2011-10-31
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典型讯号的范例-1
语音与音乐讯号：表示空间中一个点上空气压力 的时间函数。 “I like digital signal processing” 的语音波形 如 下。
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典型讯号的范例-2
心电图 (ECG-electrocardiogram) 讯号 – 表示 心脏的电性活动。 一个典型心电图讯号如下：
我们以前面的一维信号为例
作为模拟信号求导数
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从模拟信号进化到数字信号-4
当把它数字化，根据导数定义
该信号，我们最小单位为0.1，那么以左导数为例
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每个点的值，减去左 边的值，再除以0.1
比较一下
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从模拟信号进化到数字信号-5
前面例子中，模拟信号需要复杂的数学推 导，理论上将说每个模拟信号，都要考虑 不同的数学模型和相应的电路设计—复 杂！！ 而数字信号，只需要一个相应的数字加减， 就可以完成上面的过程。
连续信号处理相当复杂，数学上需要复杂 的公式，而数字信号由于其自变量与应变 量都是离散，其数学处理。 看几个数学上的例子。
2011-10-31
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从模拟信号进化到数字信号-2
导数：导数表示该函数的变化率，应用在 信号处理中，被广泛应用于边缘侦测。
2011-10-31
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从模拟信号进化到数字信号-3
2011-10-31
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典型讯号的范例-3
ECG 讯号是一个周期性的波形。 一个周期性的 ECG 波形表示血液由心脏送 到动脉的过程。
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典型讯号的范例-4
脑波图 (EEG-electroencephalogram ) 讯号 – 表示由数十亿个脑神经元活动所产生的电 性活动。
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超高速数字用户回路 (VDSL)
从双绞线进化而来的光纤网络，可提供 1 公里内距离的传输速率：13～26 Mb/s 的数据下载速率和2～3Mb/s 的数据上载 速率。 允许数字电视传送、档案传输与虚拟办 公室。
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离散多音调传输 (DMT)
使 用 离 散 多 音 调 传 输 以 达 成 ADSL 与 VDSL的优点：
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连续vs.离散， 数字化的信号
传统的模拟信号通常是连续的，如下图(左)所示。而离散化（数字化） 的信号如右图所示。 数字化将任何连续变化的输入如图画的线条或声音信号转化为一串分 离的单元，在计算机中用0和1表示。通常用模数转换器执行这个转换。
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从模拟信号进化到数字信号-1
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行动电话方块图
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离散多音调传输 (DMT)
实 现 非 对 称 数 字 用 户 回 路 (asymmetric digital subscriber line, ADSL)与超高速数 字 用 户 回 路 (very-high-rate digital subscriber line, VDSL) 的核心技术。 非 常 接 近 ： 正 交 分 频 多 任 务 (Orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)。
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数字信号处理
数字信号处理介绍
2011-10-31
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讯号与讯号处理
大部分我们所遇到的讯号都是自然产生的。 当然，一个讯号也可以透过合成或计算机仿 真的方式来产生。
2011-10-31
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信号也就是函数
在日常生活中，讯号扮演着重要的角色。 讯号是由独立变量所构成的函数，这些独 立变量可以是时间、距离、位置、温度与 压力。 几个典型的讯号范例将会在后续说明。
数字信号处理
数字信号处理课程介绍
李岳: liyue80@; Office 318
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什么是信号、信号处理有什么用？
都有什么算是信号？ --从认识信号开始
声光电信号 声音—歌曲— 雷达—声纳 光—视频—图像—卫星—监控 电—网络—传真— 无线通讯 扩展以后的信号 旗语、 手语、 表情、语言、生物信号
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从应用角度看开设数字信号处理的 目的
通常，关于软件的设计开发，是按以下大体思路来 的
用户 设计需求 创新 算法设计 编程实践 最终产品
而开设数字信号处理就是填补最重要的中间一环
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数字信号学习的范围
本课程涵盖范围是有局限的。
模拟电路 模拟信号处理
数字电路
对于一维讯号，其独立变量通常标示为时 间。 如果这个独立变量是连续的，这个讯号就 称为连续时间讯号。 如果这个独立变量是离散的，这个讯号就 称为离散时间讯号。
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讯号的特性与分类-6
此外，讯号又可以分为实数 (real) 函数或复 数 (complex) 函数。 讯号如果是由单一个讯号源产生，则称为 纯量 (scalar) 讯号。 讯号也可以由多个讯号源产生，则称为向 量 (vector) 讯号或多频道 (multi-channel) 讯号。
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参考书
数字信号处理—基于计算机的方法（主参考书） 数字信号处理 任何一本传统的数字信号处理
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授课方法
理论为主，大部分理论将与实际案例进行联系 部分上课实验演示，演示平台 Matlab 演示对象：以图像为主。
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讯号的特性与分类-2
2011-10-31
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讯号的特性与分类-3
数字讯号可以看作是量化 (quantization) 过 的数据取样（sampling）讯号。 具有离散振幅值的连续时间讯号，称为量 化讯号 (quantized boxcar signal)。
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影像讯号，如照片，就是二维讯号的例子，其独 立变量为两个空间变量。
2011-10-31
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讯号的特性与分类-3
彩色视讯讯号包含了三个二维讯号，分别表示三 个主要颜色（红色、绿色及蓝色，RGB）。
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讯号的特性与分类-4
黑白视讯讯号的每一个像格也是二维的影像讯号， 其函数的独立变量为两个离散的空间变量，每一像 格依序在每个离散时间点产生。
数字信号处理
声
光
电
其他信号
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2011-10-31
开设数字信号的目的与定位
我们的目的： 1. 了解基础知识，为以后的学习打好基础。 2. 使学生们有理论（编程）与实践相结合的机会。 （能编 一些小程序）。 我看到的百项，毕业设计。 3. 对将来的发展有一定帮助：
a) b)
工作层面：对信号处理类算法有基本了解。使学生们能更快的投入各种程 序开发。 研究层面：对于将来方向的调整，提供多选择的方向。
传输位率最大化 (maximization) 的能力。 对传输线路条件改变的适应性。 降低对传输线路条件的敏感度。
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数位相机
CMOS 影像感应器
愈来愈多应用于数字相机。 单芯片整合感应器和其它影像处理技术算法， 以产生输出影像。 可以低成本生产。 低价相机使用单传感器，每一像素配置一个红 光、绿光或蓝光的光学滤波器。
非对称数字用户回路 (ADSL)-2
分频多任务 (FDM) 架构的非对称数字用户 回路，其频谱分配如下：
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非对称数字用户回路 (ADSL)-3
频带分配之非对称性：
可将电影、电视、视讯、远程 CD-ROM、共 同局域网络、及因特网等应用带入家庭及小 型商业区域 。
2011-10-31
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信号的表示– 关于信号的维度
了解你的需求，维度并不一定是固定的 来看一个关于视频问题，处理的例子。 潜意识广告（vodka） 潜意识广告真的不存在吗？（Food network） 侦测方法，检验帧的相似性。 将一帧作为例子，那么就是一维的处理对象。
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讯号的特性与分类-5
A/D 和 D/A 转换器将增加系统的复杂度。
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我们后面课程的要点
从模拟信号继承而来的数字信号处理，我们后面 会讲一下3个方面 1）数字信号的时域（空间域）处理。
时空域与变换域的跨越。 模拟信号与连续信号的转换—抽样与量化。 基本时间序列的变换。 线性系统与有限长系统。 时空域的基础运算，分解，差值，卷积等。
2011-10-31
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涉及的知识范围
涉及5个方面 1）数字信号处理的综述。 2）数字信号的时空域处理。 3）数字信号的变换域处理。 4) 数字滤波器的设计。 5）数字信号的应用。
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考试方法和范围
考试范围： 5部分比例大致为 1： 2：4：2: 1 考试方法 闭卷，有复习课，随堂习题
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从模拟信号进化到数字信号-6
模拟电路需要记录电压和电流，反过来数字电路 只传导0，1两种信息 模拟信号容易衰减，需要放大，故此，需要大量 的放大器来实现信号放大（功率放大器）。另一 方面，放大信号会引入其它干扰。 而数字信号只要传输0，1两个状态就可以了，简 单
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典型讯号的范例-5
地震讯号 – 由地震、火山爆发或地底爆炸 造成岩石活动所产生的讯号。 地层活动产生三种类型的弹性波，会由活 动源 (source) 朝每一个方向传播到地球的 每一个地方。