字信号处理的应用
通信 语音 图像、图形 医疗 军事 ……
4
第1章 时域离散信号和时域离散系统
掌握常见时域离散信号的表示及运算。 掌握时域离散系统的线性、时不变性、因
果性及稳定性的含义及判别方法。 掌握采样定理。
5
1.1 引 言
信号的定义： 载有信息的，随时间变化的物理量或
绪论
数字信号处理的对象是数字信号. 数字信号处理是采用数值计算的方法完成
对信号的处理.1整Fra bibliotek概述概况一
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概况二
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概况三
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2
数字信号处理的特点
灵活性 高精度和高稳定性 便于大规模集成 可以实现模拟系统无法实现的诸多功能
刻的序列值逐项对应相加和相乘。
19
20
2． 移位
移位序列x(n－n0) ，当n0>0时, 称为x(n)的
延时序列；当n0<0时，称为x(n)的超前序列。 例3 已知x(n)波形，画出x(n-2)及x(n+2)波形图。
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《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?
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?
实时数字信号处理 绪论完美版PPT
– 用差分方程描述的系统的响应计算。 – 信号互相关函数计算 – 离散傅立叶变换（DFT） – 离散余弦变换（DCT）
• 循环
数字信号处理实现方法
• 理论、实现、应用 • 1822年傅立叶级数理论 • 研究各种应用算法和快速算法 • 1965年快速傅立叶变换（FFT） • 数字信号处理的实现方法经历了一个较长的发展过程。 • 1982，TI TMS320C10 • 数字信号处理的实现方法
是20世纪60年代前后发展起来的一门新兴学科。 • 现代信号处理理论
– 涉及到非常复杂的算法和大量的计算 – 增加了实时处理难度 – 分布式、并行计算 – 并行计算机系统 、DSP芯片的阵列处理系统 – 通用计算机和DSP都朝着多核发展数字信号处理算法基本特点
• 乘累加（MAC）
– 根据线性时不变离散时间系统的单位脉冲响应， 系统响应可采用卷积和来计算。
• ADI
– 16位的定点DSP产品ADSP-21xx系列、Blackfin ADSP-215xx系 列
– 32位的浮点DSP产品SHARC系列、TigerSHARC系列 – 混合信号处理DSP产品ADSP-2199X系列 – 嵌入式电机控制DSP产品ADMC系列等
数字信号处理器基本概念
系列
型号
类型
数字信号处理器基本概念
• 一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，或者 说主要是为快速实现各种数字信号处理算法而设计的。
• 目前，DSP芯片已广泛应用 • 第一颗DSP芯片，1978年AMI公司发布的S2811 • 1979，Intel，商用可编程器件2920
– 是DSP芯片的一个主要里程碑 – 但上述两种芯片内部都没有单周期乘法器
• 新型数字信号处理器在实现复杂音视频媒体处理算法基础 上，提供了完成事务管理的控制功能
• 循环
数字信号处理实现方法
• 理论、实现、应用 • 1822年傅立叶级数理论 • 研究各种应用算法和快速算法 • 1965年快速傅立叶变换（FFT） • 数字信号处理的实现方法经历了一个较长的发展过程。 • 1982，TI TMS320C10 • 数字信号处理的实现方法
是20世纪60年代前后发展起来的一门新兴学科。 • 现代信号处理理论
– 涉及到非常复杂的算法和大量的计算 – 增加了实时处理难度 – 分布式、并行计算 – 并行计算机系统 、DSP芯片的阵列处理系统 – 通用计算机和DSP都朝着多核发展数字信号处理算法基本特点
• 乘累加（MAC）
– 根据线性时不变离散时间系统的单位脉冲响应， 系统响应可采用卷积和来计算。
• ADI
– 16位的定点DSP产品ADSP-21xx系列、Blackfin ADSP-215xx系 列
– 32位的浮点DSP产品SHARC系列、TigerSHARC系列 – 混合信号处理DSP产品ADSP-2199X系列 – 嵌入式电机控制DSP产品ADMC系列等
数字信号处理器基本概念
系列
型号
类型
数字信号处理器基本概念
• 一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，或者 说主要是为快速实现各种数字信号处理算法而设计的。
• 目前，DSP芯片已广泛应用 • 第一颗DSP芯片，1978年AMI公司发布的S2811 • 1979，Intel，商用可编程器件2920
– 是DSP芯片的一个主要里程碑 – 但上述两种芯片内部都没有单周期乘法器
• 新型数字信号处理器在实现复杂音视频媒体处理算法基础 上，提供了完成事务管理的控制功能
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
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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。
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▪ 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。
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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-绪论ppt课件
7
xa (t) T 2T
x(n)
7 5
44
3
t0
1234
n -1 -3
8
数字信号处理器： x(n)y(n)
y(n)
0 1234
n
9
D/A变换器：
y(t)
0
模拟滤波器：
ya (t)
10
四. 数字信号处理的特点 1. 精度高 2. 模拟系统：由元器件确定（10-3）；数字 系统：由字长确定。 2. 灵活性高 数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。 3. 可靠性高 只有“0”和“1”两个电平，受温度噪声影 响小。 4. 容易集成 规范性高，电路参数要求不高。
11
5. 时分复用
... ...
输 入
多 路 开 数字信号处理器
关
多
输
路
出
开
关
同步
12
6. 可获得高性能指标 如频谱分析：模拟方法10Hz; 数字方法10-3Hz.
7. 便于二维与多维处理 用存储一祯或数祯图象信号，实现二、多维 处理。
8. 速度不够高，工作频率也不够高 几十MHz以下。
13
五. 本课程的特点 1. 数学工具多
微积分，概率统计，随机过程，高等代数， 数值分析，积分变换，复变函数等。 2. 要求基础强
网络理论、信号与系统是本课程的理论基础。 3. 与其它学科密切相连
与最优控制、通信理论、故障诊断、计算机、 微电子技术不可分，又是人工智能、模式识别、 神经网络等新兴学科的理论基础之一。
14
六. 讲授内容与参考书 经典的： 1. A.V.Oppenheim ，“Digital Signal Processing” , 1975. 中译本有多种
xa (t) T 2T
x(n)
7 5
44
3
t0
1234
n -1 -3
8
数字信号处理器： x(n)y(n)
y(n)
0 1234
n
9
D/A变换器：
y(t)
0
模拟滤波器：
ya (t)
10
四. 数字信号处理的特点 1. 精度高 2. 模拟系统：由元器件确定（10-3）；数字 系统：由字长确定。 2. 灵活性高 数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。 3. 可靠性高 只有“0”和“1”两个电平，受温度噪声影 响小。 4. 容易集成 规范性高，电路参数要求不高。
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5. 时分复用
... ...
输 入
多 路 开 数字信号处理器
关
多
输
路
出
开
关
同步
12
6. 可获得高性能指标 如频谱分析：模拟方法10Hz; 数字方法10-3Hz.
7. 便于二维与多维处理 用存储一祯或数祯图象信号，实现二、多维 处理。
8. 速度不够高，工作频率也不够高 几十MHz以下。
13
五. 本课程的特点 1. 数学工具多
微积分，概率统计，随机过程，高等代数， 数值分析，积分变换，复变函数等。 2. 要求基础强
网络理论、信号与系统是本课程的理论基础。 3. 与其它学科密切相连
与最优控制、通信理论、故障诊断、计算机、 微电子技术不可分，又是人工智能、模式识别、 神经网络等新兴学科的理论基础之一。
14
六. 讲授内容与参考书 经典的： 1. A.V.Oppenheim ，“Digital Signal Processing” , 1975. 中译本有多种
数字信号处理绪论和第一章PPT课件
-时域连续信号系统（模拟信号系统） -时域离散信号系统
- 数字信号系统
③ 基本概念-------信号处理
用系统对含有信息的信号进行处理（变换）,以
获得人们所希望的信号，从而达到提取信息，
便于利用的一门学科。
C
信号处理的分类：
- 模拟ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号处理
xa(t)
R ya(t)
- 数字信号处理
x(n)
（实质：数值运算）
• 通信- GSM/蜂窝电话，CDMA • 电子学/IT（信息技术） - 许多基于DSP的应用 • 娱乐- 音乐, 音频, 多媒体,DVD,DV • 语音分析– 声控设备、语音合成 • 成像、图像处理 • 工业控制/科学研究– X射线测谱学, 化学分析(FT谱测定), • 医学- 正电子X射线层析, 核磁共振 • 军事- 雷达设计、侦察卫星
1.2时域离散信号----概念 时间离散，幅值连续的信号。又可称为序列。
序列：对模拟信号x a ( t ) 进行等间隔采样，采样间隔为T，
得到
x a(t)t n Tx a(n T ) n
称为时域离散信号。简写为x(n)
n取整数，非整数时无定义
1.2时域离散信号----表示方法
a. 公式法
x(n)e0.0n 2co0.s5n()
1）单位采样序列
(n)
1 0
n0 n0
2）单位阶跃序列
1 n 0 u(n) 0 n 0
(n ) u (n ) u (n 1 )
u ( n ) ( n m )( n )( n 1 )( n 2 ) ...
m 0
n
(k)
两者关系？
k
3）矩形序列
1 0nN1 RN(n)0 其它n 与其他序列的关系
- 数字信号系统
③ 基本概念-------信号处理
用系统对含有信息的信号进行处理（变换）,以
获得人们所希望的信号，从而达到提取信息，
便于利用的一门学科。
C
信号处理的分类：
- 模拟ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号处理
xa(t)
R ya(t)
- 数字信号处理
x(n)
（实质：数值运算）
• 通信- GSM/蜂窝电话，CDMA • 电子学/IT（信息技术） - 许多基于DSP的应用 • 娱乐- 音乐, 音频, 多媒体,DVD,DV • 语音分析– 声控设备、语音合成 • 成像、图像处理 • 工业控制/科学研究– X射线测谱学, 化学分析(FT谱测定), • 医学- 正电子X射线层析, 核磁共振 • 军事- 雷达设计、侦察卫星
1.2时域离散信号----概念 时间离散，幅值连续的信号。又可称为序列。
序列：对模拟信号x a ( t ) 进行等间隔采样，采样间隔为T，
得到
x a(t)t n Tx a(n T ) n
称为时域离散信号。简写为x(n)
n取整数，非整数时无定义
1.2时域离散信号----表示方法
a. 公式法
x(n)e0.0n 2co0.s5n()
1）单位采样序列
(n)
1 0
n0 n0
2）单位阶跃序列
1 n 0 u(n) 0 n 0
(n ) u (n ) u (n 1 )
u ( n ) ( n m )( n )( n 1 )( n 2 ) ...
m 0
n
(k)
两者关系？
k
3）矩形序列
1 0nN1 RN(n)0 其它n 与其他序列的关系
清华大学数字信号处理--数字信号处理绪论幻灯片PPT
系统的分类（按所处理的信号种类不同分类）
- 连续时间信号系统（模拟信号系统） - 离散时间信号系统
- 数字信号系统
课件
8
3、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）以获得人们所希望的信号，从而 达到提取信息，便于应用的一门学科。
信号处理的分类：
- 模拟信号处理
xa(t)
DSP芯片可以按照以下3种方式进行分类。 1．按基础特性分 2．按数据格式分 3．按用途分
课件
20
返回本节
1.2.2 TMS320 DSP系列
通 用 DSP 芯 片 的 代 表 性 产 品 包 括 TI 公 司 的 TMS320 系 列 、 AD 公 司 ADSP21xx 系 列 、 MOTOROLA公司的DSP56xx系列和DSP96xx系 列、AT&T公司的DSP16/16A和DSP32/32C等单 片器件。
- 确定信号 / 随机信号
- 能量信号 / 功率信号
- 连续时间信号 / 离散时间信号 / 数字信号
课件
6
按自变量与函数值的取值形式不同分类：
连续 时间 信号
时间 幅度 连续 连续
离散 时间 离散 连续 信号
数字 离散 量化
信号
课件
7
2、系统
系统是将信号进行处理（或变换）以达到人们 要求的各种设备。系统可以是硬件的，也可以 是软件编程实现的。
TI的三大主力DSP产品系列为C2000系列主要用
于 数 字 控 制 系 统 ； C5000 （ C54x 、 C55x ） 系 列
主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品；
C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统 。
C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被广
- 连续时间信号系统（模拟信号系统） - 离散时间信号系统
- 数字信号系统
课件
8
3、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）以获得人们所希望的信号，从而 达到提取信息，便于应用的一门学科。
信号处理的分类：
- 模拟信号处理
xa(t)
DSP芯片可以按照以下3种方式进行分类。 1．按基础特性分 2．按数据格式分 3．按用途分
课件
20
返回本节
1.2.2 TMS320 DSP系列
通 用 DSP 芯 片 的 代 表 性 产 品 包 括 TI 公 司 的 TMS320 系 列 、 AD 公 司 ADSP21xx 系 列 、 MOTOROLA公司的DSP56xx系列和DSP96xx系 列、AT&T公司的DSP16/16A和DSP32/32C等单 片器件。
- 确定信号 / 随机信号
- 能量信号 / 功率信号
- 连续时间信号 / 离散时间信号 / 数字信号
课件
6
按自变量与函数值的取值形式不同分类：
连续 时间 信号
时间 幅度 连续 连续
离散 时间 离散 连续 信号
数字 离散 量化
信号
课件
7
2、系统
系统是将信号进行处理（或变换）以达到人们 要求的各种设备。系统可以是硬件的，也可以 是软件编程实现的。
TI的三大主力DSP产品系列为C2000系列主要用
于 数 字 控 制 系 统 ； C5000 （ C54x 、 C55x ） 系 列
主要用于低功耗、便携的无线通信终端产品；
C6000系列主要用于高性能复杂的通信系统 。
C5000系列中的TMS320C54x系列DSP芯片被广