[课件]《数字信号处理教程——MATLAB释义与实现》第一章PPT
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《数字信号处理教程》课件
数字信号处理教程
欢迎来到《数字信号处理教程》PPT课件！本教程将介绍数字信号处理的基本 概念、采样与量化、时域和频域的分析方法等内容，让您全面了解这一重要 领域。
信号处理的基本概念
了解什么是信号和信号处理，掌握信号的基本性质和特点，以及信号处理的 应用领域。
采样与量化
学习信号的。
时域和频域的分析方法
探索时域和频域的不同分析方法，如时域图像和频谱图的应用。
傅里叶级数和傅里叶变换
了解傅里叶级数和傅里叶变换的原理和应用，掌握频域分析的关键技术。
连续时间系统和离散时间系统
掌握连续时间系统和离散时间系统的基本概念和区别，以及它们在信号处理 中的作用。
差分方程和传输函数
学习差分方程和传输函数的概念和计算方法，掌握数字滤波器的设计和分析。
离散时间傅里叶变换
了解离散时间傅里叶变换的原理和应用，掌握时频分析和滤波器设计方法。
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信号处理的基本概念
了解什么是信号和信号处理，掌握信号的基本性质和特点，以及信号处理的 应用领域。
采样与量化
学习信号的。
时域和频域的分析方法
探索时域和频域的不同分析方法，如时域图像和频谱图的应用。
傅里叶级数和傅里叶变换
了解傅里叶级数和傅里叶变换的原理和应用，掌握频域分析的关键技术。
连续时间系统和离散时间系统
掌握连续时间系统和离散时间系统的基本概念和区别，以及它们在信号处理 中的作用。
差分方程和传输函数
学习差分方程和传输函数的概念和计算方法，掌握数字滤波器的设计和分析。
离散时间傅里叶变换
了解离散时间傅里叶变换的原理和应用，掌握时频分析和滤波器设计方法。
matlab教程ppt001
的定事点件运驱算动模系块统集进（行F建ix模ed、-po仿in真t B的lo工cks具et。）与C语言程序代码到VHDL Simulink BloSc（tkastVeetefslroywHCigohdSerp是ee基d I于nteSgtaratetefldowC状irc态uit图H生ard成ware Description Language，一 Real-Time W高种or效k标sh、准op优的(R化硬T的W件程)电序路代设码计。语言 ）的自动转换功能，可以看出，高级的 Stateflow 系統仿真或低级的芯片算法设计，都可用MATLAB、Simulink、 Stateflow CodSetarteflow及相关的工具箱来完图成1。.1 MATLAB产品体系结构
高等教育出版社
2024/2/23
Application of Matlab Language
4
第一讲 Matlab概述
Matlab软件概述 Matlab的桌面环境及入门知识
2024/2/23
Application of Matlab Language
5
1 Matlab概述
内容
Matlab发展历史 Matlab产品家族体系 Matlab 语言的特点。
由这些模块产品之间的关系可以图1.1表示。
2024/2/23
Application of Matlab Language
MATLAB软件功能之强大、应用之广泛，已成为为21世纪最为重要的科学计算 语言。可见学习掌握这一工具的重要性。
2024/2/23
Application of Matlab Language
11
1.2 MATLAB产品体系结构
围绕着MATLAB这个计算核心，形成了诸多针对不同 习使M实用A际MMTA上LATATMLBLAA产ABTBS间 的呢品LimA或核？由uB围 称 专 Bl离心若本这ilnoM序 的 器 运用绕 为k散。c就干身M核 数是Ak文 编标 行模着 模s时AT有模就心 据e窗件 译准 效块块StLT间、块是必i与 可Am口L编生的率集集AB的S要组一u基视图i译成C。lB，（mCi动n了成个/础化是形oP生函k如BCm态o仿，解极，于M应（用的位而领l+方ow成数Cp系c+真A这不其ei是一工用开且域详To式kl标库r文eTmosS统核一同丰r集体e发具领新，见的Loy这m准或t件slA建s心软的富bt高的提箱域的可Mu）、种e的可Bo可nm模所件模的Ax性高产供大的工以i,专编cM执C）以TB、a开产块资/能效品的概算具首门tAL译l行，i被CooA分发T品完源数编家工有法箱先c+用n器文这B任Lk析+的的成库Bs值程族具A程还到在4于可e件些何语0lBt和o应体不，多计语的箱序在网线、连以c产，工一言k仿用系同那个算言计，包不上帮S续s将品以具种文ie真g程结的么t，与。算这，断查助时nM、提提箱件Ca序构功应另些被增找文A/lD供高的，CT包能该外工称加是档S。+许程L列而P，，从+A还具为。否。多序表生编B其哪有箱专如已M程的以成译中一A其的用 果 有及T有部他总工 你 相L每A：分公数具 有 关个B开司已箱 特 的本工始或有别 工身具着研1的 具所箱0手0究应 箱提的多、单用 ，供使个学，
高等教育出版社
2024/2/23
Application of Matlab Language
4
第一讲 Matlab概述
Matlab软件概述 Matlab的桌面环境及入门知识
2024/2/23
Application of Matlab Language
5
1 Matlab概述
内容
Matlab发展历史 Matlab产品家族体系 Matlab 语言的特点。
由这些模块产品之间的关系可以图1.1表示。
2024/2/23
Application of Matlab Language
MATLAB软件功能之强大、应用之广泛，已成为为21世纪最为重要的科学计算 语言。可见学习掌握这一工具的重要性。
2024/2/23
Application of Matlab Language
11
1.2 MATLAB产品体系结构
围绕着MATLAB这个计算核心，形成了诸多针对不同 习使M实用A际MMTA上LATATMLBLAA产ABTBS间 的呢品LimA或核？由uB围 称 专 Bl离心若本这ilnoM序 的 器 运用绕 为k散。c就干身M核 数是Ak文 编标 行模着 模s时AT有模就心 据e窗件 译准 效块块StLT间、块是必i与 可Am口L编生的率集集AB的S要组一u基视图i译成C。lB，（mCi动n了成个/础化是形oP生函k如BCm态o仿，解极，于M应（用的位而领l+方ow成数Cp系c+真A这不其ei是一工用开且域详To式kl标库r文eTmosS统核一同丰r集体e发具领新，见的Loy这m准或t件slA建s心软的富bt高的提箱域的可Mu）、种e的可Bo可nm模所件模的Ax性高产供大的工以i,专编cM执C）以TB、a开产块资/能效品的概算具首门tAL译l行，i被CooA分发T品完源数编家工有法箱先c+用n器文这B任Lk析+的的成库Bs值程族具A程还到在4于可e件些何语0lBt和o应体不，多计语的箱序在网线、连以c产，工一言k仿用系同那个算言计，包不上帮S续s将品以具种文ie真g程结的么t，与。算这，断查助时nM、提提箱件Ca序构功应另些被增找文A/lD供高的，CT包能该外工称加是档S。+许程L列而P，，从+A还具为。否。多序表生编B其哪有箱专如已M程的以成译中一A其的用 果 有及T有部他总工 你 相L每A：分公数具 有 关个B开司已箱 特 的本工始或有别 工身具着研1的 具所箱0手0究应 箱提的多、单用 ，供使个学，
数字信号处理教程(第三版)PPT_第一章(2010.8)
第一章 离散时间信号与系统
重点内容
• 离散时间信号的表示及运算； • 线性移不变系统的定义和性质及判断； • 常系数线性差分方程的迭代解法； • 连续时间信号的抽样定理。
1-1 离散时间信号-序列
一.序列定义
1. 连续时间信号与模拟信号
在连续时间范围内定义的信号,幅值为连续的信号称 为模拟信号,连续时间信号与模拟信号常常通用。
1 1/2
x(n+1) 1/4
1/8
-2 -1 0 1
n
1-1 离散时间信号-序列
2.翻褶(折迭)
如果有x(n),则x(-n)是以n=0为对称轴将x(n) 加以翻褶的序列。
例：
x(n)
1 2
(
1 2
)n
,
n 1
0,
n 1
x(n)
1
1/2 1/4 1/8
... -2 -1 0 1 2
n
1-1 离散时间信号-序列
n
y(n) x(k) k
即表示n以前的所有x(n)的和。
累加的MATLAB表示：sum(x((n1:n2))
6.差分
1-1 离散时间信号-序列
前向差分（先左移后相减）：
x(n) x(n 1) x(n)
后向差分（先右移后相减） ：
x(n) x(n) x(n 1)
1-1 离散时间信号-序列
如图所示： m
所以，当n<= -1时，x(-m)与h(m)不
h(m)
为0的项的重叠区域的上限是m= n;
从而得：
-3 -2 -1 0 m x(-m)
-3 -2 -1 0 m
n
0
0
n1
y(n) am am am am am
重点内容
• 离散时间信号的表示及运算； • 线性移不变系统的定义和性质及判断； • 常系数线性差分方程的迭代解法； • 连续时间信号的抽样定理。
1-1 离散时间信号-序列
一.序列定义
1. 连续时间信号与模拟信号
在连续时间范围内定义的信号,幅值为连续的信号称 为模拟信号,连续时间信号与模拟信号常常通用。
1 1/2
x(n+1) 1/4
1/8
-2 -1 0 1
n
1-1 离散时间信号-序列
2.翻褶(折迭)
如果有x(n),则x(-n)是以n=0为对称轴将x(n) 加以翻褶的序列。
例：
x(n)
1 2
(
1 2
)n
,
n 1
0,
n 1
x(n)
1
1/2 1/4 1/8
... -2 -1 0 1 2
n
1-1 离散时间信号-序列
n
y(n) x(k) k
即表示n以前的所有x(n)的和。
累加的MATLAB表示：sum(x((n1:n2))
6.差分
1-1 离散时间信号-序列
前向差分（先左移后相减）：
x(n) x(n 1) x(n)
后向差分（先右移后相减） ：
x(n) x(n) x(n 1)
1-1 离散时间信号-序列
如图所示： m
所以，当n<= -1时，x(-m)与h(m)不
h(m)
为0的项的重叠区域的上限是m= n;
从而得：
-3 -2 -1 0 m x(-m)
-3 -2 -1 0 m
n
0
0
n1
y(n) am am am am am
[课件]《数字信号处理教程——MATLAB释义与实现》第一章PPT
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1.1 1.2 1.3 1.4 信号的分类 信号处理 信号采样和复原的一个实例 本书概貌的说明
2
1.1 信号的分类
• 按信号载体的物理特征，可分为电、磁、 光、机械、热、声音等； • 按信号中的自变量的数目分：
–一维信号：如语言和音乐 –二维信号：如黑白照片或地形图， –三维信号：如黑白电视图象，
4
信号的分类
• 信号量化的方法
– 自变量的量化：等间隔采样，t=nT, n=0,1,…
• T为采样周期，也即量化步长
– 因变量x的量化：
• 设量化步长为△x，则量化公式为
xq x round ( x / x )
• 对应的MATLAB语句(x为数组也适用) xq=round(x/deltax)*deltax; 其它取整函数有ceil,floor,fix等
18
1.4
本书概貌的说明
• 对“数字信号处理”内涵的两种理解方法：
–1。研究对“数字信号”进行‘处理’的理论和技 术;限定的研究对象是“数字信号”。 –2。研究用“数字”方法来“处理信号”的理论和 技术;限定的研究方法是“数字技术”。
• 我们认为第二种理解比较恰当。它比第一种含 义覆盖的领域宽，消除了‘盲区’。因为自然 界大多数信号是模拟的。用数字技术来研究它 们是本课程的主要任务。为此本书中在这方面 加了不少篇幅。
用MATLAB分析WINDOWS声音文件
• %读入文件上的变量x:
[x,Fs,Nbits]=wavread('dajiahao');
• %分析变量x的长度，取样频率和位数
size(x), Fs,Nbits
• • • •
%恢复变量x的声音：sound(x,22050) %画出变量x的曲线：plot(x) %分析x的若干样本点的值：x(15120:15124)' %用MATLAB保存变量x：save dajiahao x
2
1.1 信号的分类
• 按信号载体的物理特征，可分为电、磁、 光、机械、热、声音等； • 按信号中的自变量的数目分：
–一维信号：如语言和音乐 –二维信号：如黑白照片或地形图， –三维信号：如黑白电视图象，
4
信号的分类
• 信号量化的方法
– 自变量的量化：等间隔采样，t=nT, n=0,1,…
• T为采样周期，也即量化步长
– 因变量x的量化：
• 设量化步长为△x，则量化公式为
xq x round ( x / x )
• 对应的MATLAB语句(x为数组也适用) xq=round(x/deltax)*deltax; 其它取整函数有ceil,floor,fix等
18
1.4
本书概貌的说明
• 对“数字信号处理”内涵的两种理解方法：
–1。研究对“数字信号”进行‘处理’的理论和技 术;限定的研究对象是“数字信号”。 –2。研究用“数字”方法来“处理信号”的理论和 技术;限定的研究方法是“数字技术”。
• 我们认为第二种理解比较恰当。它比第一种含 义覆盖的领域宽，消除了‘盲区’。因为自然 界大多数信号是模拟的。用数字技术来研究它 们是本课程的主要任务。为此本书中在这方面 加了不少篇幅。
用MATLAB分析WINDOWS声音文件
• %读入文件上的变量x:
[x,Fs,Nbits]=wavread('dajiahao');
• %分析变量x的长度，取样频率和位数
size(x), Fs,Nbits
• • • •
%恢复变量x的声音：sound(x,22050) %画出变量x的曲线：plot(x) %分析x的若干样本点的值：x(15120:15124)' %用MATLAB保存变量x：save dajiahao x
第1章MATLAB操作基础PPT教学课件
1.在众多流行的数学软件（Matlab、 Mathematica、Maple）中，Matlab影响最 大、流行最广。
2.已成为一种广泛应用于工程计算及数值分析 领域的新型高级语言。
3. 已成为学习和研究线性代数、数字信号处 理、图像处理、时间序列分析等课程的基本 工具.
4.已被广泛应用于科学研究和解决各种具体实 际问题中。
• n=~isempty(m)
2020/12/10
6
1.2 MATLAB的运行环境与安装
• 1.2.1 MATLAB的运行环境
硬件环境：
(1) CPU (2) 内存 (3) 硬盘 (4) CD-ROM驱动器和鼠标。 软件环境： (1) Windows 98/NT/2000 或Windows XP (2) 其他软件根据需要选用
2020/12/10
2
• 1.1.1 MATLAB的发展
1984年，MATLAB第1版(DOS版) 1992年，MATLAB4.0版 1994年，MATLAB 4.2版 1997年，MATLAB 5.0版 1999年，MATLAB 5.3版 2000年，MATLAB 6.0版 2001年，MATLAB 6.1版 2002年，MATLAB 6.5版 2004年，MATLAB 7.0版
• 注：在操作界面上有了很大改观，为用户使用提 供了很大方面；在计算性能方面，速度变得更快，
性能更好；编程手段方面有了很大改进；在图形
用户界面设计上更趋合理；与C语言接口及转换
的兼容性更强.
2020/12/10
3
• 1.1.2 MATLAB的主要功能
1．可靠的数值计算和符号计算功能
例1-2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。
Matlab第一章PPT课件
S = sparse(i,j,s,m,n)，其中，i和j 分别是稀疏矩阵非零元素的行和列下标，s 为相应的非零元素的值，m和n分别是矩阵 的行数和列数。例2.46
可编辑课件
62
➢ MATLAB还提供一些函数用于创建特殊 稀疏矩阵，这些函数如下表所示。
可编辑课件
63
2．查看稀疏矩阵
MATLAB提供一些函数用于查看稀疏 矩阵的信息，如下表所示。
可编辑课件
42
➢ A(i,k1:k2) 返回矩阵A第i行的自k1到k2 列的所有元素。
➢ A(:,j) 返回矩阵A第j列的所有元素。 ➢ A(k1:k2,j) 返回矩阵A第j列的自k1到k2
行的 所有元素。 若A是多维矩阵，也可以通过类似的方
法实现对其访问。 例2.31~2.32
可编辑课件
43
可编辑课件
44
可编辑课件
45
问. • 在matlab命令窗口输入 • A=[1,2,3;4,5,6]; • 运行A(4)结果是 ？ • 运行A(2,3)结果是？
可编辑课件
46
写出执行以下代码后C，D，E的值
A=[1,2,3;4:6;7:9]; C=[A;[10,11,12]], D=C(1:3,[2 3]) E=C(2,[1 2])
10
2．逻辑类型
在MATLAB中逻辑类型包含true和 false，分别由1和0表示。在MATLAB中用 函数logical()将任何非零的数值转换为 true（即1），将数值0转换为false（即 0）。
可编辑课件
11
3．字符和字符串类型
在MATLAB中，数据类型（char）表 示一个字符。一个char类型的1n数组称 为字符串string。
可编辑课件
62
➢ MATLAB还提供一些函数用于创建特殊 稀疏矩阵，这些函数如下表所示。
可编辑课件
63
2．查看稀疏矩阵
MATLAB提供一些函数用于查看稀疏 矩阵的信息，如下表所示。
可编辑课件
42
➢ A(i,k1:k2) 返回矩阵A第i行的自k1到k2 列的所有元素。
➢ A(:,j) 返回矩阵A第j列的所有元素。 ➢ A(k1:k2,j) 返回矩阵A第j列的自k1到k2
行的 所有元素。 若A是多维矩阵，也可以通过类似的方
法实现对其访问。 例2.31~2.32
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43
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44
可编辑课件
45
问. • 在matlab命令窗口输入 • A=[1,2,3;4,5,6]; • 运行A(4)结果是 ？ • 运行A(2,3)结果是？
可编辑课件
46
写出执行以下代码后C，D，E的值
A=[1,2,3;4:6;7:9]; C=[A;[10,11,12]], D=C(1:3,[2 3]) E=C(2,[1 2])
10
2．逻辑类型
在MATLAB中逻辑类型包含true和 false，分别由1和0表示。在MATLAB中用 函数logical()将任何非零的数值转换为 true（即1），将数值0转换为false（即 0）。
可编辑课件
11
3．字符和字符串类型
在MATLAB中，数据类型（char）表 示一个字符。一个char类型的1n数组称 为字符串string。
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
PPT课件 matlab在数字信号处理中的应用(第2版)
1-26
2.1 句柄图形
2.1.4 句柄对象的属性和设置
在MATLAB中所有的句柄对象都有属性。在创 建图形对象的同时，可以根据自己的实际需要， 通过设置这些属性可以来定义或者修改所需要的 图形。对象属性包括两部分：属性名和对应的数 值。
句柄对象有两个重要的操作函数： Get函数：
用来获取指定对象的属性值。 Set函数：
1.1.5 MATLAB R2006a的卸载
1-6
1.2 MATLAB的应用窗口
1.2.1 MATLAB桌面平台的菜单栏和工具栏
图1 MATLAB的桌面系统
1-7
1.2 MATLAB的应用窗口
MATLAB桌面平台的菜单栏
MATLAB桌面平台的菜单栏比较简单，由File(文件) 菜单、Edit(编辑)菜单、Debug菜单、Desktop菜单、 Window(窗口)菜单和Help(帮助)菜单组成。
1-38
3.2 波形的产生
波形是数字信号处理的最基础内容。没有波形信 号，数字信号处理就没了工作对象。MATLAB 2006a 内部提供了大量的函数，用来产生常用的信号波形。 产生波形的函数，如表3-1所示。
第1章 MATLAB R2006a 基础
1-1
主要内容
本章的学习目标： • 了解MATLAB语言的背景知识 • 掌握MATLAB安装的方法过程 • 掌握MATLAB基本窗口的使用 • 掌握MATLAB语言的基础知识
1-2
1.1 MATLAB概述
1.1.1 MATLAB语言简介
MATLAB是在20世纪80年代初期，由美国的MathWorks软 件开发公司正式推出的一种数学工具软件。利用MATLAB可以 实现科学计算、符号运算、算法研究、数学建模和仿真、数 据分析和可视化、科学工程绘图以及图形用户界面设计等强 大功能。
2.1 句柄图形
2.1.4 句柄对象的属性和设置
在MATLAB中所有的句柄对象都有属性。在创 建图形对象的同时，可以根据自己的实际需要， 通过设置这些属性可以来定义或者修改所需要的 图形。对象属性包括两部分：属性名和对应的数 值。
句柄对象有两个重要的操作函数： Get函数：
用来获取指定对象的属性值。 Set函数：
1.1.5 MATLAB R2006a的卸载
1-6
1.2 MATLAB的应用窗口
1.2.1 MATLAB桌面平台的菜单栏和工具栏
图1 MATLAB的桌面系统
1-7
1.2 MATLAB的应用窗口
MATLAB桌面平台的菜单栏
MATLAB桌面平台的菜单栏比较简单，由File(文件) 菜单、Edit(编辑)菜单、Debug菜单、Desktop菜单、 Window(窗口)菜单和Help(帮助)菜单组成。
1-38
3.2 波形的产生
波形是数字信号处理的最基础内容。没有波形信 号，数字信号处理就没了工作对象。MATLAB 2006a 内部提供了大量的函数，用来产生常用的信号波形。 产生波形的函数，如表3-1所示。
第1章 MATLAB R2006a 基础
1-1
主要内容
本章的学习目标： • 了解MATLAB语言的背景知识 • 掌握MATLAB安装的方法过程 • 掌握MATLAB基本窗口的使用 • 掌握MATLAB语言的基础知识
1-2
1.1 MATLAB概述
1.1.1 MATLAB语言简介
MATLAB是在20世纪80年代初期，由美国的MathWorks软 件开发公司正式推出的一种数学工具软件。利用MATLAB可以 实现科学计算、符号运算、算法研究、数学建模和仿真、数 据分析和可视化、科学工程绘图以及图形用户界面设计等强 大功能。
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《数字信号处理教程——MATLAB释 义与实现》第一章
第一章 信号和信号处理
1.1 1.2 1.3 1.4 信号的分类 信号处理 信号采样和复原的一个实例 本书概貌的说明
2
1.1 信号的分类
• 按信号载体的物理特征，可分为电、磁、 光、机械、热、声音等； • 按信号中的自变量的数目分：
–一维信号：如语言和音乐 –二维信号：如黑白照片或地形图， –三维信号：如黑白电视图象，
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信号的分类
• 信号量化的方法
– 自变量的量化：等间隔采样，t=nT, n=0,1,…
• T为采样周期，也即量化步长
– 因变量x的量化：
• 设量化步长为△x，则量化公式为
xq x round ( x / x )
• 对应的MATLAB语句(x为数组也适用) xq=round(x/deltax)*deltax; 其它取整函数有ceil,floor,fix等
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例1.1.1
的图形
图1-1.1 连 续 信 号 、 离 散 时 间 信 号 和 数 字 信 号
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信号的分类
• 按照信号的来源来分
–心电（ElectroCardioGraphy—ECG）信号： –脑电图（ElectroEncephaloGram—EEG）信号 –地震信号：它由岩石的自然运动、或人为的地下爆 炸等产生。 –发动机振动信号： –语言信号： –音乐信号： –统计数据： 等等
用MATLAB分析WINDOWS声音文件
• %读入文件上的变量x:
[x,Fs,Nbits]=wavread('dajiahao');
• %分析变量x的长度，取样频率和位数
size(x), Fs,Nbits
• • • •
%恢复变量x的声音：sound(x,22050) %画出变量x的曲线：plot(x) %分析x的若干样本点的值：x(15120:15124)' %用MATLAB保存变量x：save dajiahao x
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信号分类的例题
• 例1.1.1 设连续信号为
x ( t ) t cos t 0 t t 6 a f
–其中tf为终点时刻。若采样周期为0.5秒，求采样后 的离散时间信号 – MATLAB程序hc111
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例1.1.1的MATLAB程序hc111
此程序分别描述了连续信号、离散信号和数字信号 dt=0.001; tf=6; t=0:dt:tf;% 建立自变量向量 xa=sqrt(t)+cos(t); % 原始的连续时间信号xa(t) T=0.5;n=0:tf/T;% 建立离散自变量向量 x=sqrt(n*T)+cos(n*T); % 离散时间信号x(n) deltax=0.5; % deltax为x的量化步长 xq=round(x/deltax)* deltax;% 量化的数字信号xq • 以下为绘图语句
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1.4
本书概貌的说明
• 对“数字信号处理”内涵的两种理解方法：
–1。研究对“数字信号”进行‘处理’的理论和技 术;限定的研究对象是“数字信号”。 –2。研究用“数字”方法来“处理信号”的理论和 技术;限定的研究方法是“数字技术”。
• 我们认为第二种理解比较恰当。它比第一种含 义覆盖的领域宽，消除了‘盲区’。因为自然 界大多数信号是模拟的。用数字技术来研究它 们是本课程的主要任务。为此本书中在这方面 加了不少篇幅。
• 滤波器设计：如
– 设计模拟滤的基本框图
• 将模拟信号用数字方法进行处理的框图如下： – 模拟信号 xa(t)经预滤波，A/D变换，变成数字信号 x(n)； – 用数字方法进行处理；得到数字信号y(n) – 作D/A变换，再平滑滤波，变回模拟信号ya(t) ； 用图中五个方框完成对模拟信号的处理。
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关于MATLAB语言
• 在学习本课之前，读者应先学过和用过MATLAB语言， 而不是在学习本课时边学边用。不然，在使用本教材 的时候，会感到困难。因为本书不只把MATLAB作为 计算工具，在讲解许多概念时，是用MATLAB语言来 概括其思路的。 • 如果没有学过MATLAB, 应急学习可参阅下两本书之 一的“语言篇“—MATLAB入门： 《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》（第2版）， 西安电子科技大学出版社，2004年9月 《MATLAB及在电子信息课程中的应用》（第2版），电 子工业出版社，2003年7月
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信号的分类
• 由对模拟信号采样而产生离散信号x(n)
x ( n ) x ( t ) , n 0 , 1 , 2 , , N 1 a t nT
• 量化后信号xq的误差
– 绝对误差 e=xq-x – 相对误差 rerror=(xq-x)./abs(x)
–对大的数，量化造成的相对误差小；而对小的数， 量化造成的相对误差大。
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心电图信号：
心电图主要分析 它的时域特性： 常用的特征点 有： P波； Q波； R波； S波； T波； 延续时间较长的 波还要细分。 如T1,T2,…波
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1.2 信号处理
• 信号的时域分析处理：如
–分析心电路中各波形特征， –从雷达回波信号提取和分析目标参数
• 信号的频域分析处理：如
–分析脑电波信号的频谱来判断大脑的活动 –分析音乐信号的频谱
（彩色图像或电视是三个因变量，自变量同上）
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信号的分类
• 按信号中自变量和因变量的取值特点分
• 连续时间（Continuous-Time—CT）信号： 自变量和因变量均连续取值,(自变量的连续 称为连续时间，因变量的连续称为模拟信号) • 离散时间（Discrete-Time—DT）信号： 自变量离散，因变量仍连续取值 • 数字信号（Digital Signal）： 自变量和因变量均离散取值(因变量的离散称为数 字信号)
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关于MATLAB语言
• 本书提供的程序集有：
– 例题程序约120个，放在exampdsp子目录下； – 自编的子程序28个，放在subrtdsp子目录下； – 演示程序28个，放在demodsp子目录下；(读者不必 读懂） 读者应把这几个程序库放到MATLAB的搜索路径上
• 下载程序的网址为： ，
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数字信号处理的优越性
• • • • • 1) 灵活性 2) 高精度和高稳定性 3) 便于开发和升级 4) 便于大规模集成 5）功能强
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1.3 信号采样和复原的实例
– Windows录音机的界面
– Windows录入的‘大家好’声音信号
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声音信号文件的格式和参数
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声音文件格式选择
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第一章 信号和信号处理
1.1 1.2 1.3 1.4 信号的分类 信号处理 信号采样和复原的一个实例 本书概貌的说明
2
1.1 信号的分类
• 按信号载体的物理特征，可分为电、磁、 光、机械、热、声音等； • 按信号中的自变量的数目分：
–一维信号：如语言和音乐 –二维信号：如黑白照片或地形图， –三维信号：如黑白电视图象，
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信号的分类
• 信号量化的方法
– 自变量的量化：等间隔采样，t=nT, n=0,1,…
• T为采样周期，也即量化步长
– 因变量x的量化：
• 设量化步长为△x，则量化公式为
xq x round ( x / x )
• 对应的MATLAB语句(x为数组也适用) xq=round(x/deltax)*deltax; 其它取整函数有ceil,floor,fix等
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例1.1.1
的图形
图1-1.1 连 续 信 号 、 离 散 时 间 信 号 和 数 字 信 号
9
信号的分类
• 按照信号的来源来分
–心电（ElectroCardioGraphy—ECG）信号： –脑电图（ElectroEncephaloGram—EEG）信号 –地震信号：它由岩石的自然运动、或人为的地下爆 炸等产生。 –发动机振动信号： –语言信号： –音乐信号： –统计数据： 等等
用MATLAB分析WINDOWS声音文件
• %读入文件上的变量x:
[x,Fs,Nbits]=wavread('dajiahao');
• %分析变量x的长度，取样频率和位数
size(x), Fs,Nbits
• • • •
%恢复变量x的声音：sound(x,22050) %画出变量x的曲线：plot(x) %分析x的若干样本点的值：x(15120:15124)' %用MATLAB保存变量x：save dajiahao x
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信号分类的例题
• 例1.1.1 设连续信号为
x ( t ) t cos t 0 t t 6 a f
–其中tf为终点时刻。若采样周期为0.5秒，求采样后 的离散时间信号 – MATLAB程序hc111
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例1.1.1的MATLAB程序hc111
此程序分别描述了连续信号、离散信号和数字信号 dt=0.001; tf=6; t=0:dt:tf;% 建立自变量向量 xa=sqrt(t)+cos(t); % 原始的连续时间信号xa(t) T=0.5;n=0:tf/T;% 建立离散自变量向量 x=sqrt(n*T)+cos(n*T); % 离散时间信号x(n) deltax=0.5; % deltax为x的量化步长 xq=round(x/deltax)* deltax;% 量化的数字信号xq • 以下为绘图语句
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1.4
本书概貌的说明
• 对“数字信号处理”内涵的两种理解方法：
–1。研究对“数字信号”进行‘处理’的理论和技 术;限定的研究对象是“数字信号”。 –2。研究用“数字”方法来“处理信号”的理论和 技术;限定的研究方法是“数字技术”。
• 我们认为第二种理解比较恰当。它比第一种含 义覆盖的领域宽，消除了‘盲区’。因为自然 界大多数信号是模拟的。用数字技术来研究它 们是本课程的主要任务。为此本书中在这方面 加了不少篇幅。
• 滤波器设计：如
– 设计模拟滤的基本框图
• 将模拟信号用数字方法进行处理的框图如下： – 模拟信号 xa(t)经预滤波，A/D变换，变成数字信号 x(n)； – 用数字方法进行处理；得到数字信号y(n) – 作D/A变换，再平滑滤波，变回模拟信号ya(t) ； 用图中五个方框完成对模拟信号的处理。
20
关于MATLAB语言
• 在学习本课之前，读者应先学过和用过MATLAB语言， 而不是在学习本课时边学边用。不然，在使用本教材 的时候，会感到困难。因为本书不只把MATLAB作为 计算工具，在讲解许多概念时，是用MATLAB语言来 概括其思路的。 • 如果没有学过MATLAB, 应急学习可参阅下两本书之 一的“语言篇“—MATLAB入门： 《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》（第2版）， 西安电子科技大学出版社，2004年9月 《MATLAB及在电子信息课程中的应用》（第2版），电 子工业出版社，2003年7月
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信号的分类
• 由对模拟信号采样而产生离散信号x(n)
x ( n ) x ( t ) , n 0 , 1 , 2 , , N 1 a t nT
• 量化后信号xq的误差
– 绝对误差 e=xq-x – 相对误差 rerror=(xq-x)./abs(x)
–对大的数，量化造成的相对误差小；而对小的数， 量化造成的相对误差大。
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心电图信号：
心电图主要分析 它的时域特性： 常用的特征点 有： P波； Q波； R波； S波； T波； 延续时间较长的 波还要细分。 如T1,T2,…波
11
1.2 信号处理
• 信号的时域分析处理：如
–分析心电路中各波形特征， –从雷达回波信号提取和分析目标参数
• 信号的频域分析处理：如
–分析脑电波信号的频谱来判断大脑的活动 –分析音乐信号的频谱
（彩色图像或电视是三个因变量，自变量同上）
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信号的分类
• 按信号中自变量和因变量的取值特点分
• 连续时间（Continuous-Time—CT）信号： 自变量和因变量均连续取值,(自变量的连续 称为连续时间，因变量的连续称为模拟信号) • 离散时间（Discrete-Time—DT）信号： 自变量离散，因变量仍连续取值 • 数字信号（Digital Signal）： 自变量和因变量均离散取值(因变量的离散称为数 字信号)
19
关于MATLAB语言
• 本书提供的程序集有：
– 例题程序约120个，放在exampdsp子目录下； – 自编的子程序28个，放在subrtdsp子目录下； – 演示程序28个，放在demodsp子目录下；(读者不必 读懂） 读者应把这几个程序库放到MATLAB的搜索路径上
• 下载程序的网址为： ，
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数字信号处理的优越性
• • • • • 1) 灵活性 2) 高精度和高稳定性 3) 便于开发和升级 4) 便于大规模集成 5）功能强
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1.3 信号采样和复原的实例
– Windows录音机的界面
– Windows录入的‘大家好’声音信号
15
声音信号文件的格式和参数
16
声音文件格式选择
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