第00章 绪论

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1、1绪论1.什么是数字信号2.什么是数字信号处理3.数字信号处理的实现4.数字信号处理的优势5.数字信号处理的应用21.什么是数字信号信息是客观世界中各种事物的状态和特征的反映，是消息中包含的有意义的内容。我们把信息的载体和表现形式称为信号。表示成V(t),x(t),orf(x,y).信号的分类:电信号、磁信号、声音信号、光信号、机械信号和热信号等；一维、二维和多维信号；周期信号和非周期信号；确定信号和随机信号;连续时间信号、离散时间信号、模拟信号和数字信号：自变量和幅值均连续的信号称为模拟信号；自变量和幅度均离散的信号称为数字信号；自变量连续而幅值连续或离散的信号统称

2、为连续时间信号；自变量离散而幅值连续或离散的信号统称为离散时间信号。3连续型数值离散型数值4x(t)x[n]自变量不一定是时间5自然界产生的信号一般都是模拟信号，数字信号由数字设备直接产生或从模拟信号转换得到，称为模数转换（A/D：AnalogtoDigital）。在某些情况下，还需要将数字信号转换成模拟信号，称为数模转换（D/A：DigitaltoAnalog）。6（4）CD光盘：数字和模拟声音信号举例数字记录声带等震动麦克风的电压变化模拟记录（1）磁带：（2）乙烯树脂唱片：（3）磁盘：用磁性强弱记录用密布的波状沟纹记录用微粒被吸引至两个方向之一记录0和1用铝层表面

3、的凹凸不平记录0和1串模拟信号数字信号气压变化和传播72.什么是数字信号处理系统分类：连续时间系统：输入输出都是连续时间信号的系统；离散时间系统：输入输出都是离散时间信号的系统；模拟系统：输入输出都是模拟信号的系统；数字系统：输入输出都是数字信号的系统；数字信号处理的本质特点：由加法、乘法和延迟三种基本操作构成。8差分方程：连续时间低通滤波器离散时间低通滤波器(a>0)的信号流图：对应硬件或软件程序92D低通滤波器模板2D高通滤波器模板10原始图像低通滤波后高通滤波后采用9*9的摸板113.软硬结合3.数字信号处理的实现1.纯软件2.纯硬件实现功能灵活；速度慢速度快，

4、体积小；功能不灵活速度快，功能灵活SCM(单片机)FPGA通用可编程DSP芯片（digitalsignalprocessor）DSP芯片的特点采用改进的哈佛总线结构；有硬件乘法器；使用流水线结构；有片内内存；有一套专为数字信号处理设计的寻址方式和指令系统；多芯片并行运行。CPU存储器（数据和指令）数据总线地址总线冯•诺依曼结构CPU程序存储器（或CACHE）数据存储器数据总线数据总线地址总线地址总线哈佛结构（改进型）14TI：定点TMS320C1X,TMS320C2X/C2XX,TMS320C5X/C54X,TMS320C62XX浮点TMS320C3X/C4X/C8X

5、/C67XX。ADI:定点ADSP21XX；浮点ADSP21XXXAT&T:定点DSP16,DSP16A,DSP16C,DSP1610,DSP1616；浮点DSP32,DSP32C,DSO3210MOTOROLA:定点MC56000,MC56001,MC56002;浮点MC96002;专用：MC56200,MC56156DSP芯片举例15浮点与定点芯片的主要优劣比较类型动态范围精度字长程序开发周期功耗速度价格浮点大高32位（可扩至40）短高慢高定点小低16位长低快低16系统必须在有限的时间内对外部的输入信号完成指定的处理，即信号处理的速度必须大于或等于信号更新的速度；

6、从信号输入到处理后信号输出的延迟必须足够小。实时实现算法复杂度实时性取决于数据量（采样率）设备的处理速度缓冲大小17例如：音频信号的采样及压缩（DSP或CPU执行程序）分配乒乓（双）缓冲或循环（多）缓冲，每个缓冲大小为一帧。采样程序（中断程序）采样数据并放在乒缓冲内，压缩程序压缩乓缓冲内的数据。如果乒缓冲被放满前，乓缓冲的数据已被压缩完并存入硬盘，则压缩程序等待乒缓冲放满，然后压缩乒缓冲的数据，采样程序继续采样并将数据放入乓缓冲。这就是实时处理。如果处理速度低于采样速度，则当乒缓冲被放满时，乓缓冲的数据还未被压缩完，采样程序就要等待压缩程序，即采样的数据丢掉不存，这就

7、是不能达到实时处理。设采样率48KHz，帧长为1152个采样点。则采样一帧的时间为1152/48k=24ms，所以压缩一帧的时间须小于24ms，延时=采样时间+处理时间。又如：音频信号的解压及回放解压后的数据帧和正在回放的数据帧分别放在乒乓缓冲中。解压程序速度必须高于回放速度。184.数字信号处理的优势(3)可靠性好(1)处理精度高(2)灵活性好(6)处理功能多：无损压缩,线性相位；纠错编码,中继再生。(4)廉价(5)有可预见性19数字基带信号和2FSK调制信号20(1)数据量大，压缩很关键而MP3仅为128kbps=16k字节/S，压缩比12：1，