數(shù)字信號(hào)處理概念

1、enjoy scienceenjoy science1數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理?xiàng)钜忝鳁钜忝鲾?shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理介紹的是：如何將事物的運(yùn)動(dòng)變?yōu)橐淮當(dāng)?shù)字，并用介紹的是：如何將事物的運(yùn)動(dòng)變?yōu)橐淮當(dāng)?shù)字，并用計(jì)算的方法從中提取有用信息，滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。計(jì)算的方法從中提取有用信息，滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理在處理語(yǔ)音信號(hào)時(shí)：在處理語(yǔ)音信號(hào)時(shí)： 將連續(xù)變化的聲波變?yōu)檫B續(xù)變化的信號(hào)將連續(xù)變化的聲波變?yōu)檫B續(xù)變化的信號(hào)x(t)，經(jīng)模，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)槎M(jìn)制的信號(hào)數(shù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)槎M(jìn)制的信號(hào)x(n)，數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)

2、算，數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算其平均值（計(jì)算方法由編程者定），計(jì)算結(jié)果其平均值（計(jì)算方法由編程者定），計(jì)算結(jié)果y(n)經(jīng)數(shù)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器變?yōu)檫B續(xù)變化的信號(hào)模轉(zhuǎn)換器變?yōu)檫B續(xù)變化的信號(hào)y(t)。 數(shù)字信號(hào)處理就是用計(jì)算機(jī)處理信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是精數(shù)字信號(hào)處理就是用計(jì)算機(jī)處理信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是精度高、度高、變換變換靈活、靈活、性能性能穩(wěn)定、效穩(wěn)定、效率率高、成本低、功能強(qiáng)高、成本低、功能強(qiáng)大大。 它的應(yīng)用小到電子、大到天文地理，涉及通信、電它的應(yīng)用小到電子、大到天文地理，涉及通信、電子儀器、自動(dòng)控制、語(yǔ)音、聲音、圖形、圖像、軍事、子儀器、自動(dòng)控制、語(yǔ)音、聲音、圖形、圖像、軍事、工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、社會(huì)管理、金融證券、地球物

3、理、航工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、社會(huì)管理、金融證券、地球物理、航海、航空航天、家用電器、廣播電視等領(lǐng)域。海、航空航天、家用電器、廣播電視等領(lǐng)域。數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 數(shù)字信號(hào)處理是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)。例如正數(shù)字信號(hào)處理是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)。例如正弦波，它用幅度、頻率和初相位三個(gè)參數(shù)就可描述，對(duì)弦波，它用幅度、頻率和初相位三個(gè)參數(shù)就可描述，對(duì)信號(hào)信號(hào)進(jìn)行通信時(shí)，最節(jié)省資源的方法是：傳輸它的九個(gè)參數(shù)。進(jìn)行通信時(shí)，最節(jié)省資源的方法是：傳輸它的九個(gè)參數(shù)。否則，需要傳輸?shù)臄?shù)字將多之又多。否則，需要傳輸?shù)臄?shù)字將多之又多。 如何如何有效地有效地讓機(jī)器知道

4、這九個(gè)參數(shù)，這就是數(shù)字信讓機(jī)器知道這九個(gè)參數(shù)，這就是數(shù)字信號(hào)處理要號(hào)處理要研究研究的。的。)211sin() 16sin()2sin(2)(ttttv數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 又如一張磁懸浮列車車廂的照片（左圖），由于保又如一張磁懸浮列車車廂的照片（左圖），由于保存不慎，年久發(fā)霉（中圖），手工除霉、臨摹、重新拍存不慎，年久發(fā)霉（中圖），手工除霉、臨摹、重新拍照都不是修復(fù)的照都不是修復(fù)的最最好辦法。好辦法。 若將照片看作許多小點(diǎn)組成，對(duì)發(fā)霉照片的小點(diǎn)進(jìn)若將照片看作許多小點(diǎn)組成，對(duì)發(fā)霉照片的小點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，產(chǎn)生新的小點(diǎn)，它們就可構(gòu)造一張新照片（右行

5、計(jì)算，產(chǎn)生新的小點(diǎn)，它們就可構(gòu)造一張新照片（右圖）。計(jì)算的方法有平均法、中值法等。中值法是：對(duì)圖）。計(jì)算的方法有平均法、中值法等。中值法是：對(duì)每個(gè)小點(diǎn)及周圍部分點(diǎn)的數(shù)值按大小排列，取其中間值每個(gè)小點(diǎn)及周圍部分點(diǎn)的數(shù)值按大小排列，取其中間值作為新小點(diǎn)的值。作為新小點(diǎn)的值。數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理從從兩兩個(gè)個(gè)角度看問(wèn)題：角度看問(wèn)題：（1）從時(shí)間順序看問(wèn)題，把比較兩段信號(hào)的相似程）從時(shí)間順序看問(wèn)題，把比較兩段信號(hào)的相似程度變?yōu)橄嚓P(guān)系數(shù)、相關(guān)函數(shù)，把處理信號(hào)的系統(tǒng)度變?yōu)橄嚓P(guān)系數(shù)、相關(guān)函數(shù)，把處理信號(hào)的系統(tǒng)看作看作單位脈沖響應(yīng)

6、單位脈沖響應(yīng)，用卷積處理信號(hào)，用卷積處理信號(hào)。（2）從）從物質(zhì)成分物質(zhì)成分看問(wèn)題，看問(wèn)題，將將一段信號(hào)看作若干正弦一段信號(hào)看作若干正弦波成分組成，波成分組成，這種方法叫這種方法叫傅里葉變換傅里葉變換或頻譜。從頻譜或頻譜。從頻譜的意義看，的意義看，處理信號(hào)處理信號(hào)就是就是篩選正弦波，篩選正弦波，其其系統(tǒng)稱為濾系統(tǒng)稱為濾波器。波器。 用相關(guān)函數(shù)、卷積和頻譜等方法加工模擬信號(hào)，用相關(guān)函數(shù)、卷積和頻譜等方法加工模擬信號(hào)，需要需要設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法方法，更需要更需要講求講求技巧。技巧。 首先要把首先要把模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)變?yōu)?。模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)時(shí)，數(shù)字可多也可少。多的

7、時(shí)，數(shù)字可多也可少。多的數(shù)字?jǐn)?shù)字有無(wú)窮多，有無(wú)窮多，這么做是蠻干這么做是蠻干；少的數(shù)字才叫聰明少的數(shù)字才叫聰明，但不能太少，但不能太少。采。采樣定理樣定理將將告訴我們告訴我們，最少的數(shù)字是多少。最少的數(shù)字是多少。數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 頻譜分析的數(shù)學(xué)公式太復(fù)雜，有的地方用頻譜分析的數(shù)學(xué)公式太復(fù)雜，有的地方用z z變換變換取代取代它，可以帶來(lái)意外的驚喜。傅里葉變換是一種理它，可以帶來(lái)意外的驚喜。傅里葉變換是一種理想的數(shù)學(xué)計(jì)算，想的數(shù)學(xué)計(jì)算，稍作修改就可得到實(shí)用的離散傅里葉稍作修改就可得到實(shí)用的離散傅里葉變換。變換。 離散離散傅里葉變換傅里葉變

8、換具有實(shí)用意義，不過(guò)具有實(shí)用意義，不過(guò)需要數(shù)字計(jì)需要數(shù)字計(jì)算算才能實(shí)現(xiàn)才能實(shí)現(xiàn)；若；若直接直接按定義按定義計(jì)算計(jì)算，需要很多次加法、需要很多次加法、乘法乘法?？焖俑道锶~變換告訴我們，可以上百倍快速傅里葉變換告訴我們，可以上百倍地地減少減少離散傅里葉變換離散傅里葉變換的計(jì)算的計(jì)算量量。這為這為數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理從理論從理論走向應(yīng)用鋪平了道路。走向應(yīng)用鋪平了道路。 從信號(hào)中提取有用從信號(hào)中提取有用內(nèi)容內(nèi)容，就像從眾多正弦波中取，就像從眾多正弦波中取出有用成分，出有用成分，專業(yè)上稱它為專業(yè)上稱它為濾波。濾波的濾波。濾波的系統(tǒng)系統(tǒng)稱為數(shù)稱為數(shù)字濾波器，字濾波器，從信號(hào)流動(dòng)來(lái)分，從信號(hào)流動(dòng)來(lái)分，它

9、有兩種結(jié)構(gòu)：無(wú)限脈它有兩種結(jié)構(gòu)：無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器，有限脈沖響應(yīng)濾波器。沖響應(yīng)濾波器，有限脈沖響應(yīng)濾波器。數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 設(shè)計(jì)濾波器就像設(shè)計(jì)如何從設(shè)計(jì)濾波器就像設(shè)計(jì)如何從眾多的求職者中招聘對(duì)路的人才。眾多的求職者中招聘對(duì)路的人才。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器，可可先設(shè)計(jì)先設(shè)計(jì)模擬濾波器模擬濾波器，然后用數(shù)學(xué)公式然后用數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字濾波器；變?yōu)閿?shù)字濾波器；也可用也可用z z變換的變換的零極點(diǎn)零極點(diǎn)圖圖來(lái)來(lái)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，或或以理想濾波器和實(shí)際濾波器的誤以理想濾波器和實(shí)際濾波器的誤差為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。差為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)

10、設(shè)計(jì)有限脈沖響應(yīng)濾波器有限脈沖響應(yīng)濾波器，可從無(wú)窮長(zhǎng)的序列中可從無(wú)窮長(zhǎng)的序列中截取一段獲得，也可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)濾波器的頻譜采樣獲得，截取一段獲得，也可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)濾波器的頻譜采樣獲得，還可以根據(jù)還可以根據(jù)理想濾波器和實(shí)際濾波器的理想濾波器和實(shí)際濾波器的誤差誤差來(lái)來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 數(shù)字信號(hào)的數(shù)字越多，越能貼近它所表示的數(shù)字信號(hào)的數(shù)字越多，越能貼近它所表示的真實(shí)真實(shí)信號(hào)，但也帶來(lái)了存儲(chǔ)量和計(jì)算量越大的缺點(diǎn)。提高信號(hào)，但也帶來(lái)了存儲(chǔ)量和計(jì)算量越大的缺點(diǎn)。提高效率的方法就是在不同的場(chǎng)合使用不同的采樣率。轉(zhuǎn)效率的方法就是在不同的場(chǎng)合使用不同的采

11、樣率。轉(zhuǎn)換采樣率也有訣竅，叫做抽取和內(nèi)插。換采樣率也有訣竅，叫做抽取和內(nèi)插。 把數(shù)字信號(hào)處理付諸應(yīng)用，可采用通用計(jì)算機(jī)，把數(shù)字信號(hào)處理付諸應(yīng)用，可采用通用計(jì)算機(jī)，或?qū)Ｓ眉呻娐?、可編程集成電路。不過(guò)事先要考慮或?qū)Ｓ眉呻娐?、可編程集成電路。不過(guò)事先要考慮成本，這就需要考慮實(shí)際的計(jì)算速度和數(shù)字精度。成本，這就需要考慮實(shí)際的計(jì)算速度和數(shù)字精度。 由淺入深的三個(gè)應(yīng)用實(shí)例，為你總結(jié)數(shù)字信號(hào)處由淺入深的三個(gè)應(yīng)用實(shí)例，為你總結(jié)數(shù)字信號(hào)處理的理論。這三個(gè)實(shí)例是：兩人合唱的數(shù)字音效處理理的理論。這三個(gè)實(shí)例是：兩人合唱的數(shù)字音效處理系統(tǒng)，系統(tǒng)， 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science小轎車車廂內(nèi)的噪聲降噪數(shù)字系統(tǒng)，小轎車車廂內(nèi)的噪聲降噪數(shù)字系統(tǒng)，數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理enjoy scienceenjoy science 通過(guò)通過(guò)344349頁(yè)的五個(gè)試驗(yàn)，你可以更好地頁(yè)的五個(gè)試驗(yàn)，你可以更好地將將數(shù)數(shù)字信號(hào)處理的理論字信號(hào)處理的理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。這五個(gè)試驗(yàn)是：。這五個(gè)試驗(yàn)是：測(cè)量人耳辨別回音的最小