《数字信号处理 Digital Signal Processing》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 绪论（邹江）

第01章绪论 邹江 zhujiang@public.wh.hb.cn

第01章 绪论 邹江 zoujiang@public.wh.hb.cn

Q内容提要 ◆本章具有综述和概论的性质,内容比较 广泛但不深入 ◆本章是从数字信号处理整个学科领域的 广度来介绍该学科的概貌,包括学科范 围、发展历史和动态、实现方法和应用 领域,而本书的内容仅涉及数字信号处 理学科中的基础知识

内容提要  本章具有综述和概论的性质，内容比较 广泛但不深入。  本章是从数字信号处理整个学科领域的 广度来介绍该学科的概貌，包括学科范 围、发展历史和动态、实现方法和应用 领域，而本书的内容仅涉及数字信号处 理学科中的基础知识

Q11数字信号处理学科内容 ◆信息科学是研究信息的获取、传输、处 理和利用的一门科学。 ◆信号是信息的表现形式,而信息则是信 号所含有的具体内容。 ◆数字化、智能化和网络化是当代信息技 术发展的大趋势,而数字化是智能化和 网络化的基础

1.1 数字信号处理学科内容  信息科学是研究信息的获取、传输、处 理和利用的一门科学。  信号是信息的表现形式，而信息则是信 号所含有的具体内容。  数字化、智能化和网络化是当代信息技 术发展的大趋势，而数字化是智能化和 网络化的基础

◆数字信号处理,就是用数值计算方法对数字序 列进行各种处理,把信号变换成符合需要的某 种形式 ◆数字信号处理学科的内容非常广泛,这主要是 因为它有着非常广泛的应用领域 ◆数字信号处理学科有着深厚而坚实的理论基础, 其中最主要的是离散时间信号和离散时间系统 理论以及一些数学理论

 数字信号处理，就是用数值计算方法对数字序 列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某 种形式。  数字信号处理学科的内容非常广泛，这主要是 因为它有着非常广泛的应用领域。  数字信号处理学科有着深厚而坚实的理论基础， 其中最主要的是离散时间信号和离散时间系统 理论以及一些数学理论

Q12数字信号处理的应用领域 ◆语音处理 语音信号分析 语音合成 语音识别 语音增强 语音编码 ◆图像处理 ◆通信 ◆电视 ◆雷达

1.2 数字信号处理的应用领域  语音处理 – 语音信号分析 – 语音合成 – 语音识别 – 语音增强 – 语音编码  图像处理  通信  电视  雷达

◆声纳 有源声纳信号处理 无源声纳信号处理 ◆地球物理学 ◆生物医学信号处理 ◆音乐 ◆其它领域

 声纳 – 有源声纳信号处理 – 无源声纳信号处理  地球物理学  生物医学信号处理  音乐  其它领域

Q13数字信号处理学科的发展历史 ◆数字信号处理是一个古老的学科。 ◆数字信号处理又是一门新兴的学科 ◆50年代末期至60年代初期,数字计算机被用于 处理的研究,这才是真正意义上的对数字 信号进行处理的研究 ◆数字信号处理技术的迅速发展是从20世纪60年 代开始的,基主要标志是两项重大进展,围快 换(F 设计方法的完善 ◆3个实验室:Be实验室、IBM的 Watson实验室 和MIT的 Lincoln实验室

1.3 数字信号处理学科的发展历史  数字信号处理是一个古老的学科。  数字信号处理又是一门新兴的学科  50年代末期至60年代初期，数字计算机被用于 信号处理的研究，这才是真正意义上的对数字 信号进行处理的研究。  数字信号处理技术的迅速发展是从20世纪60年 代开始的，其主要标志是两项重大进展，即快 速傅里叶变换(FFT)算法的提出和数字滤波器 设计方法的完善。  3个实验室：Bell实验室、IBM的Watson实验室 和MIT的Lincoln实验室

Q1.4数字信号处理的基本运算 ◆差分方程的计算 y(x)=∑a4x(m-k)-∑by(n-A) 简化的差分方程: y(n)=∑ax(n-k) (1.2) ◆离散傅里叶变换的计算 时间序列x(n)的离散傅里叶变换X(k)定义为: X(R) x(n)e分h k=0,1 (1.3)

1.4 数字信号处理的基本运算  差分方程的计算 简化的差分方程：  离散傅里叶变换的计算 时间序列x(n)的离散傅里叶变换X(k)定义为：

X(k)的逆变换式为: z(n)=∑X 0,1,…,N-1 (1.4) 式(1.3)和式(1.4)一般用快速傅里叶变换(FFT)算法 来计算 FFT算法把计算量(乘法和加法运算次数)的数量 级由原来的N2减小到Nog2N。FFT是以蝶形运 算为基础的,蝶形运算具有十分简单的形式: ⅹ(k)=A士BW (1.5)

X(k)的逆变换式为： 式(1.3)和式(1.4)一般用快速傅里叶变换(FFT)算法 来计算。 FFT算法把计算量(乘法和加法运算次数)的数量 级由原来的N2减小到Nlog2N。FFT是以蝶形运 算为基础的，蝶形运算具有十分简单的形式：

◆相关运算 序列x(n)与序列yn)的相关函数(它也是一个时间 序列Rxym)定义为 Rn(mn)=∑y(n)x(n+m (1.6) ◆矩阵运算和矩阵变换 矢量和矩阵的加法、乘法和乘以标量等运算,矩 阵转置、矩阵求逆、矩阵的 hermitian转置、求 矩阵的特征值和特征矢量、对矩阵进行特征值 分解等

 相关运算 序列x(n)与序列y(n)的相关函数(它也是一个时间 序列)Rxy(m)定义为  矩阵运算和矩阵变换 矢量和矩阵的加法、乘法和乘以标量等运算，矩 阵转置、矩阵求逆、矩阵的Hermitian转置、求 矩阵的特征值和特征矢量、对矩阵进行特征值 分解等