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2024年4月16日发(作者：android左侧导航栏)

数字信号处理

一、导论

数字信号处理（DSP）是由一系列的数字或符号来表示这些信号的处理的过程的。数

字信号处理与模拟信号处理属于信号处理领域。DSP包括子域的音频和语音信号处理，雷

达和声纳信号处理，传感器阵列处理，谱估计，统计信号处理，数字图像处理，通信信号

处理，生物医学信号处理，地震数据处理等。

由于DSP的目标通常是对连续的真实世界的模拟信号进行测量或滤波，第一步通常是

通过使用一个模拟到数字的转换器将信号从模拟信号转化到数字信号。通常，所需的输出

信号却是一个模拟输出信号，因此这就需要一个数字到模拟的转换器。即使这个过程比模

拟处理更复杂的和而且具有离散值，由于数字信号处理的错误检测和校正不易受噪声影响，

它的稳定性使得它优于许多模拟信号处理的应用（虽然不是全部）。

DSP算法一直是运行在标准的计算机，被称为数字信号处理器（DSP）的专用处理器

或在专用硬件如特殊应用集成电路（ASIC）。目前有用于数字信号处理的附加技术包括更

强大的通用微处理器，现场可编程门阵列（FPGA），数字信号控制器（大多为工业应用，

如电机控制）和流处理器和其他相关技术。

在数字信号处理过程中，工程师通常研究数字信号的以下领域：时间域（一维信号），

空间域（多维信号），频率域，域和小波域的自相关。他们选择在哪个领域过程中的一个信

号，做一个明智的猜测（或通过尝试不同的可能性）作为该域的最佳代表的信号的本质特

征。从测量装置对样品序列产生一个时间或空间域表示，而离散傅立叶变换产生的频谱的

频率域信息。自相关的定义是互相关的信号本身在不同时间间隔的时间或空间的相关情况。

二、信号采样

随着计算机的应用越来越多地使用，数字信号处理的需要也增加了。为了在计算机上

使用一个模拟信号的计算机，它上面必须使用模拟到数字的转换器（ADC）使其数字化。

采样通常分两阶段进行，离散化和量化。在离散化阶段，信号的空间被划分成等价类和量

化是通过一组有限的具有代表性的信号值来代替信号近似值。

奈奎斯特-香农采样定理指出，如果样本的取样频率大于两倍的信号的最高频率，一个

信号可以准确地重建它的样本。在实践中，采样频率往往大大超过所需的带宽的两倍。

数字模拟转换器（DAC）用于将数字信号转化到模拟信号。数字计算机的使用是数字

控制系统中的一个关键因素。

三、时间域和空间域

在时间或空间域中最常见的处理方法是对输入信号进行一种称为滤波的操作。滤波通

常包括对一些周边样本的输入或输出信号电流采样进行一些改造。现在有各种不同的方法

来表征的滤波器，例如：

一个线性滤波器的输入样本的线性变换；其他的过滤器都是“非线性”。线性滤波器满

足叠加条件，即如果一个输入不同的信号的加权线性组合，输出的是一个同样加权线性组

合所对应的输出信号。

“因果”滤波器只使用以前的样本的输入或输出信号；而“非因果”滤波器使用未来

的输入样本。一个非因果滤波器通常可以通过增加一个延迟将它变成了一个因果滤波器。


本文标签： 信号 信号处理 数字 时间 空间

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