《数字信号处理教程——MATLAB释 义与实现》第一章
第一章 信号和信号处理
1.1 1.2 1.3 1.4 信号的分类 信号处理 信号采样和复原的一个实例 本书概貌的说明
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1.1 信号的分类
• 按信号载体的物理特征，可分为电、磁、 光、机械、热、声音等； • 按信号中的自变量的数目分：
–一维信号：如语言和音乐 –二维信号：如黑白照片或地形图， –三维信号：如黑白电视图象，
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信号的分类
• 信号量化的方法
– 自变量的量化：等间隔采样，t=nT, n=0,1,…
• T为采样周期，也即量化步长
– 因变量x的量化：
• 设量化步长为△x，则量化公式为
xq x round ( x / x )
• 对应的MATLAB语句(x为数组也适用) xq=round(x/deltax)*deltax; 其它取整函数有ceil,floor,fix等
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例1.1.1
的图形
图1-1.1 连 续 信 号 、 离 散 时 间 信 号 和 数 字 信 号
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信号的分类
• 按照信号的来源来分
–心电（ElectroCardioGraphy—ECG）信号： –脑电图（ElectroEncephaloGram—EEG）信号 –地震信号：它由岩石的自然运动、或人为的地下爆 炸等产生。 –发动机振动信号： –语言信号： –音乐信号： –统计数据： 等等
用MATLAB分析WINDOWS声音文件
• %读入文件上的变量x:
[x,Fs,Nbits]=wavread('dajiahao');
• %分析变量x的长度，取样频率和位数
size(x), Fs,Nbits
• • • •
%恢复变量x的声音：sound(x,22050) %画出变量x的曲线：plot(x) %分析x的若干样本点的值：x(15120:15124)' %用MATLAB保存变量x：save dajiahao x
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信号分类的例题
• 例1.1.1 设连续信号为
x ( t ) t cos t 0 t t 6 a f
–其中tf为终点时刻。若采样周期为0.5秒，求采样后 的离散时间信号 – MATLAB程序hc111
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例1.1.1的MATLAB程序hc111
此程序分别描述了连续信号、离散信号和数字信号 dt=0.001; tf=6; t=0:dt:tf;% 建立自变量向量 xa=sqrt(t)+cos(t); % 原始的连续时间信号xa(t) T=0.5;n=0:tf/T;% 建立离散自变量向量 x=sqrt(n*T)+cos(n*T); % 离散时间信号x(n) deltax=0.5; % deltax为x的量化步长 xq=round(x/deltax)* deltax;% 量化的数字信号xq • 以下为绘图语句
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1.4
本书概貌的说明
• 对“数字信号处理”内涵的两种理解方法：
–1。研究对“数字信号”进行‘处理’的理论和技 术;限定的研究对象是“数字信号”。 –2。研究用“数字”方法来“处理信号”的理论和 技术;限定的研究方法是“数字技术”。
• 我们认为第二种理解比较恰当。它比第一种含 义覆盖的领域宽，消除了‘盲区’。因为自然 界大多数信号是模拟的。用数字技术来研究它 们是本课程的主要任务。为此本书中在这方面 加了不少篇幅。
• 滤波器设计：如
– 设计模拟滤的基本框图
• 将模拟信号用数字方法进行处理的框图如下： – 模拟信号 xa(t)经预滤波，A/D变换，变成数字信号 x(n)； – 用数字方法进行处理；得到数字信号y(n) – 作D/A变换，再平滑滤波，变回模拟信号ya(t) ； 用图中五个方框完成对模拟信号的处理。
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关于MATLAB语言
• 在学习本课之前，读者应先学过和用过MATLAB语言， 而不是在学习本课时边学边用。不然，在使用本教材 的时候，会感到困难。因为本书不只把MATLAB作为 计算工具，在讲解许多概念时，是用MATLAB语言来 概括其思路的。 • 如果没有学过MATLAB, 应急学习可参阅下两本书之 一的“语言篇“—MATLAB入门： 《MATLAB及其在理工课程中的应用指南》（第2版）， 西安电子科技大学出版社，2004年9月 《MATLAB及在电子信息课程中的应用》（第2版），电 子工业出版社，2003年7月
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信号的分类
• 由对模拟信号采样而产生离散信号x(n)
x ( n ) x ( t ) , n 0 , 1 , 2 , , N 1 a t nT
• 量化后信号xq的误差
– 绝对误差 e=xq-x – 相对误差 rerror=(xq-x)./abs(x)
–对大的数，量化造成的相对误差小；而对小的数， 量化造成的相对误差大。
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心电图信号：
心电图主要分析 它的时域特性： 常用的特征点 有： P波； Q波； R波； S波； T波； 延续时间较长的 波还要细分。 如T1,T2,…波
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1.2 信号处理
• 信号的时域分析处理：如
–分析心电路中各波形特征， –从雷达回波信号提取和分析目标参数
• 信号的频域分析处理：如
–分析脑电波信号的频谱来判断大脑的活动 –分析音乐信号的频谱
（彩色图像或电视是三个因变量，自变量同上）
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信号的分类
• 按信号中自变量和因变量的取值特点分
• 连续时间（Continuous-Time—CT）信号： 自变量和因变量均连续取值,(自变量的连续 称为连续时间，因变量的连续称为模拟信号) • 离散时间（Discrete-Time—DT）信号： 自变量离散，因变量仍连续取值 • 数字信号（Digital Signal）： 自变量和因变量均离散取值(因变量的离散称为数 字信号)
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关于MATLAB语言
• 本书提供的程序集有：
– 例题程序约120个，放在exampdsp子目录下； – 自编的子程序28个，放在subrtdsp子目录下； – 演示程序28个，放在demodsp子目录下；(读者不必 读懂） 读者应把这几个程序库放到MATLAB的搜索路径上
• 下载程序的网址为： ，
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数字信号处理的优越性
• • • • • 1) 灵活性 2) 高精度和高稳定性 3) 便于开发和升级 4) 便于大规模集成 5）功能强
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1.3 信号采样和复原的实例
– Windows录音机的界面
– Windows录入的‘大家好’声音信号
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声音信号文件的格式和参数
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声音文件格式选择
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