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数字信号处理
绪论
一、信号、系统和信号处理
(1)信号及其基本特征
1、信号
信号很广泛:如语音信号、图像信号
解释:一个随着时间变化的物理量。
物理信号
电信号
信号处理
电信号
物理信号
话筒
扬声器
信号最基本的参数:频率、幅度
(3-30)kHz:Very low frequency VLF(潜水艇导航)甚低频
(30-300)kHz:Low frequency LF(潜水艇通信)低频
(300~3000)kHz:Medium frequency(调幅广播)中频
(3-30)MHz:High frequency(HF)(无线电爱好者,国际广播,军事通信无绳电话,电报,传真)高频
(30-300)MHz:Very High frequency(VHF)(调频FM,甚高频电视)甚高频
(~3G)Hz:Ultra high frequency(UHF)(UHF电视,蜂窝电话,雷达,微波,个人通信)超高频
频率低20Hz范围,称为次声波,它不能被听到,当强度足够大,能被感觉到。(处于VLF Very low frequency)甚低频
频率20Hz~20KHz称为声波,Low frequency (处于LF)低频
频率>20KHz称为超声波,具有方向性,可以成束(处于LF)
(2)信号的分类
单色信号和复合信号
单色信号:只有单一的频率。
复合信号:各种正弦频率分量的合成。 我们通常考虑它的频带宽度。
我们通常处理的是复合信号。
例:
例:一个高品质的音响信号带宽20kHz 一个视频信号的带宽是6MHz
连续时间信号和离散时间信号
连续时间信号:随时间连续变化的信号,它们在一个时间
区间里的任何瞬间都有确定的值。
离散时间信号:只在离散的时间点有确定的值,通常是对
连续信号进行采样得到的。
模拟信号和数字信号
模拟信号:指时间连续、幅度连续的信号。
数字信号:时间和幅度上都是离散(量化)的信号。
故:数字信号可用一序列的数表示,而每
个数又可表示为二制码的形式。
量化
离散
数字信号
连续
离散
离散时间信号
连续
连续
连续时间信号
幅度
时间
周期信号和非周期信号
若信号满足:
x(t)=x(t+kT0) k为正整数;
或 x(n)=x(n+kN) k,N皆为正整数,
则x(t)或x(n)是周期信号,周期分别为T0和N;
否则就是非周期信号。
确定信号和随机信号
确定性信号:若信号在任意时刻的取值能精确确定,则称
它为确定信号;它的值可以用有限个参量来
唯一地加以描述。
例:直流信号、阶跃信号、正弦波信号
随机信号:若信号在任意时刻的取值不能精确确定,或说
取值是随机的,即它不能用有限的参量加以描
述。也无法对它的未来值确定性地预测。它只
能通过统计学的方法来描述。
例:许多自然现象所发生的信号、语音信号、图像信号、噪声都是随机信号。它们具有幅度(能量)随机性、或具有发生时间上的随机性或二都兼有之。
2、系统
系统分类
系统:处理信号的物理设备。或者说,凡是能将信号加以变
换以达到人们要求的各种设备可称之为系统。
(a)连续时间系统
(b)离散时间系统
(c)模拟系统
(d)数字系统
3、数字信号处理
解释:数字信号处理是利用计算机或专用处理设备 ,以数值计算的方法对信号进行采集、滤波 、变换、压缩、增强、估计、识别等加工处 理,以达到提取有用信息和便于应用的目的。