绪论在线视频

同学们好

我是湖北大学

计算机与信息工程学院教师潘永才

欢迎大家走进

数字信号处理线上课堂

从今天起

我们开始讲授

数字信号处理课程的相关内容

数字信号处理

是上世纪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新型学科

其重要性

在各个领域的应用中

也日益表现出来

数字信号处理课程

是信息与通信类本科专业的一门

重要的专业基础课程

通过本课程的学习

同学们要掌握

数字信号处理的基础理论

算法

及其实现方法

为后续课程的学习

与研究打下坚实的基础

下面

我们开始介绍

绪论的相关内容

主要为大家介绍

基本概念

数字信号处理系统的基本组成

数字信号处理的特点

和应用等内容

第1部分

基本概念

1信号

什么是信号呢

在先修课程当中

同学们已经学习了信号

系统

等概念的描述

今天

我们再做一个简要的回顾

信号是消息的表现形式

通常体现为

随若干变量的变化

而发生变化的某种物理量

信号的描述方式

主要有两种

一种是

数学函数的表达形式

另一种是

图形表达形式

也就是某种形式的变化波形

信号有多种

比如电信号

非电量信号

模拟信号

数字信号等等

与本课程最紧密关联的

有数字信号

和数字信号处理这两个基本概念

那么

什么是数字信号呢

数字信号

是一种离散的时间信号

其幅值是量化的

可用一串序列的数来表示

每个数又可表示为二进制码的形式

而数字信号处理

则是把信号用数字

或者是符号表示的序列

通过计算机

或者通用或者专用的信号处理设备

用数字的计算方法

进行滤波

变换

压缩

识别等处理

以达到提取有用信号的目的

按照特性的不同

信号有不同的分类方法

主要有以下几类

从信号的维度来讲

可以分为一维信号

二维信号

多维信号

由于信号的变量

可以是时间

也可以是频率

空间

或者其他的物理量

所以

若信号是一个变量的函数

则称为一维信号

若信号是两个变量的函数

则称为二维信号

若信号是多个变量的函数

则称为多维信号

本课程主要讨论一维信号

另一种分类

是将信号分为周期信号

和非周期信号

周期信号

就是按照一定时间间隔

周而复始

而且是无始无终的信号

如果周期信号的周期T

趋于无穷大

则周期信号

就变成了非周期信号

非周期信号在时间上

不具有周而复始的特性

还有一种分类

是将信号分为确定信号

和随机信号

若信号在任意时刻的取值

能够精确的确定

则称之为确定信号

若信号在任意时刻的取值

不能够精确的确定

则称之为不确定性信号

也叫随机信号

按照时间函数取值的连续性

与离散性

可将信号划分为

连续时间信号

和离散时间信号

也简称为连续信号

和离散信号

连续时间信号

是指

除若干不连续的时间点外

在每个时间点上

都有对应的信号值

而离散时间信号

只在某些不连续的时间点上有信号值

在其它时间点上

信号没有意义

离散时间信号也称为序列

其时间是离散的

幅值是连续的

前面定义的数字信号

属于离散时间信号的一种

本课程大部分章节

都将讨论确定的离散时间信号

信号还有其它的分类形式

比如

能量信号和功率信号

等等 等等

请同学们查阅相关文献

结合教材

进行学习和理解

2系统

系统是由若干相互作用

和相互依赖的事物组合而成的

具有特定功能的整体

凡是能将信号加以变换

以达到人们要求的各种设备

都称为系统

下面的两个图

分别为

电视广播通信系统

和信号处理系统的框图

这两个系统

都是由若干相互作用

和相互依赖的模块组合而成的

能够完成信号变换

处理

和传输等功能的整体

按照处理的信号种类的不同

可以将系统分为4类

1模拟系统

这种系统

用于处理模拟信号

系统的输入

输出

均为连续时间

连续幅值的模拟信号

2连续时间系统

这种系统

用于处理连续时间信号

系统的输入

输出

均为连续时间信号

3离散时间系统

这种系统

用于处理离散时间信号

系统的输入

输出

均为离散的时间信号

4数字系统

这种系统

用于处理数字信号

系统的输入

输出

均为数字信号

系统

也可以从

数学模型的差异

来划分类型

主要分为

线性系统

和非线性系统

时不变系统

和时变系统

连续时间系统

和离散时间系统

既时系统

和动态系统

等等

3 信号处理

信号处理是用系统

对含有信息的信号

进行处理或者变换

以获得人们所希望的信号

从而

达到提取信息

便于利用的过程

信号处理的内容

主要包括

滤波

变换

检测

谱分析

估计

压缩

识别

等一系列的加工处理

信号处理

现已成为一门学科

本课程

主要讨论

数字信号处理

今天给大家介绍的第2部分

数字信号处理系统的基本组成

数字信号处理系统的方框图

如图所示

它有前置滤波器

A/D变换器

数字信号处理器

D/A变换器

模拟滤波器的模块组成

该系统

可以将一个模拟信号

变换为数字信号

再经过数字技术处理后

还原成模拟信号

这个图

表示的是对模拟信号

进行处理的方框图

但实际的系统中

并不一定要包含它的所有框图内容

比如说

有些系统

只需要数字输出

就直接用y(n)输出即可

有的系统的输入

就是数字量

直接用x(n)输入即可

对于纯数字系统

则只需中间的数字信号处理器模块就可以了

图中的数字信号处理器

可以是数字计算机

或者为处理器

2数字信号处理方法

数字信号处理

主要有以下三种方法

第1种是软件实现方法

主要是通过软件编程

对输入信号进行预期的处理

第2种方法

是用基本的数字硬件

组成专用处理器

或者

专用数字信号处理芯片

作为数字信号处理器

这种方法的优点

是可以进行实时处理

但是

由于它是专用的

其它类的加工处理

只能完成某一具体的加工处理

而不能完成

其他类的加工处理

第3种方法

采用现在最为流行的

通用数字信号处理芯片

这是一种专门为信号处理设计的芯片

有专门执行信号处理算法的硬件

比如

乘法累加器

并行处理

多总线硬件等

还有专门为信号处理用的指令

它既有实时优点

又有软件实现的多用性优点

是一种重要的数字信号处理实现方法

现在

已经用到了很多领域

常用的数字信号处理芯片

有两种类型

一种是专用DSP芯片

另一种是通用的DSP芯片

其中

专用DSP芯片

有能实现横向滤波功能的

也有能进行快速傅里叶变换的

还有作为浮沉 累加功能的

等等

而通用DSP芯片

有定点制的DSP芯片

也有浮点制的DSP芯片等多种

第3部分

简要介绍

数字信号处理的特点

及应用

1数字信号处理的特点

数字信号处理系统

具有明显的优点

主要有

1 精度高

可以达到10的负4次方以上的精度

而且可随时传送

2 灵活性高

只需改变存储的系数

就可得到不同的系统

比改变模拟系统要方便得多

3 可靠性强

它受周围环境的温度

及噪声的影响较小

如果采用大规模集成电路

其可靠性会更高

数字信号处理系统的特点还有

很容易进行大规模集成

可以获得高性能指标

进行二维与三维处理

时分复用等等

数字信号处理的应用

也非常广泛

随着对本课程的深入学习

大家会了解到

数字信号处理

在滤波与变换

通信

语音

图像

消费电子

仪器仪表

工业控制与自动化

医疗

军事等

很多领域

都有广泛应用

大家可以查阅相关文献

结合教材

进行深入学习和研究

同学们

绪论部分的相关内容

就简要介绍这些

今天的课就到这里

谢谢大家