数字信号处理课件--数字信号处理1

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1、数字信号处理多媒体教学系统版权所有：yuning2003。3第2版第4章快速傅氏变换FFT(2)数字信号处理10/2/20211课件（1）软件实现。用于各种多媒体系统。（2）单片信号处理微机（DSP）实现。如著名的TMS320系列信号处理机。具有固化的FFT程序，计算1024点浮点数据只需2mS；128阶FIR数字滤波器可处理10MHz的信号。用于实时多媒体系统，如可视电话，语言识别系统等。4.3.1FFT的实现方法：（3）阵列处理机实现。如信号处理阵列机；并行处理机等。用于大型图象信号处理，如气象卫星

2、云图处理等。4.3.2FFT的应用1、信号的频谱分析：抗混叠滤波器抽样A/D频谱分析FFT窗口截断x(t)x[n]X[k]主要误差的处理：混叠误差（抗混叠滤波，提高采样频率）；泄漏误差（窗口函数的修正）；栅栏效应（采样点数N的选定，延长采样时间t=NT）。A/D变换器的精度要求要根据实际情况，使频谱X(k)满足分析要求。4.3FFT的实现方法与应用10/2/20212课件例：某FFT信号分析处理器采样频率为5.12KHz。为了便于计算，取信号数据点数N是2的整数次方。问该处理器信号分析的频率范围是多少？若信号

3、分析要求频谱的分辨率达10Hz，求信号采样持续时间至少为多长？信号数据点数应为多少？

4、H(k)

5、fs/2-fs/2tp10/2/20213课件2、快速卷积FFT计算（快速算法）：一般应用中，有M>>N。这时，可以采用分段计算方法，进一步减少计算量。分段计算，可以用重叠相加法和重叠保留法。10/2/20214课件4.4线性调频Z变换算法DFT频谱是序列的Z变换在单位圆上的等间隔取样。但在一些应用中，需要计算某一段范围的较密集取样点的频谱；或非等间隔取样点的频谱；甚至可能要求频谱的取样点不在单位圆上，而在某一条螺

6、旋线上。对于这样一些频谱计算要求，DFT计算无法满足。在这些情况下，采用线性调频Z变换算法（ChirpZTrasnationCZT)是很有效的。4.4.1CZT算法的基本原理10/2/20215课件CZT计算流程10/2/20216课件4.4.2CZT算法的快速算法：10/2/20217课件4.4.2CZT算法的快速算法计算步骤：10/2/20218课件4.4.3CZT算法的计算量：10/2/20219课件4.5实数序列的FFT高效算法和高效卷积：FFT计算为复数运算，所以输入序列x(n)在运算时可以为复数数

7、据。如果是实序列一般是把虚部置另。如果利用虚部数据可以提高计算效率。所以，通过组合后计算一次N点FFT可以得出2个N点实数序列的DFT频谱。4.5.1实数序列的FFT高效算法10/2/202110课件如果希望计算2N点实数序列的FFT，也可以采用组合方法提高计算效率。10/2/202111课件高效卷积可用于：一次快速卷积可计算两个信号分别输入一个LTI系统的两个输出；或一个信号分别输入两个LTI系统的输出。用于分段卷积可以一次计算两个分段。4.5.2实数序列的FFT高效卷积算法10/2/202112课件数字信

8、号处理第五章数字滤波器概述10/2/202113课件第五章数字滤波器概述滤波的定义：对输入信号通过一定的处理得输出信号，这个处理通常是滤除输入信号的某些频率成分；保留信号中某些频率范围内的有用信号成分。所以把这种处理的过程称为滤波。5.1引言滤波器的定义：实现滤波处理的运算电路、或设备称为滤波器。一般情况下，数字滤波器是完成滤波处理的一个LTI线性时不变系统。数字滤波的定义：对数字信号序列通过一定的算法进行处理，提取信号中某频率范围内的信号成分的过程称为数字滤波。10/2/202114课件5.1.1数字滤波器

9、的表示：H(z)X(z)Y(z)系统函数表示差分方程表示为了便于实现处理运算，数字滤波器的表示通常使用以下形式。10/2/202115课件5.1.2数字滤波器的分类及特性1、按信号通过系统时的特性（主要是幅频特性）来分类：可以有低通、高通、带通和带阻四种基本类型。

10、H(ejω)

11、ωc-ωc-ππ-2π2π-fs/2-fsfs/2fs-fcfcf10/2/202116课件

12、H(ejω)

13、ω2-ω2-ππ-2π2πω1-ω1

14、H(ejω)

15、ωc-ωc-ππ-2π2π10/2/202117课件

16、H(ejω)

17、ω2-

18、ω2-ππ-2π2πω1-ω12、按系统冲击响应（或差分方程）分类其他较复杂的特性滤波器可以由基本滤波器组合而成。可以分成无限冲击响应IIR和有限冲击响应FIR滤波器两类。这两种滤波器都可以现实各种基本滤波器频率特性要求，但它们在计算流程、具体特性逼近等方面是有差别的。10/2/202118课件FIR滤波器（非递归型）IIR滤波器（递归型）10/2/202119课件数字信号处理数字信号处理多媒体教学