01 第1章 数字信号处理绪论.pptx

第1页：数字信号处理

数字信号处理：本章课件封面，标注课程名称、任课教师与授课班级信息。

第2页：数字信号处理（DSP

数字信号处理（DSP）定义数字信号处理是用数字或符号的序列来表示信号，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，对信号及所含信息进行表示、变换并用数字的数值计算方法处理，以提取有用信息。

例：用数学计算和计算机显示代替复杂的电路和机械结构

第3页：课程导论与数字信号处理定义

例X(t)Y(t)CR模拟高通滤波器延时a数字高通滤波器

第4页：对于DSP:狭义理解

对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor数字信号处理器。广义理解可为Digital SignalProcessing译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。

第5页：数字信号处理的发展历史

• 16世纪发展起来的经典数值分析方法和18世纪拉普拉斯变换引申的z变换是数字信号处理的数学理论基础。
• 到了50年代，采样的概念及频谱效应已被充分了解，z变换理论已普及到电子工程领域。1958年，Ragazzini等人的Sampled-Data Control Systems，是第一本有关数字信号处理的近代著作，由于受到当时工艺水平的限制，只能对一些低频控制或地震信号的数字处理问题做实践性的尝试。
• 60年代中期，数字信号处理理论才较为定型。此时，集成电路工艺的不断提高，使得用数字元件构成较完善的信号处理系统是完全可能的。

第6页：快速傅里叶变换

• 1965年发表的快速傅里叶变换(FFT, Fast FourierTransform)使数字信号处理从概念到实现发生了重大转折，是数字信号处理的重大进展之一。
• 数字信号处理发展过程中的另一个重大里程碑是有限冲激响应(FIR)和无限冲激响应(IIR)数字滤波器之间地位的相对变化。
• 上世纪70年代以来，数字信号处理中的有限字长效应的分析与研究，解释了数字信号处理中出现的许多现象，使数字信号处理的基本理论进入了基本成熟的阶段。

第7页：数字信号处理

• 数字信号处理是一种软硬结合的技术。在其实现方面，大规模集成电路技术的提高是推动数字信号处理技术飞速发展的重要因素。
• 世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司宣布的S2811，1979年Intel公司发布的商用可编程2920是DSP芯片的一个主要里程碑。

第8页：数字信号处理技术的高速发展

数字信号处理技术的高速发展和对其它领域的广泛渗透无疑得益于70年代以来微电子技术的发展。1971年英特尔公司推出了第一个微处理芯片4001，其功能大体上和世界上第一台电子计算机ENIAC相当。此后，微处理芯片的发展就异常迅速，它基本上遵从所谓的摩尔定律，这就是微处理芯片每隔18个月性能提高一倍、价格降低到原来的1/2。

微电子技术的惊人发展速度已经产生了难以预料的结果，1946年当冯·诺伊曼等计算机专家研制成功第一台电子计算机ENIAC时，其总重量为30吨，占地面积相当于一个小的体育馆，平均每7分钟就有一个电子管失效。它的耗电量惊人，在它工作时，整个费城就灯光暗淡。

而1977年生产的微处理器体积仅是ENIAC的1/30000，成本是它的1/10000，速度是它的20倍。

第9页：英国科学家福莱斯特

英国科学家福莱斯特，在总结了微电子技术的这种惊人发展速度之后，在他所著的“高技术社会”中发出了感叹，他说，“如果汽车或飞机行业也象计算机行业这样发展，那么今天一辆罗尔斯·罗伊斯汽车的成本将只有2.75美元；跑300万英里仅用一加仑汽油。

而一架波音767飞机的价格只需500美元，用5加仑汽油在20分钟内便可环绕地球一周。”1996年美国Princeton大学电子工程系主任刘必治教授来华发表演讲时，作了类似的对比，他说，如果汽车行业也象微电子行业那样，那么今天一辆可以坐4000人的小轿车的价格应当是0.26美元。

第10页：数字信号处理系统的基本组成框图

数字信号处理系统的基本组成框图如图1.1所示

第11页：PrF是低通滤波器

• PrF是低通滤波器，也可以称为前置滤波器或抗混叠滤波器，它用于滤掉截止频率以上的信号，以免在采样过程中引起混叠；
• ADC是一个模拟—数字转换器，用来从模拟信号产生一串二进制数值流；
• DSP是核心部分，可以代表一台通用计算机或一种专用处理器，或数字信号处理硬件等等；
• DAC称为数字—模拟转换器，就是ADC的逆操作，它从一串二进制数的序列中产生一种阶梯形波形，这是产生一个模拟信号的第一步；
• PoF是一个后置滤波器，用于将阶梯波形平滑为所期望的模拟信号。

第12页：(1)接口通用

1. 接口通用。
   • 数字信号处理系统之间、与PC之间相互兼容。
2. 编程方便。
3. 集成快速。
4. 调试快捷。
   • 数字系统的性能主要由乘法器的系数决定。只需改变存储的系数，就可得到不同的系统。

第13页：(5)运行稳定

1. 运行稳定。
   • 运算为加法和乘法；
   • 只有“0”和“1”两个电平。
2. 精度高。
   • 模拟系统：由元器件确定（10-3）；
   • 数字系统：由字长确定，16位字长就可达10-6精度。
3. 成本低。

第14页：(1)滤波与变换

1. 滤波与变换。如数字滤波、自适应滤波、快速傅里叶变换、频谱分析、卷积等。
2. 通信与传输。如调制与解调、自适应均衡、数据压缩、回波对消、多路复用、扩频通信、纠错编码、TDMA等通信模式等。
3. 语音与语言。如语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、说话人辨认、说话人确认、语音邮件、语音储存、文本语音变换等。
4. 图像与图形。如二维和三维图形处理、图像压缩、图像增强、图像复原、图像重建、图像变换、图像分割与描绘、模式识别、计算机视觉、固态处理、电子地图、电子出版、动画等。

第15页：(5)家用电器

1. 家用电器。如数字音频、数字视频、音乐合成、音调控制、玩具与游戏、远程电视电话等；
2. 仪器仪表。如频谱分析、信号产生、锁相技术、模式匹配、地震波处理等。
3. 自动控制。如机器人控制、探空技术、自动驾驶、磁盘控制、CAM等。
4. 医疗器械。如CT扫描、核磁共振、辅助视听、超声设备、诊断工具、病人监护等。
5. 军事国防。如加密与解密、雷达处理、声纳处理、导航，侦察卫星、航空航天测试、自适应波束形成、阵列天线信号处理等。

第16页：数字信号处理的应用领域

语音压缩–在GSM手机中用DSP可将语音压缩至13kbps，在InmarsatM卫星电话中用DSP将语音压缩至4.3kbps后，仍具有良好的清晰度。–在语音信箱、留言电话方面也都采用语音压缩技术和DSP。

第17页：会议电视和可视电话

会议电视和可视电话–采用DSP完成视频图像信号的压缩，制成可通过公用电话交换网(PSTN)传输的会议电视或可视电话。

第18页：数字信号处理的应用领域

雷达–在军事上，雷达、计算机、射击武器等组成一个自动控制系统。当目标进入雷达的作用半径以内并被雷达自动跟踪时，雷达就测量出目标的当前位置(距离、方位角和高低角)，并把数据送入计算机，推算出目标的航向，航速，引导导弹或自动火炮去击中目标(爱国者导弹对飞毛腿导弹)。

雷达系统是应用高性能数字信号处理技术的一个例子。雷达系统主要信号处理功能包括：信号产生、匹配滤波、门限比较、目标参数(如射程、方位和速度)估计。

第19页：章节过渡页

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第20页：课件素材来源页

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