信号处理原理学长chap01.pptx

清华大学计算机科学与技术系

信号处理原理

清华大学计算机系媒体所

徐明星陶霖密

2014.09

2

其他信息

助教信息：

张秀龙

程煜

办公室：媒体所人机语音交互实验室

FIT3-522

教师联系方式：

3

教学参考书

IntroductiontoSignalProcessing

信号处理导论

S.J.Orfanidis,Prentice-Hall,Inc.

清华大学出版社影印版

信号处理原理

郑方，徐明星，清华大学出版社

数字信号处理教程

程佩青，清华大学出版社

4

课程内容

信号与信号处理的基本概念

连续时间傅里叶变换CTFT

离散时间傅里叶变换DTFT

离散傅里叶变换DFT

离散时间系统分析

数字滤波器设计

时频分析与小波变换

压缩传感与稀疏表示

5

考核方式

平时作业： 10%

上机实验： 20%[MATLAB]

期末考试： 70%[闭卷、笔试]

教学参与：+0~5%

DSP-SRT：+0~30%[细节规定见专门文档]

小教员(2014)：

数学基础、自学能力、学习成绩

表达能力、积极主动、耐心负责

由辅导员推荐、有民意基础

任务要求：

帮助解答同学疑问

协助批改作业2～3次

组织班级习题课1~2次

加分激励：0~15%[与DSP-SRT不冲突，可同时参与]

MATLAB

“信号处理原理”

是数学？

还是物理？

关于学习方法

物理现象物理规律数学原理

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信号的概念、描述、分类

信号处理的目的、步骤

典型信号介绍

信号的基本运算

信号的分解

第一章信号与信号处理的基本概念

9

信号是反映（或载有）信息的各种物理量，是系统直接进行加工、变换以实现通信的对象。

信号的概念

信号与信息？

信号是信息的表现形式，信息则是信号的具体内容。

思考：你还能想到日常生活中哪些信号与信息的例子？

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信号的概念

自然和物理信号

例如：语音、图像、地震信号、生理信号等

人工产生的信号

例如：雷达信号、电话信号、医用超声信号、机械探伤信号等

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信号的获得

声音：麦克风将声音信号转变成为电信号

图像：

模拟相机：光信号控制胶片上的化学反应

数字相机：光信号产生电荷包，再转变为二维栅上的电信号

·········

思考：什么是模拟信号？什么是数字信号？

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各种信号的传感器

声音：麦克风

光：半导体器件，如：光电二极管，光电晶体管，CCD(电荷耦合器件)芯片。载流能力随入射光而变化。

温度：热敏电阻(阻值随温度变化)，半导体器件，热电偶(对温度反应不同两种金属制成，温差导致电压)。

其他：

加速度传感器

压力传感器

流量传感器

封装后的微麦克风

（清华大学微电子研究所研制）

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信号处理及其目的

信号处理

对信号进行提取、变换、分析和综合等处理过程的统称。

信号处理的目的

去伪存真

特征抽取

编码解码

去除信号中冗余的和次要的成分。

把信号变成易于进行分析和识别的形式。

把信号变成易于传输、交换与存储的形式（编码），或从编码信号中恢复出原始信号（解码）。

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数字信号处理的步骤

模数转换ADC

数字信号处理DSP

数模转换DAC

自变量(时间)和幅值同时离散化

变换域分析、数字滤波、识别、合成

数字信号还原为模拟信号

保证信息不丢失的理论基础是：

采样定理

模拟信号

抗混叠滤波器

抗镜像滤波器

模拟信号

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数字信号处理(DSP)系统的发展

计算机的普及和高速处理能力，引起了数字信号的广泛应用，促进了数字信号技术发展

20世纪60年代，DSP硬件使用分立元件，价格高，体积大

1979年，Intel发明了2920

1982年，德州仪器公司投放TMS32010

…….

目前，新一代DSP的处理能力是2920的10万倍

…….

Tips：上网搜索一下TMS32010的概述，介绍给同学们

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数字信号处理(DSP)系统的突出优点

数字系统的工作具有可预测性和可重复性

模拟系统是由元器件搭建而成的电路，制造误差范围大，特性随温度（温度漂移）和时间变化（老化）

体积小，功耗低（移动手机的发展）

☺高度的灵活性：

修改程序中的一些语句就能修改系统

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DSP的优点和局限

精确，因此具有可预测性

稳定（不随着温度和时间漂移）

噪声累加可以控制

硬件花费独立于复杂性

容易修改（可重编程性）

能够模拟

容易调试，因此开发时间短

硬件简单（低价和高可靠性）

函数执行，这在模拟处理中是不能实现的

带宽受限于采样速率

有限的动态范围

量化噪声

取整误差

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DSP的应用实例

蜂窝电话

声纳处理

卫星图像分析

语音识别

语音合成

文字识别

远程医疗监护

数字测绘

条形码阅读

数字摄像机

加密

磁共振成像