第 01章 绪论邹江
zoujiang@public.wh.hb.cn
内容提要
本章具有综述和概论的性质，内容比较广泛但不深入。
本章是从数字信号处理整个学科领域的广度来介绍该学科的概貌，包括学科范围、发展历史和动态、实现方法和应用领域，而本书的内容仅涉及数字信号处理学科中的基础知识。
1.1 数字信号处理学科内容
信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利用的一门科学。
信号是信息的表现形式，而信息则是信号所含有的具体内容。
数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础。
数字信号处理，就是用数值计算方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某种形式。
数字信号处理学科的内容非常广泛，这主要是因为它有着非常广泛的应用领域。
数字信号处理学科有着深厚而坚实的理论基础，
其中最主要的是离散时间信号和离散时间系统理论以及一些数学理论。
1.2 数字信号处理的应用领域
语音处理
– 语音信号分析
– 语音合成
– 语音识别
– 语音增强
– 语音编码
图像处理
通信
电视
雷达
声纳
– 有源声纳信号处理
– 无源声纳信号处理
地球物理学
生物医学信号处理
音乐
其它领域
1.3 数字信号处理学科的发展历史
数字信号处理是一个古老的学科。
数字信号处理又是一门新兴的学科
50年代末期至 60年代初期，数字计算机被用于信号处理的研究，这才是真正意义上的对数字信号进行处理的研究。
数字信号处理技术的迅速发展是从 20世纪 60年代开始的，其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变换 (FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。
3个实验室,Bell实验室,IBM的 Watson实验室和 MIT的 Lincoln实验室。
1.4 数字信号处理的基本运算
差分方程的计算简化的差分方程：
离散傅里叶变换的计算时间序列 x(n)的离散傅里叶变换 X(k)定义为：
X(k)的逆变换式为：
式 (1.3)和式 (1.4)一般用快速傅里叶变换 (FFT)算法来计算。
FFT算法把计算量 (乘法和加法运算次数 )的数量级由原来的 N2减小到 Nlog2N。 FFT是以蝶形运算为基础的，蝶形运算具有十分简单的形式：
相关运算序列 x(n)与序列 y(n)的相关函数 (它也是一个时间序列 )Rxy(m)定义为
矩阵运算和矩阵变换矢量和矩阵的加法、乘法和乘以标量等运算，矩阵转置、矩阵求逆、矩阵的 Hermitian转置、求矩阵的特征值和特征矢量、对矩阵进行特征值分解等。
振幅平方运算
对数运算和指数运算
调制运算时间序列 x(n)乘以复指数序列，将把 x(n)变换到新的频段上去，即
1.5本课程内容安排
选择快速傅里叶变换、数字滤波器和功率谱估计作为主要讨论对象。
强调基础理论，其中包括：离散时间信号、离散时间系统的分析、离散随机信号的理论。
MATLAB是进行数字信号处理实践最方便、最能使学习者产生兴趣的平台。
有条件的学生不妨利用 Internet来扩大自己的知识面和跟踪本门学科的最新发展动态。
http://www.dspchina.com/ 闻亭公司的网页（偏硬件实现）
1.6 参考书
数字信号处理，（美） A.V.奥本海姆，科学出版社，
1980年 12月第 1版（电子版）
离散时间信号处理,[美 ]A.V.奥本海姆，科学出版社，
1998年 7月第 1版（电子版）
离散时间信号处理,[美 ]A.V.奥本海姆，西安交通大学出版社,2001年第 2版（印刷版）
,数字信号处理,习题解答，顾福年 胡光锐，科学出版社,1983年 8月第 1版（电子版）
西安电子科技大学出版社，数字信号处理考研辅导。
Matlab Help Document,signal_Matlab.pdf
zoujiang@public.wh.hb.cn
内容提要
本章具有综述和概论的性质，内容比较广泛但不深入。
本章是从数字信号处理整个学科领域的广度来介绍该学科的概貌，包括学科范围、发展历史和动态、实现方法和应用领域，而本书的内容仅涉及数字信号处理学科中的基础知识。
1.1 数字信号处理学科内容
信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利用的一门科学。
信号是信息的表现形式，而信息则是信号所含有的具体内容。
数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础。
数字信号处理，就是用数值计算方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某种形式。
数字信号处理学科的内容非常广泛，这主要是因为它有着非常广泛的应用领域。
数字信号处理学科有着深厚而坚实的理论基础，
其中最主要的是离散时间信号和离散时间系统理论以及一些数学理论。
1.2 数字信号处理的应用领域
语音处理
– 语音信号分析
– 语音合成
– 语音识别
– 语音增强
– 语音编码
图像处理
通信
电视
雷达
声纳
– 有源声纳信号处理
– 无源声纳信号处理
地球物理学
生物医学信号处理
音乐
其它领域
1.3 数字信号处理学科的发展历史
数字信号处理是一个古老的学科。
数字信号处理又是一门新兴的学科
50年代末期至 60年代初期，数字计算机被用于信号处理的研究，这才是真正意义上的对数字信号进行处理的研究。
数字信号处理技术的迅速发展是从 20世纪 60年代开始的，其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变换 (FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。
3个实验室,Bell实验室,IBM的 Watson实验室和 MIT的 Lincoln实验室。
1.4 数字信号处理的基本运算
差分方程的计算简化的差分方程：
离散傅里叶变换的计算时间序列 x(n)的离散傅里叶变换 X(k)定义为：
X(k)的逆变换式为：
式 (1.3)和式 (1.4)一般用快速傅里叶变换 (FFT)算法来计算。
FFT算法把计算量 (乘法和加法运算次数 )的数量级由原来的 N2减小到 Nlog2N。 FFT是以蝶形运算为基础的，蝶形运算具有十分简单的形式：
相关运算序列 x(n)与序列 y(n)的相关函数 (它也是一个时间序列 )Rxy(m)定义为
矩阵运算和矩阵变换矢量和矩阵的加法、乘法和乘以标量等运算，矩阵转置、矩阵求逆、矩阵的 Hermitian转置、求矩阵的特征值和特征矢量、对矩阵进行特征值分解等。
振幅平方运算
对数运算和指数运算
调制运算时间序列 x(n)乘以复指数序列，将把 x(n)变换到新的频段上去，即
1.5本课程内容安排
选择快速傅里叶变换、数字滤波器和功率谱估计作为主要讨论对象。
强调基础理论，其中包括：离散时间信号、离散时间系统的分析、离散随机信号的理论。
MATLAB是进行数字信号处理实践最方便、最能使学习者产生兴趣的平台。
有条件的学生不妨利用 Internet来扩大自己的知识面和跟踪本门学科的最新发展动态。
http://www.dspchina.com/ 闻亭公司的网页（偏硬件实现）
1.6 参考书
数字信号处理，（美） A.V.奥本海姆，科学出版社，
1980年 12月第 1版（电子版）
离散时间信号处理,[美 ]A.V.奥本海姆，科学出版社，
1998年 7月第 1版（电子版）
离散时间信号处理,[美 ]A.V.奥本海姆，西安交通大学出版社,2001年第 2版（印刷版）
,数字信号处理,习题解答，顾福年 胡光锐，科学出版社,1983年 8月第 1版（电子版）
西安电子科技大学出版社，数字信号处理考研辅导。
Matlab Help Document,signal_Matlab.pdf
