数字信号处理-绪论ppt课件

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《数字信号处理导论》绪论 ppt课件

《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?

西交大数字信号处理课件-0绪论

西交大数字信号处理课件-0绪论
西交大数字信号处理课件 -0绪论
• 绪论 • 信号与系统 • 数字信号处理的基本原理 • 数字信号处理的实现方法 • 数字信号处理的发展趋势与展望
01
绪论
数字信号处理简介
数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP)是一门涉及多 学科的交叉学科,主要研究如何利用数 字方法对信号进行采集、变换、分析和
将Z平面上的复数映射回时域,得到原始的 离散信号。
离散时间系统的稳定性
系统对输入信号的响应是否随时间无限增 长的性质。
离散时间系统的因果性和稳定性 关系
因果性保证系统对过去和现在输入的响应 只影响未来输出,稳定性则保证系统对输 入的响应不会无限增长。
离散傅里叶变换(DFT)与快速傅里叶变换(FFT)
傅里叶变换
将时域信号转换为频域信号,用于分析信号 的频域特性。
离散傅里叶变换(DFT)
对有限长度的离散信号进行傅里叶变换,得 到信号的频谱。
快速傅里叶变换(FFT)
高效计算DFT的算法,大幅度减少了计算量。
DFT和FFT的应用
频谱分析、滤波器设计、信号去噪等。
04
数字信号处理的实现方法
数字信号处理器的结构与特点
离散信号与系统
离散信号
在时间或数值上取样点的集合,通常由数字或符号表示。
离散系统
在离散时间点上对输入信号进行处理并产生输出信号的数学模型。
离散信号的特性
幅度、频率和相位。
离散系统的特性
线性、时不变性和因果性。
Z变换与离散时间系统
Z变换
逆Z变换
将离散信号映射到复平面上的数学工具, 用于分析信号的频域特性。
嵌入式应用
数字信号处理技术在嵌入式系 统中的应用越来越广泛,推动 了智能硬件的发展。

实时数字信号处理 绪论完美版PPT

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

数字信号处理课件ppt

数字信号处理课件ppt

p
p
前向预测: e (n ) x (n ) x ˆ(n ) x (n )a px ( k n k )a px ( k n k )
k 1
k 0
E[|
e(n)|2]min
E[e*(n)(x(n)
xˆ(n))]E[e*(n)x(n)]
PART 1
Ex*(n) p apkx*(nk)x(n)
k1
p
rxx(0) apkrxx(k) k1
p
rxx(0) apkrxx(k)E[|e(n)|2]m in k1
p
rx
x得(l)到下ap面krx的x(k方l)程0组l:1,2,,
k1
p
rxx(0)
rxx(1)
rrxxx(x将W(01a))方lk程e r方组写程rr成)xxxx((矩pp阵)形1)式(Yau1pl1e- E[
|e(n)|2]m 0
in
rxx(p) rxx(p1) rxx(0) app
0
p
y (n ) s ˆ(n p ) x ˆ(n p ) a p kx [n (p k)] k 1
p
后向预测: b (n ) x (n p ) x ˆ(n p ) x (n p )a p k x (n p k ) k 1
[Lrxex (vpi)nsona p-1Drxxu( prbkin)] 算法:
kp
k 1
2 p 1
k p ap,p
a p ,k a p 1,Lk eviknspoan-pD1u,rpbikn的k一般1递,2推,3公,式如, p下:1
相关卷积定理:
卷积的相关函数等于相关函数的卷积
e(n)=a(n)*b(n) f(n)=c(n)*d(n)

《数字信号处理》课件

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05
数字信号处理中的窗函 数
窗函数概述
窗函数定义
窗函数是一种在一定时间 范围内取值的函数,其取 值范围通常在0到1之间。
窗函数作用
在数字信号处理中,窗函 数常被用于截取信号的某 一部分,以便于分析信号 的局部特性。
窗函数特点
窗函数具有紧支撑性,即 其取值范围有限,且在时 间轴上覆盖整个分析区间 。
离散信号与系统
离散信号的定义与表示
离散信号是时间或空间上取值离散的信号,通常用序列表示。
离散系统的定义与分类
离散系统是指系统中的状态变量或输出变量在离散时间点上变化的 系统,分类包括线性时不变系统和线性时变系统等。
离散系统的描述方法
离散系统可以用差分方程、状态方程、传递函数等数学模型进行描 述。
Z变换与离散时间傅里叶变换(DTFT)
1 2 3
Z变换的定义与性质
Z变换是离散信号的一种数学处理方法,通过对 序列进行数学变换,可以分析信号的频域特性。
DTFT的定义与性质
DTFT是离散时间信号的频域表示,通过DTFT可 以分析信号的频域特性,了解信号在不同频率下 的表现。
Z变换与DTFT的关系
Z变换和DTFT在某些情况下可以相互转换,它们 在分析离散信号的频域特性方面具有重要作用。
窗函数的类型与性质
矩形窗
矩形窗在时间轴上均匀取值,频域表现为 sinc函数。
汉宁窗
汉宁窗在时间轴上呈锯齿波形状,频域表现 为双曲线函数。
高斯窗
高斯窗在时间轴上呈高斯分布,频域表现为 高斯函数。
海明窗
海明窗在时间轴上呈三角波形状,频域表现 为三角函数。
窗函数在数字信号处理中的应用
信号截断
通过使用窗函数对信号进行截 断,可以分析信号的局部特性

《数字信号处理引言》PPT课件

《数字信号处理引言》PPT课件
的应用、信号的频率分析、LTI系统的频域分析、信 号的采样与重建、离散傅里叶变换的特性及应用、 快速傅里叶变换算法、离散时间系统的实现、数字 滤波器设计。 后4章介绍了高级数字信号处理,包括多速率数字信 号处理、线性预测和最优线性滤波器、自适应滤波 器以及功率谱估计。 附录A介绍随机数发生器,附录B摘录了用于线性相 位FIR滤波器设计的转换系数表。最后,作者还给出 了参考书目及精选习题答案。
本课程的目的是介绍一些数字信号处理基本的 分析工具和相关的技术。
主要介绍离散时间信号、系统和现代数字处理 的基础知识,以及它们在电子工程、计算机工 程和计算机科学等专业方面的应用。
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5
主要内容
本书共分为14章及2个附录.
前10章讲述了基本数字信号处理知识,依次为:绪论、
离散时间信号与系统、 变换z 及其在LTI系统分析中
把数字信号处理系统中用程序实现的数学方 法叫做算法。讨论用软件或硬件的方法来实 现对信号的处理。
数字信号处理的关键问题就是找到高效、快 速、容易实现的算法来解决诸如滤波、相关 和频谱分析等一系列的问题。
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18
1 数字信号处理系统的基本组成
科学和工程领域的大多数信号在本质上都是模拟的,即信号 所对应函数中的变量是连续变化的,变量的取值范围也是连 续区间。
主要内容(B)
第3章介绍 z 变换,包括双边 z 变换和单边z 变换,并给出了确定逆z 变换的方法。论述 了在LTI系统的分析过程中如何使用 z 变换, 证实了系统的重要特性都与 域特z 征有关,
如因果性和稳定性。
第4章论述频域中的信号分析。描述了连续时 间信号和离散时间信号的傅里叶级数和傅里 叶变换。
近似地表示
一段语音信号:
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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







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
15. S.J.Orfanidis, Introduction to signal processing, 16. Copyright 1996 by Prentice Hell Comp. 16. S.K.Mitra,Digital signal processing –a computer17. based approach,second edition,Copyright
信号是传输信息的函数,是信息的物理表现形式;而信 息是信号的具体内容,通俗地讲,信息就是有用的消息。
信息是一个十分传送的对象,是客观世界的第三要素;其 特点是无形的,可共享的,无限的,可度量的。
消息不等于信息,同一消息可含有不同的信息量。 2、信号的分类
2. W.D.Stanley , “Digital Signal Processing” , 1975. 中译本 常迥译 1979.
3. 黄顺吉等, 数字信号处理及其应用 , 国防 工业出版社, 1982
4. 邹理和, 吴北熊等,, 数字信号处理, 上、下 册, 国防工业出版社, 1985.
5.何振亚 , 数字信号处理的理论与应用 , 上、下册, 人民邮电出版社, 1985.
绪论
一. 数字信号处理的基本概念
1.信号 2.信号分类 3.模拟信号 4. 数字信号 5. 二者关系 6. 数字信号处理
1
DSP(Digital Signal Processing)是近几十年发展起来的一 门新兴学科。
DSP是利用计算机或专用设备,以数值计算的方法对信 号进行采集、变换、综合、估值、识别等加工处理,借以达 到提取信息和便于应用的目的的一门学科。 1、信号
依载体:电信号、磁信号、声信号、光信号、热信号、 机械信号。
依变量个数:一维、二维、多维(矢量)信号。
2
依周期性:周期信号x(t)=x(t+kT); 非周期信号。 依是否为确定函数:确定信号;随机信号。 依能量或功率是否有限:能量信号;功率信号。 无论是用模拟方法还是用数字方法,都是将所研究的信号先
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研究生用: 6.胡广书, 数字信号处理--理论 算法与实现
清华大学出版社,1997. 7. 张贸达 , 现代信号处理, 清华大学 1996. 8.王宏禹,随机数字信号处理,国防工业出版
社,1994. 9.程乾生,信号数字处理的数学原理,石油工
业出版社(第2版),1993.
16
较新的: 10.吴镇扬,数字信号的原理与实现,东 南大
4. 快速算法 FFT, WFT,,快速卷积、相关算法。
5. 数字滤波技术 (1) IIR数字滤波器的分析与设计; (2) FIR数字滤波器的分析与设计。
4
6. 信号的频谱分析与估值 确定信号:谱分析;随机信号:相关计算、 谱估计。
7. 特殊算法 反卷积,信号重构。
8. 数字信号处理的实现 (1) 在通用微机上,用软件实现; (2) 用单片机实现; (3) 专用数字信号处理芯片DSP。
学,1997. 11.赵尔沅等,数字信号处理实用教程,人民邮
电,1999. 12.姚天任等,现代数字信号处理,华中理工,
1999. 13.丁玉美等,数字信号处理,西安电子科大,
(第2版),2001. 14.A.V.奥本海姆,R.W.谢弗著,黄建国等译,
离散时间信号处理,科学出版社,2000.
17
英文原版:
变成电信号,即所谓模拟信号。因此,可把信号分为模拟信号和 数字信号两类。 3.模拟信号
用电压或电流去模拟其他物理量,如声音、温度、压力、 图象等所得到的信号。 4.数字信号
在时间上和幅度上都是离散的信号。它可由模拟信号经离
散和量化得到,亦可客观存在。本质上,它只是一系列的“数” 。 5.两者关系
模拟经A/D变换得数字;数字经D/A变换得模拟。 6.数字信号处理
5
三. 数字信号处理系统的基本组成
1. 框图
xa (t) 前置预滤波器
A/D变换器 x(n) 数字信号处理器
y(n) D/A变换器 y(t) 模拟滤波器 ya (t)
6
2. 各单元的作用 前置预滤波器: 滤除高于某一频率的信号,防混迭。 A/D变换器: 完成抽样和量化,实现数字化。如下图 所示:
通俗地讲,处理就是加工,因数字信号常表示成序列,加 3
工实际上就是相加、相乘和位移。
二. 数字信号处理的学科概貌(研究内容)
1. 信号的采集
实现信号的数字化,包括取样、量化。
2. 信号的分析
信号描述与运算,各种变换,时、频域分析。
3. 系统分析 线性系统与非~,时变系统与非~,线性时(移)不 变系统,因果系统与非~,线性时(移)不变因果系 统。
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