《数字信号处理基础》课件

《数字信号处理基础》本课程将带领您深入了解数字信号处理的理论基础、核心技术和应用实践从基本概念入手，逐步学习离散时间信号处理、傅里叶变换、滤波器设计、数字滤波器的实现等关键内容数字信号处理的基本概念定义应用数字信号处理是对离散时间信号进行处理的学科，包括采集、量数字信号处理广泛应用于通信、音频、视频、图像、医疗、雷达化、变换、滤波、分析等操作等领域离散时间信号及其特性时域表示频域表示12离散时间信号可以用一个序列离散时间信号可以用离散傅里表示，每个样本对应一个时间叶变换（）转换为频域表DFT点示主要特性3周期性、能量、功率、自相关函数等采样和量化采样量化将连续时间信号转换为离散时间信号的过程，通过在时间轴上等将连续幅值信号转换为离散幅值信号的过程，通过将信号值映射间隔地取样值到有限个量化级别离散傅里叶变换DFT1将离散时间信号从时域转换为频域的变换频谱分析2通过可以分析信号的频率成分DFT应用3信号分析、滤波、压缩、通信等快速傅里叶变换FFT1快速傅里叶变换算法，大幅提高的计算效率DFT递归算法2将分解为多个较小的，并利用递归关系进行计算DFT DFT应用3音频处理、图像处理、通信系统等变换及其性质Z变换性质Z将离散时间信号从时域转换为复线性、时移、卷积、初值定理、频域的变换终值定理等应用系统分析、滤波器设计、信号处理等线性时不变系统线性时不变系统对输入信号的线性组合的响应等系统对输入信号的时移的响应等于该于相应输入信号响应的线性组合信号响应的相同时移卷积积分和差分方程卷积积分差分方程用于描述线性时不变系统的输出与输入之间的关系用于描述离散时间系统中输出信号与输入信号之间的关系数字滤波器的基本概念定义1数字滤波器是一种对离散时间信号进行频域选择的操作类型2有限脉冲响应滤波器（）和无限脉冲响应滤波器（）FIR IIR设计3滤波器设计方法包括窗函数法、频率采样法、优化方法等有限脉冲响应数字滤波器12线性相位FIR具有有限长度的脉冲响应可以实现线性相位特性3稳定性所有滤波器都是稳定的FIR无限脉冲响应数字滤波器巴特沃斯滤波器特点应用平滑的通带特性，在截止频率附近具有较快的衰减速度音频处理、图像处理、通信系统等切比雪夫滤波器特点在通带和阻带之间具有更陡峭的过渡带，但通带特性可能出现波纹应用音频处理、图像处理、通信系统等椭圆滤波器特点在通带和阻带之间具有最陡峭的过渡带，通带和阻带特性都可能出现波纹数字信号处理中的窗函数定义类型应用窗函数用于截断无限长序列，以创建矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼滤波器设计、频谱分析等FIR有限长度的滤波器窗等数字信号的频域分析DFT1离散傅里叶变换可以将信号转换为频域表示频谱2频谱可以显示信号的频率成分应用3信号分析、滤波、特征提取等离散小波变换特点DWT将信号分解成不同尺度的小波系多尺度分析、时频局部化、信号数压缩等应用图像处理、音频压缩、信号去噪等多速率信号处理采样率转换上采样下采样通过改变信号的采样率来进行处理增加信号的采样率降低信号的采样率数字信号处理中的量化和截断量化将连续幅值信号转换为离散幅值信号截断将信号值限制在一定范围内影响量化和截断会导致信号的失真数字信号处理中的有限精度效应123有限字长影响解决方法数字信号处理系统中使用的数字表示的精度有限精度会导致信号的失真、噪声、振荡等使用定点运算、浮点运算、数字滤波器设计有限问题等方法适应性数字滤波器特点应用可以根据输入信号的变化自动调整滤波器的参数噪声消除、回声消除、信道均衡等数字信号处理的应用领域通信音频12移动通信、无线通信、卫星通信等语音识别、音乐合成、音频压缩等视频图像34视频压缩、视频处理、视频监控等图像压缩、图像处理、图像识别等医疗雷达56医学影像处理、生物信号处理等雷达信号处理、目标跟踪等数字信号处理硬件和软件硬件软件数字信号处理器（）、专用集成电路（）、现场可编程、、、等DSP ASIC MATLAB SimulinkPython C++门阵列（）等FPGA数字信号处理算法的实现算法实现1将数字信号处理算法转换为可执行代码编程语言2语言、汇编语言、等CMATLAB硬件平台

3、、等DSP FPGAGPU数字信号处理发展趋势人工智能1人工智能与数字信号处理的融合大数据2大数据分析和处理技术应用于数字信号处理云计算3云计算平台上的数字信号处理总结与展望总结1本课程介绍了数字信号处理的基础理论、核心技术和应用实践展望2数字信号处理将继续发展，为各个领域带来更多创新和突破问题讨论课堂互动知识拓展请积极思考问题，并与老师和同通过讨论，可以加深对数字信号学进行讨论处理的理解参考文献参考文献参考文献12数字信号处理，某某出版社，出数字信号处理基础，某某出版社，版时间某年某月出版时间某年某月。