前言

计算机中处理的是数字信号。自20世纪60年代以来随着计算机和信息科学的飞速发展，数字信号处理技术应运而生，现已形成一门独立的学科体系。几乎所有的工程领域(如通信、自动化、天文学、医学、军事、机械、金融学等领域）都要涉及信号及信号处理问题。

1.信号--信息的载体

1.信号举例

(1)一维信号f(x)有：按键电话的拨号音、脑电图等。

电话按键：‘0 1 2’的声音波形

脑电图（EEG）:通过在头皮上附加电极并将电极连接到脑电图仪上来记录脑的活动情况。

做梦发生在快动眼睡眠阶段 

慢波睡眠分为4个阶段

(2)二维信号f(x,y)有：图像：普通照片,遥感图像，工业图像，医学图像等。

照片：Lena

一种标准测试图片

卫星拍摄的遥感图像

焊接的单元色X光图像     

人体胸部X射线图像

(3)三维信号f(x,y,z)有：人体图像切片序列(如磁共振：MRI)的三维重建等。

头部 MRI图像的三维重建

2.信号的分类

(1)模拟信号---幅度和时间均为连续量的信号。

(2)数字信号---量化后的离散时间信号。

例：测体温---离散时间信号

（t取整数）

二进制编码：

由A/D转换器实现从模拟信号到数字信号的转化。

2.数字信号处理简介

一、定义

数字信号处理是用数值计算的方法对信号进行处理（运算）。

二、目的（功能）

对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。

数字信号处理的功能举例：

例1：三点平均器----对一维信号进行平滑。

y(n)=1/3[x(n)+x(n-1)+x(n-2)](n=0,1,2…)

例2：基于自适应滤波算法的心电图信号消噪

例3：利用振动信号分析进行电机轴承故障诊断

轴承故障是电动机中常见的故障之一。当轴承表面出现局部损伤时，在受载运转过程中轴承的其他零件会周期地撞击损伤点，产生的冲击力激励轴承座及其支撑结构，形成一系列由冲击激励产生的减幅振荡，减幅振荡发生的频率即故障特征频率，根据该频率可判断发生故障的部位。然而故障信号在多种零部件振动的干扰下往往被淹没，可采用信号分析手段提取故障特征频率。

三、实现方法

(1)软件实现：在PC机上编程。(matlab,vc,vb等）

(2)软硬件实现：使用通用的DSP芯片（digital Signal Processor)设计数字

信号处理系统。

DSP芯片:一种适用于数字信号处理的单片微处理器。

主要制造商：德州仪器(TI)公司

DSP教学工具箱

可进行语音和视频图像的实时采集与处理。

数字信号处理的应用领域  (拓展阅读PPT）

1.信号处理---如数字滤波，快速傅立叶变换，相关运算，谱分析，卷积，波形产生等；

2.通信---如调制解调器，自适应均衡，数据加密，数据压缩，回波抵消，多路复用，可视电话等；

3.语音---如语音编码，语音合成，语音识别，说话人辨认，语音存储等；

4.图形/图像---图像压缩与传输，增强，机器视觉等；

5.军事---如保密通信，雷达处理，导航等；

6.医疗---如超声设备，诊断工具，病人监护等；

7.家用电器---如高保真音响，音乐合成，玩具与游戏，智能手机/电视等。

四、数字信号处理系统的组成

五、信号数字处理的优点

1.简化运算

 模拟系统     数字系统

  积分       加法

  微分       差分（减法）

2.节约资源

使用数据压缩技术，可节约空间、频谱等资源。

如:mp4---（MPEG 4)是移动图像专家组（moving picture experts group）制定的视频压缩标准；DVD、数字电视等技术均离不开数据压缩技术。

3.数字系统的高精度，高稳定性

3.本课程的学习

授课教材

高西全.《数字信号处理》（第五版）.西安电子科技大学出版社

戴虹 《数字信号处理》（数字教材）.电子工业出版社 2025年 （后续添加）

实验与课程设计教材

戴虹 《数字信号处理实验与课程设计教程--面向工程教育》 电子工业出版社 2020年

参考书

1）胡广书. 《数字信号处理—理论、算法与实现》

（第4版）清华大学出版社 2023年12月

2） 王艳芬. 数字信号处理原理及实现（第4版）

       清华大学出版社 2023年4月

3）丛玉良.数字信号处理原理及其MATLAB实现(第4版)    电子工业出版社  2023年4月

4）程佩青. 数字信号处理教程 MATLAB版（第5版）  清华大学出版社 2017年10月

5）张延华，黎玉玲.离散信号处理—应用与实践(第2版）.机械工业出版社

学习内容

1.  本课程讨论：时域离散信号处理  

      包括：时域离散信号与系统的时域分析、频域（傅里叶变换）分析、复频域（Z变换）分析；DFT（离散傅里叶变换）/FFT（快速傅里叶变换）频谱分析；IIR（无限脉冲响应）与FIR（有限脉冲响应）数字滤波器设计与结构实现。

2.上机实验（实验环境：matlab)

实验：采用MATLAB（Matrix Laboratory）：Mathwork公司推出的便于进行科学和工程计算的交互式软件包。

附

余弦信号及绘图程序

shili1.m(下载附件 236 B)

教学邮箱（旧）

dspteach2017@163.com(含教学课件、实验指导书、学习指导等)

密码：daihong （请不要修改密码）

《数字信号处理》在线课程网站网址：

数字信号处理在线课程网站

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考核方式和要求

1.平时出席、作业、中期测试：20% 

2.实验与课程设计报告：20%(分组进行,3-5人1组)

3.笔试（闭卷）：60%