浅析数字信号处理DSP

数字信号处理器（DSP）

摘要：数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。目前DSP已经处于数字信息产品核心引擎的地位。对DSP的发展历史、优缺点、发展现状、以及它的发展趋势进行分析。

关键词：数字信号处理器、发展趋势

0、引言

DSP（DigitalSignalProcessor)也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，DSP也是一种嵌入式处理器，它完全可以完成单片机的功能。唯一重要的区别在于DSP支持单时钟周期的“乘加”运算。其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。自从数字信号处理器问世以来，由于它具有高速、灵活、可编程、低功耗和便于接口的特点，已在通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器等许多领域应用，并发挥越来越重要的作用。

1、数字信号处理器(DSP)的发展历程

DSP的概念最早出现在上个世纪60年代，直到70年代提出了DSP理论和算法。1982年，德克萨斯仪器公司推出了世界上首枚DSP芯片，即TMS32010，运算速度比MPU快了几十倍，尤其在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。日立公司于80年代中期推出了它的第一片CMOSDSPHD61810，这是第一片运用浮点运算的DSP。其存储容量和运算速度成倍提高，成为语音处理、图像硬件处理技术的基础。80年代后期，第三代DSP芯片问世，运算速度进一步提高，其应用于范围逐步扩大到通信、计算机领域。90年代DSP发展最快，相继出现了第四代和第五代DSP器件。现在的DSP属于第五代产品，与第四代相比，系统集成度更高。这种集成度极高的DSP芯片不仅在通信、计算机领域大显身手，而且逐渐渗透到人们日常消费领域。经过20多年的发展，DSP产品的应用已扩大到人们的学习、工作和生活的各个方面，并逐渐成为电子产品更新换代的决定因素。目前，对DSP爆炸性需求的时代已经来临，前景十分可观。21世纪DSP发展进入第三个阶

段，市场竞争更加激烈，TI及时调整DSP发展战略全局规划，并以全面的产品规划和完善的解决方案，加之全新的开发理念，深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。无疑，CMOS工艺的改变大大降低了功耗，而且随着工艺节点从3微米、0.8微米、0.1微米以及未来的纳米工艺，低功耗是DSP一个不变的特性。同时，DSP的主频不断得到提升，从开始的5MHz，到100MHz、200MHz。今天针对基站应用的DSP芯片主频达到1.1GHz、处理能力超过8000MIPS。

2 DSP系统和芯片的基本结构

3、数字信号处理器(DSP)的特点

3.1优点

DSP具有体积小、功耗小、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性能价格比高等优点。DSP之所以有以上优点，是因为DSP内部采用了以下5种技术：

1)采用哈佛(Harvard)结构体系或改进的哈佛结构体系。DSP处理器几乎毫无例外的采用哈佛结构。哈佛结构把程序代码和数据的存储空间分开，并有各自的地址和数据总线，每个存储器独立编址，用独立的一组程序总线和数据总线进行访问。

2)采用多总线结构。多总线结构可以同时读取多组数据和存储多组数据，即同一时钟周期内可以执行多个操作指令。

3)采用流水线操作。由于DSP哈佛结构指令的各个阶段可以重叠进行，这样对每一条指令似乎都是在一个周期内完成，可以把指令周期减到最小，增加数据吞吐量。

4)采用硬件乘法器和高效的MAC指令。DSP芯片都有硬件乘法器，使得乘法运算做到一个周期内完成。与之配合的指令为MAC乘法累加指令，它可以在单周期内取两个操作数相乘，并将结果加载到累加器。

5)采用独立的传输总线及其控制器。处理器高速处理速度必须与高速的数据访问和传输相配合。而且为不影响CPU及其相关总线的工作，DSP的DMA单独设置了传输总线及其控制器，因此DMA可以独立工作。

3.2缺点

成本较高、高频时钟的高频干扰、功率消耗较大等。

4、DSP芯片的产品和市场

DSP主要应用市场为3C（communication、computer、consumer——通信、计算机、消费类）领域，所占市场比例超过90%，并且总体市场规模在不断扩大。在数字化、个人化和网络化的推动下，预计未来的年均增长率高达40%。在全球的DSP市场中，TI公司独占鳌头，占世界市场的45%份额，其次是朗讯(28%)、ADI(12%)、摩托罗拉(12%)、其他公司(3%)

世界主要的DSP芯片制造公司及其产品

（1）TI公司。

TI（Texas Instruments）公司在业界一直处于领先的地位。近年，TI在原来的TMS320C1X、TMS320C25、TMS320C3X/4X、TMS320C5X、TMS320C8X的基础上又推出了3种高性价比的DSP系列：TMS320C2000、TMS320C5000和TMS320C6000系列。这3种芯片，在我国的信号处理硬件领域应用也是非常广泛。TMS320C6000系列为新一代高性价比DSP芯片，是高端DSP处理器的代表。C64X为TI最新推出的高性能定点DSP处理器，时钟速度提高到1 GHz，单片处理能力可达到8 000 MIPS。

（2）Analog Device公司。

ADI公司的DSP目前主要分为3个系列：SHARC、Blackfin、TigerSHARC。SHARC系列一直在雷达、声纳信号处理等领域享有很高的声誉，很多商用、军用的信号处理机中都可以看到SHARC的身影。单片处理能力有限的SHARC之所以能够在通信信号处理领域有这么高的声誉，完全是由于ADI优秀的片间互连技术

（LINK口）。

Blackfin是近几年推出的针对性能要求比较高，同时功耗要求又比较低的场所。它所具备的优点很适合在便携式通信产品中应用。

TigerSHARC是从SHARC改进的高端DSP，它的出现是ADI公司的DSP在高端领域应用开创了历史性的局面。新推出的第二代TigerSHARC ADSP-TS201S主频高达600 MHz，处理能力高达14.4 GOPS，还有超大容量的RAM，使它一出世就在高端领域脱颖而出。尤其适合软件无线电的应用。

5、 DSP处理系统的发展现状

5.1 国际发展现状

简略国际DSP处理发展的现状，国外的商业化信号处理设备一直保持着快速的发展势头。欧美等科技大国保持着国际领先的地位。例如美国DSP research 公司，Pentek公司，Motorola公司，加拿大Dy4公司等，他们很多已经发展到相当大的规模，竞争也愈发激烈。以Pentek公司一款处理板4293为例，使用8片TI公司 300 MHz的TMS320C6203芯片，具有19 200 MIPS的处理能力，同时集成了8片32 MB的SDRAM，数据吞吐600 MB/s。该公司另一款处理板4294集成了4片Motorola MPC7410 G4 PowerPC处理器，工作频率400/500 MHz，两级缓存256K×64 bit，最高具有16MB的SDRAM。

ADI公司的TigerSHARC芯片也由于其出色的协同工作能力，可以组成强大的处理器阵列，在诸多领域（特别是军事领域）获得了广泛的应用。以英国Transtech DSP公司的TP-P36N为例，它由4～8片TS101b（TigerSharc）芯片构成，时钟 250 MHz，具有6～12 GFLOPS的处理能力。

5.2 我国发展现状

随着我国信息产业的发展，近年来我国的数字信号处理学科发展较快。全国有很多高校、科研机构的信号处理实验室都在大力研究性能更高的数字信号处理设备，取得了很多研究成果。我国的科研人员通过对先进的DSP芯片的研究，已经研制出一些高性能处理设备的解决方案，并且在板级PCB设计方面，也取得了宝贵的设计经验。

以我国某电子技术研究所研制的DSP雷达数字信号处理通用模块为例，它使用了6片ADSP21060和大规模可编程器件构成通用处理模块。通过信号处理算法并行设计、系统多数据流设计、处理任务分配调度程序设计，实现高速实时雷达数字信号处理。以FFT算法为例，将任务分为3个流水处理过程：FFT、复数乘法、IFFT，实现多片DSP组成并行处理。在33 MHz时钟下，1 024点处理通过时间为0.7 ms，可以实现单通道数据率为1 MHz，双通道并行工作为2 MHz。

但是，应该看到，我国在信号处理理论、高速高性能处理器设计和制造方面与国际先进水平还有较大差距。而且，主要的核心处理器件基本完全依赖进口，这也是我国半导体研究领域需要大力加强的工作之一。复杂的大型处理机PCB 板级设计和制造也存在一定困难，也是需要我国科研人员发扬勇于拼搏的精神，继续的刻苦努力。

6、DSP的发展趋势

新的形势下，DSP面临的要求是处理速度更高，功能更多更全，功耗更低，存储器用量更少。性能、价格、功耗永远是DSP追求的目标。在这个目标的驱动下，每隔十年DSP的性能、规模、工艺、价格等就会发生一个跃迁。DSP的演进同样遵循着摩尔定律，伴随着集成度的不断提高，是性能的提升、价格的下降。

笔者认为DSP的技术发展将会有以下一些趋势：

1)系统集成DSP是潮流。各DSP厂商纷纷采用新工艺，改进DSP芯核，并将几个DSP芯核、MPU芯核、专用处理单元、外围电路单元、存储单元统统集成在一个芯片上。

2)追求更高的运算速度和进一步降低功耗和几何尺寸。DSP必须追求更高更快的运算速度，才能跟上电子设备的更新步伐。同时便携式手持产品对于低功耗和尺寸的要求很高，所以DSP有待于进一步降低功耗。

3)DSP的内核结构进一步改善。多通道结构和单指令多重数据(SIM)、超长指令字结构(VLIM)、超标量结构、超流水结构、多处理、多线程及可并行扩展的超级哈佛结构(SHARC)在新的高性能处理器中将占据主导地位。

4)DSP嵌入式系统。DSP嵌入式系统是DSP系统嵌入到应用电子系统中的一种通用系统。这种系统既具有DSP器件在数据处理方面的优势，又具有应用目标

所需要的技术特征。

5)FPGA是现场编程门阵列器件。它和DSP集成在一块芯片上，可实现宽带信号处理，大大提高信号处理速度。据报道，Xilinx 公司的Virtex-II FPGA 对快速傅立叶变换(FFT)的处理可提高30倍以上。它的芯片中有自由的FPGA可供编程。Xilinx公司开发出一种称作Turbo卷积编译码器的高性能内核。设计者可以在FPGA中集成一个或多个Turbo内核，它支持多路大数据流，以满足第三代(3G)WCDMA无线基站和手机的需要，同时大大节省开发时间，使功能的增加或性能的改善非常容易。因此在无线通信、多媒体等领域将有广泛应用。

6)DSP 和高档CPU的融合：大多数高档GPP如Pentium 和PowerPC都是SIMD指令组的超标量结构，速度很快。LSI Logic 公司的LSI401Z采用高档CPU的分支预示和动态缓冲技术，结构规范，利于编程，不用担心指令排队，使得性能大幅度提高。Intel公司涉足数字信号处理器领域将会加速这种融合。

参考文献：

[1]黎泽清、王明泉、李博等，基于DSP的图文输入系统[J]，信息化纵横，2009，(18)：20-25

[2]程照明、蔡德钧，基于DSP的话音系统设计及语音处理算法实现[J]，舰船电子工程，2004，(5)：73-80

[3]周鹏、邵左文、张玉猛等，基于TMS320F2812的双机信息处理系统设计[J]，国外电子元器件，2006，(8)：60-65

[4]郭峻岭，基于DSP的信号采集与处理系统的设计与实现[D]，武汉：武汉理工大学，2009

[5]邬可军、朱铭锆、曹建树等，DSP实时多任务操作系统设计与实现[M]，电子工业出版社，2005

[6] 张雄伟、陈亮、曹铁勇，DSP芯片的原理与开发应用【M】电子工业出版社出版，2009

数字信号处理论文-带通滤波器

本文分析了国内外数字滤波技术的应用现状与发展趋势，介绍了数字滤波器的基本结构，在分别讨论了IIR与FIR数字滤波器的设计方法的基础上，指出了传统的数字滤波器设计方法过程复杂、计算工作量大、滤波特性调整困难的不足，提出了一种利用MATLAB信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）快速有效的设计由软件组成的常规数字滤波器的设计方法。给出了使用MATLAB语言进行程序设计和利用信号处理工具箱的FDATool工具进行界面设计的详细步骤。利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。本文还介绍了如何利用MATLAB环境下的仿真软件Simulink对所设计的滤波器进行模拟仿真。 1.1数字滤波器的研究背景与意义 当今，数字信号处理[1] (DSP：Digtal Signal Processing)技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科：它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们普遍的关注。 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，实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号，等等。上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化(采样)和幅度上的离散化(量化)，这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是用数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；而图像信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个二维离散空间序列。数字信号处理，就是用数值计算的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。例如，对数字信号经行滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰，或将他们与其他信号进行分离；对信号进行频谱分析或功率谱分析以了解信号的频谱组成，进而对信号进行识别；对信号进行某种变换，使之更适合于传输，存储和应用；对信号进行编码以达到数据压缩的目的，等等。 数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支[2-3]。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。在所有的电子系统中，使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了。数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。 1.2数字滤波器的应用现状与发展趋势 在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪音，从接收到的信号中消除或减弱噪音是信号传输和处理中十分重要的问题。根据有用信号和噪音的不同特性，提取有用信号的过程称为滤波，实现滤波功能的系统称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，数字滤波器应用极为广泛，这里只列举部分应用最成功的领域。 (1) 语音处理

DSP习题答案要点

一．填空题（本题总分12分，每空1分） 1．累加器A分为三个部分，分别为；；。 1．AG,AH,AL 2．TMS320VC5402型DSP的内部采用条位的多总线结构。 2．8,16 3．TMS320VC5402型DSP采用总线结构对程序存储器和数据存储器进行控制。3．哈佛 4．TMS329VC5402型DSP有个辅助工作寄存器。 4．8个 5．DSP处理器TMS320VC5402中DARAM的容量是字。 5．16K字 6．TI公司的DSP处理器TMS320VC5402PGE100有___________个定时器。 6．2 7．在链接器命令文件中，PAGE １通常指________存储空间。 7．数据 8．C54x的中断系统的中断源分为____ ___中断和____ ____中断。 8．硬件、软件 1．TI公司DSP处理器的软件开发环境是__________________。 1．答：CCS(Code Composer Studio) 2．DSP处理器TMS320VC5402外部有___________根地址线。 2．答：20根 3．直接寻址中从页指针的位置可以偏移寻址个单元。 3．答：128 4．在链接器命令文件中，PAGE 0通常指________存储空间。 4．答：程序 5．C54x系列DSP处理器中，实现时钟频率倍频或分频的部件是_____________。 5．答：锁相环PLL 6．TMS320C54x系列DSP处理器上电复位后，程序从指定存储地址________单元开始工作。6．答：FF80h 7．TMS320C54x系列DSP处理器有_____个通用I/O引脚，分别是_________。 7．答：2个，BIO和XF 8．DSP处理器按数据格式分为两类，分别是_______ __；_____ ___。 8．答：定点DSP和浮点DSP 9．TMS329VC5402型DSP的ST1寄存器中，INTM位的功能是。 9．答：开放/关闭所有可屏蔽中断 10．MS320C54X DSP主机接口HPI是________位并行口。 10．答：8 1.在C54X系列中，按流水线工作方式，分支转移指令的分为哪两种类型：_______；_______。 1.答：无延迟分支转移，延迟分支转移 3.C54x的程序中，“.bss”段主要用于_______________。 3.答：为变量保留存储空间 4.从数据总线的宽度来说，TMS320VC5402PGE100是_______位的DSP处理器。 4.答：16位 7.TMS320VC5402型DSP处理器的内核供电电压________伏。 7.答：1.8v

数字信号处理论文

DSP技术在生物信号检测中的应用 【摘要】论述了生物信号的基本特征和生物医学信号的检测方法，详细阐述了生 物医学信号检测中的干扰和噪声，其来源、抑制、与处理方法。说明了DSP技术及其在生物医学中的应用，重点介绍了DSP的数据处理部分和USB2.0的通讯接口。利用 DSP 的高性能数据处理能力 ,使得从微弱信号中提取生物信号并检测，保证较高的精度成为可能,并利用其USB2.0高速接口,实现了与 PC之间即插即用和高速，可靠的通信。 【关键词】生物医学信号检测数字信号处理通用串行总线【Abstract】Biological signal and the basic characteristics of biomedical signal detection method are discussed in this thesis, biomedical signal detection of interference and noise are thoroughly elaborated, including its source, inhibition, and processing method. We made a description of the DSP technology and its application in biomedicine area and focus on the data processing portion of DSP and a USB2.0 communication interface. Using the powerful data processing capability of DSP, it is possible for us to extract the biological signal from weak signal and make sure it’s high precision. By using the high-speed USB2.0 interface, PNP and high speed, reliable communication to PC is realized. 【Key words】Biomedical Signal Detection DSP USB 1 引言 生物医学信号的采集和处理是生物医学工程的一个重要领域，也是近年来迅速发展的数字信号处理技术的一个重要应用方面。由于人体的脉象、心跳等信号具有信号微弱，噪声干扰严重、随机性强等特点，因此对于脉象、心跳等生物医学信号的采集和处理具有十分重要的意义。该系统通过预处理电路对信号进行放大和滤波，放大有用信号、滤除噪声和工频干扰等，然后送入AD 进行采集，最后通过DSP 进行后续处理。实验证明该系统可以成功检测到脉象和心跳信号，并具有精度高，电路结构简单、系统功耗低等特点。 生物信号检测是检测技术中的一个综合性的技术分支，它利用电子学、信息论和物理学的方法，技术分支，它利用电子学、信息论和物理学的方法，和相关性，检出并恢复被背景噪声掩盖的微弱信号。微弱信号检测技术研究的重点是如何从强噪声中提取有用信号，探索采用新技术和新方法来提高检测系统输出信号的信噪比。 2 DSP技术的基本介绍 数字信号处理(Digital Signal Processing，简称DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信

音乐剪辑合并软件哪个好用

其实现在很流行的一些抖音歌曲大部分都是用音频编辑软件进行剪辑合成处理的，使用音频剪辑软件就可以将一首歌曲的副歌部分剪辑下来这时别人就很容易能快速听到此歌曲的高潮部分无需等待。那么音频编辑软件有哪些？下面小编就给大家推荐几款简单的音频编辑软件分享给大家，希望对大家能够有所帮助。 软件一：迅捷音频转换器 迅捷音频转换器是一款专业的音频转换编辑工具，拥有音频剪切、音频提取、音频转换等多种功能，能够用多种分割方式进行音频剪切，而且支持批量操作，功能强大，操作简单，绝对是一款不容错过的软件。 软件特色

1、多种音频剪切方式 支持平均分割、时间分割、手动分割 2、产品功能丰富 支持音频剪切、音频提取、音频转换 3、支持文件批量操作 不仅支持单个文件操作，还支持文件批量操作，提高效率 软件二：audacity

audacity（audacity中文版）是一个免费开源的音频编辑软件和录音软件，可导入WAV，AIFF，AU，IRCAM，MP3及Ogg Vorbis，并支持大部份常用的工具，如剪裁、贴上、混音、升/降音以及变音特效、插件和无限次反悔操作，内置载波编辑器。audacity(音频编辑软件)支持Linux、MacOS、Windows等多平台 软件特色： 1、功能强大，录音、混音、制作特效，并支持多种格式wav,mp3,ogg 等 2、免费且开源，无需支付任何费用 3、软件自带中文，界面操作简单明了

软件三：adobe audition adobe audition 3.0中文版中灵活、强大的工具正是您完成工作之所需。改进的多声带编辑, 新的效果, 增强的噪音减少和相位纠正工具, 以及 VSTi 虚拟仪器支持仅是adobe audition 3.0中文版中的一些新功能, 这些新功能为您的所有音频项目提供了杰出的电源、 控制、生产效率和灵活性。

数字信号处理期末论文

题目：基于DSP的FFT程序设计的研究 作者届别 系别专业 指导老师职称 完成时间2013.06

内容摘要 快速傅里叶变(Fas Fourier Tranformation，FFT)是将一个大点数N的DFT分解为若干小点的D F T的组合。将用运算工作量明显降低，从而大大提高离散傅里叶变换(D F T) 的计算速度。因各个科学技术领域广泛的使用了FFT 技术它大大推动了信号处理技术的进步，现已成为数字信号处理强有力的工具，本论文将比较全面的叙述各种快速傅里叶变换算法原理、特点，并完成了基于MATLAB的实现。 关键词：频谱分析；数字信号处理；MATLAB；DSP281x

引言： 1965年，库利（J.W.Cooley）和图基（J.W.Tukey）在《计算数学》杂志上发表了“机器计算傅立叶级数的一种算法”的文章，这是一篇关于计算DFT的一种快速有效的计算方法的文章。它的思路建立在对DFT运算内在规律的认识之上。这篇文章的发表使DFT的计算量大大减少，并导致了许多计算方法的发现。这些算法统称为快速傅立叶变换（Fast Fourier Transform），简称FFT，1984年，法国的杜哈梅尔（P.Dohamel）和霍尔曼（H.Hollmann）提出的分裂基快速算法，使运算效率进一步提高。FFT即为快速傅氏变换，是离散傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。它对傅氏变换的理论并没有新的发现，但是对于在计算机系统或者说数字系统中应用离散傅立叶变换，可以说是进了一大步。 随着科学的进步，FFT算法的重要意义已经远远超过傅里叶分析本身的应用。FFT算法之所以快速，其根本原因在于原始变化矩阵的多余行，此特性也适用于傅里叶变换外的其他一些正交变换，例如，快速沃尔什变换、数论变换等等。在FFT的影响下，人们对于广义的快速正交变换进行了深入研究，使各种快速变换在数字信号处理中占据了重要地位。因此说FFT对数字信号处理技术的发展起了重大推动作用。 信号处理中和频谱分析最为密切的理论基础是傅立叶变换(Fouriertransform，FT)。快速傅立叶变换(FFT)和数字滤波是数字信号处理的基本内容。信号时域采样理论实现了信号时域的离散化，而离散傅里叶变换理论实现了频域离散化，因而开辟了数字技术在频域处理信号的新途径，推进了信号的频谱分析技术向更广的领域发展。 1.信号的频谱分析 如果信号频域是离散的，则信号在时域就表现为周期性的时间函数；相反信号在时域上是离散的，则该信号在频域必然表现为周期的频率函数。不难设想，一个离散周期序列，它一定具有既是周期又是离散的频谱。有限长序列的离散傅里叶变换和周期序列的离散傅里叶级数本质是一样的。因而有限长序列的离散傅里叶变换的定义为：x(n)和X(k)是一个有限长序列的离散傅里叶变换对。

《数字信号处理与DSP实现技术》课后习题与参考答案

21世纪高等院校电子信息类规划教材 安徽省高等学校“十二五”省级规划教材 数字信号处理与DSP实现技术 课后习题与参考答案 主编：陈帅 副主编：沈晓波

淮南师范学院 2015.11 第1章绪论思考题 1．什么是数字信号？ 2．什么是数字信号处理？ 3．数字信号处理系统的实现方法有哪些？ 4．数字信号处理有哪些应用？ 5．数字信号处理包含哪些内容？ 6．数字信号处理的特点是什么？ 第1章绪论参考答案 1．时间和幅度都离散的信号称为数字信号，即信号的时间取离散的值，幅度也取离散的值。 2．数字信号处理是指在数字领域进行数字信号的加工（变换、运算等），即输入是数字信号，采用数字信号处理方法进行处理，输出仍然是数字信号。 3．数字信号处理系统的实现方法有①通用软件方法实现系统；②专用加速处理机方法；③软硬件结合的嵌入式处理方法；④硬件方法。 4．数字信号处理在通信、计算机网络、雷达、自动控制、地球物理、声学、天文、生物医学、消费电子产品等各个领域均有应用，是信息产业的核心技术之一。比如信源编码、信道编码、多路复用、数据压缩，数字语音、汽车多媒体、MP3/MP4/MP5、数字扫面仪、数字电视机顶盒、医院监视系统、生物指纹系统等。 5．数字信号处理主要包含以下几个方面的内容 ①离散线性时不变系统理论。包括时域、频域、各种变换域。 ②频谱分析。FFT谱分析方法及统计分析方法，也包括有限字长效应谱分析。 ③数字滤波器设计及滤波过程的实现（包括有限字长效应）。 ④时频-信号分析（短时傅氏变换），小波变换，时-频能量分布。 ⑤多维信号处理（压缩与编码及其在多煤体中的应用）。 ⑥非线性信号处理。 ⑦随机信号处理。 ⑧模式识别人工神经网络。 ⑨信号处理单片机(DSP)及各种专用芯片(ASIC)，信号处理系统实现。 6．数字信号处理主要具有4个方面优点：①数字信号精度高；②数字信号处理灵活性强；③数字信号处理可实现模拟信号难以实现的特性；④数字信号处理可以实现多维信号处理。

第三节音频处理软件GoldWave

第三节音频处理软件GoldWave 学习目标： 1了解GoldWave的特点。 2掌握GoldWave的基本操作及技巧。 3能使用GoldWave软件处理日常生活中遇到的各种音频问题 一、GoldWave的特点 l GoldWave是一个功能强大的数字音乐编辑器，它可以对音频内容进行播放、录制、编辑以及转换格式等处理。 2支持WA V、OGG、VOC、MP3、WMA等几十种音频文件格式。 3可以从CD，VCD、DVD或其它视频文件中提取声音。 4软件内含丰富的音频处理特效，可以对声音进行回声、混响、降噪等特殊的处理。 5支持各种不同音频格式之间的相互转换。 二、GoldWave的使用 1音频播放 (1)在主界面单击“文件-----打开”命令，或单击工具栏的“打开”按钮，在打开的对话框中选择播放的音频文件，单击“打开”按钮，声音波形将出现在窗口中。如果是立体声文件则分为上下两个声道的波形，绿色部分代表左声道，红色部分代表右声道，可以分别或统一对它们进行操作。 (2)单击控制器上的“全部播放”按钮进行播放。 播放该音频文件，在播放波形文件的过程中可以随时进行暂停、停止、向后播放、向前快速播放等操作；在GoldWave窗口中会看到一条白色的指示线，指示线的位置表示正在播放的波形。单击“显示控制窗口”按钮，在控制器面板上会看到音频显示以及各个频率段声音的音量大小。 (3)通过控制器工具栏可以设置音频的播放方式、向后播放、向前快速播放、暂停、停止、创建文件录音及在选区内录音等操作；工具栏上各个按钮对应的快捷键及功能是：F2从头开始全部播放、F3只播放选区内音频、F4从当前位置开始播放、F5：向后播放、F6向前快速播放、F7暂停、F8停止、F9创建一个文件开始录音、Ctrl+F9在当前选区内开始录音、Fll设置控制器属性。 (4)单击“设置控制器属性”按钮(Fll)，出现“控制属性”对话框，进行具体的播放模式选择，并勾选“循环”复选框和设置循环次数等。也可对“录音”、“音量”、“视觉”、“设备”和“检测”等选项卡进行设置。 2音频录制 录制声音之前应确保音频输入设备（壹克风）已经正确连接到计算机上，常用录制声音文件的方法是： (l)按F9键将创建一个文件并开始录音； (2)录音完毕，单击“停止录音”按钮(ctrl+F8); (3)单击GoldWavel工具栏上的“保存”按钮，打开“保存声音为”对话框； (4)选择文件类型、文件名及保存位置，单击“保存”按钮； 3时间标尺和显示缩放 打开一个音频文件之后，在波形显示区域的下方有一个指示音频文件时间长度的标尺．它以秒为单位，清晰的显示出任何位置的时间情况。 如果音频文件太长或细微观察波形的细节变化，可改变显示的比例来进行查看，单击“查看”菜单下的“放大”、‘缩小”命令可以完成，或用快捷键Shift十进

数字信号处理应用论文

摘要：介绍了DSP技术(器件)的主要特点．总结了DSP在家电、办公设备、控制和通信领域的主要应用及其发展趋势。 关键词：数字信号处理；音频／视频；控制；通信 DSP数字信号处理技术(Digital Signal Processing)指理论上的技术；DSP数字信号处理器(Digital Sig—hal Processor)指芯片应用技术。因此，DSP既可以代表数字信号处理技术，也可以代表数字信号处理器，两者是不可分割的，前者要通过后者变成实际产品。两者结合起来就成为解决实际问题和实现方案的手段DsPs一数字信号处理解决方案。DSP运用专用或通用数字信号处理芯片，通过数字计算的方法对信号进行处理，具有精确、灵活、可靠性好、体积小、易于大规模集成等优点。DSP芯片自从1978年AMI公司推出到现在，其性能得到了极大的提高。 1 DSP的特点 1．1 修正的哈佛结构 DSP芯片采用修正的哈佛结构(Havardstructure)，其特点是程序和数据具有独立的存储空间、程序总线和数据总线，非常适合实时的数字信号处理口]。同时，这种结构使指令存储在高速缓存器中(Cache)，节约了从存储器中读取指令的时间，提高了运行速度。如美国德州仪器公司——TI(Texas Instruments)的DSP芯片结构是基本哈佛结构的改进类型。 1．2 专用的乘法器 一般的算术逻辑单元AI U(Arithmetic and Logic Unit)的乘法(或除法)运算由加法和移位实现，运算速度较慢。DSP设置了专用的硬件乘法器、多数能在半个指令周期内完成乘法运算，速度已达每秒数千万次乃至数十亿次定点运算或浮点运算，非常适用于高度密集、重复运算及大数据流量的信号处理。如MS320C3x系列DSP芯片中有一个硬件乘法器：TMS320C6000系列中则有两个硬件乘法器。 1．3 特殊的指令设置 DSP在指令系统中设置了“循环寻址”(Circular addressing)及“位倒序”(bit—reversed)等特殊指令，使寻址、排序及运算速度大大提高引。另外，DSP指令系统的流水线操作与哈佛结构相配合，把指令周期减小到最小值，增加了处理器的处理能力。尽管如此，DSP芯片的单机处理能力还是有限的，多个DSP芯片的并行处理已成为研究的热点。 2 DSP在家电、办公设备中的应用 2．1高清晰度电视 传统电视采用线性扫描的信号处理方式，画面像素最高仅4O～5O万个，会带来画质的损失，而DSP数字超微点阵(Digital SuperMicro Pixe1)技术，超越传统的线性扫描，进入由“点”组成的微显示数字技术层面，从模拟的“线”飞跃到数字的“点”。DSP是逐点优化的。它运用全新的逐点扫描技术，修复并优化每一个点的质量，消降图像边缘模糊现象，细节部分的锐利度成倍提高。 2．2 A／V(Audio／Video)设备 家庭影院主要由数字化A／V(Audio／Video)设备组成，DSP不仅带来环绕声，而且提供虚拟各种现场效果。VCD(VideoCompact Disc)、DVD(Digital Video Disc)、MD(Minidiskette)、DAB(Digital Audio Brod—casting)、DVB(Digital Video Box)等数字音视频产品中，DSP的价值主要体现在音频的Hi—Fi(HighFideli—ty)处理上。目前，对MPEG(Moving Picture Expe Group)音频Layer2、I ayer3等用c语言仿真研究，在此基础上用C549实现了MP3解码器的采样；用’C6201和’C6701分别实现MP3编码器和MPEG一2AAC编解码器。MPEG 一2AAC重建的音质超过MP3和AC一3将成为直播卫星、地面DAB和SW、Mw、AM 广

DSP数字信号处理

数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。 简介 简单地说，数字信号处理就是用数值计算的方式对信号进行加工的理论和技术，它的英文原名叫digital signal processing，简称DSP。另外DSP也是digital signal processor的简称，即数字信号处理器，它是集成专用计算机的一种芯片，只有一枚硬币那么大。有时人们也将DSP看作是一门应用技术，称为DSP 技术与应用。 《数字信号处理》这门课介绍的是：将事物的运动变化转变为一串数字，并用计算的方法从中提取有用的信息，以满足我们实际应用的需求。 本定义来自《数字信号处理》杨毅明著，由机械工业出版社2012年发行。 特征和分类 信号(signal)是信息的物理体现形式，或是传递信息的函数，而信息则是信号的具体内容。 模拟信号(analog signal)：指时间连续、幅度连续的信号。 数字信号(digital signal)：时间和幅度上都是离散(量化)的信号。 数字信号可用一序列的数表示，而每个数又可表示为二制码的形式，适合计算机处理。 一维(1-D)信号: 一个自变量的函数。 二维(2-D)信号: 两个自变量的函数。 多维(M-D)信号: 多个自变量的函数。 系统：处理信号的物理设备。或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备。模拟系统与数字系统。 信号处理的内容：滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩、识别等一系列的加工处理。 多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。 模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大，可靠性差，且不灵活等。数字系统的优点：体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理 随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟信号处理。 随着信息时代、数字世界的到来，数字信号处理已成为一门极其重要的学科和技术领域。 数字信号处理器 DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特点： （1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；

音频编辑软件教程

音频编辑软件教程 音频编辑软件教程 系统介绍一下用Cooleditpro2.0录制自唱歌曲的一个全过程，希望对喜欢唱歌,想一展歌喉的朋友有所帮助。 录制原声 录音是所有后期制作加工的基础，这个环节出问题，是无法靠后期加工来补救的，所以，如果是原始的录音有较大问题，就重新录吧。 1、打开CE进入多音轨界面右击音轨1空白处，插入你所要录制歌曲的mp3伴奏文件，wav也可(图1)。

(图1) 2、选择将你的人声录在音轨2，按下“R”按钮。(图2)

(图2) 3、按下左下方的红色录音键，跟随伴奏音乐开始演唱和录制。(图3)

(图3) 4、录音完毕后，可点左下方播音键进行试听，看有无严重的出错，是否要重新录制(图4) (图4) 5、双击音轨2进入波形编辑界面(图5)，将你录制的原始人声文件保存为mp3pro格式(图6图7)，以前的介绍中是让大家存为wav格式，其实mp3也是绝对可以的，并且可以节省大量空间。

(图5) (图6)

注)需要先说明一下的是：录制时要关闭音箱，通过耳机来听伴奏，跟着伴奏进行演唱和录音，录制前，一定要调节好你的总音量及麦克音量，这点至关重要!麦克的音量最好不要超过总音量大小，略小一些为佳，因为如果麦克音量过大，会导致录出的波形成了方波，这种波形的声音是失真的，这样的波形也是无用的，无论你水平多么高超，也不可能处理出令人满意的结果的。 另：如果你的麦克总是录入从耳机中传出的伴奏音乐的声音，建议你用普通的大话筒，只要加一个大转小的接头即可直接在电脑上使用，你会发现录出的效果要干净的多。 降噪处理 降噪是至关重要的一步，做的好有利于下面进一步美化你的声音，做不好就会导致声音失真，彻底破坏原声。单单这一步就足以独辟篇幅来专门讲解，大家

数字信号处理课程论文

数字信号处理课程认识论文 对数字信号处理的认识？ 对于数字信号处理，从课堂内容来看，是一门理论性强，概念抽象的学科。 我们先从一个具体的例子来具象认识一下数字信号处理的应用。数字图像处理是数字信号处理的一个重要应用。一些科幻电影里我们可以经常看到一些指纹识别解锁的片段。其中的指纹识别对比环节其实很大程度上都是基于数字信号处理的理论。当你把手指放到识别区，设备首先获取指纹图像、然后会对指纹图像进行预处理、提取指纹特征和指纹特征匹配。为了得到比较准确的指纹特征点，指纹图像预处理一般要经过图像增强、滤波去掉噪声、计算方向图、二值化和细化等过程。这都是数字信号处理的应用。其实，数字信号处理是一门独立的信息科学学科。在语言处理、图像处理、雷达、航空航天、地质勘探、通信、生物医学工程等领域广泛应用。 信号处理分为模拟信号处理和数字信号处理两种。模拟信号是在指时间连续、幅度连续的信号。数字信号是在时间和幅度上都是离散的信号。数字信号处理是将信号以数字的方式表示并处理的理论和技术；用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调以及快速算法的一门技术学科；有关数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法。 对数字信号处理课程的认识？ 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，数字信号处理的核心算法是离散傅里叶变换，是离散傅里叶变换使信号在数字域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅里叶变换，快速傅里叶变换的出现大大减少了离散傅里叶变换的运算量。所以在数字信号处理课程中对于Z变换、离散傅里叶变换以及快速傅里叶变换是学习的重点和基础。 数字信号处理和数字系统与原来的模拟信号和模拟系统有很大不同，在处理方法上，模拟系统是用模拟器实现的，数字系统则是通过运算方法实现。为了弄清楚信号与系统的基本概念，所以把离散时间系统与信号放在第一章的位置。 数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪声，从接收的信号中消除或减弱噪声是信号传输和处理中十分重要的问题。根据有用信号和噪声的不同特性，消除或减弱噪声，提取有用信号的过程称为滤波，实现这种功能的系统叫做滤波器。离散的时间LTI系统也称作数字滤波器。学习数字滤波器的基本结构有助于我们更好地了解数字信号处理理论。 课程最后介绍无限冲激响应滤波器的设计和有限冲激滤波器的设计。一些书里还会介绍运用MATLAB表示和实现型号的基本运算和数字滤波器的设计。 离散时间信号与系统

《数字信号处理与应用》课程论文

《数字信号处理与应用》课程论文题目:基于DSP和FPGA的通用数字信号 处理系统设计 系部 专业 学号 姓名 2014年6月7日

基于DSP和FPGA的通用数字信号处理系统设计 摘要 随着电子设备结构和功能的日益复杂,对其内部使用的数字信号处理系统在体积和功耗方面提出了更高的要求?结合以上背景,设计了一种体积小?功耗低的通用数字信号处理系统?该系统利用DSP配合FPGA为硬件架构,以TMS320VC5509ADSP为数据处理核心,通过FPGA对USB?ADC和DAC等外围设备进行控制,并可实现频谱分析?数字滤波器等数字信号处理算法?硬件调试结果表明,该系统满足设计要求,可应用于实际工程和课堂教学等多个领域? 关键词:数字信号处理低功耗DSP FPGA

目录 一引言 (1) 二系统主要功能和技术指标 (2) 三硬件设计 (3) 3.2.1DSP最小系统设计 (3) 3.2.2程序存储器设计 (4) 3.3.1USB通信接口设计 (4) 3.3.2信号发生电路设计 (5) 3.3.3信号采集电路设计 (6) 3.3.4语音电路设计 (7) 四软件设计 (8) 五系统测试 (10) 六结论 (11) 参考文献 (12)

一引言 随着计算机技术和电子技术的高速发展,数字信号处理理论和方法已成为众多研究领域的重要研究基础,被广泛应用在航空航天?自动化控制?通信等领域?然而,数字信号处理系统功能日益齐全,结构也越来越复杂,导致其体积和功耗不断增加,对电子设备的运行造成了严重的影响?因此,减小数字信号处理系统的体积和功耗,对降低整个电子系统的运营成本?提高系统可靠性具有重要意义? TI公司5000系列的数字信号处理器TMS320VC5509A具有较快的数字信号处理能力,同时具有低功耗?封装小?价格低等优点,被广泛的应用于数字信号处理领域中?本文充分利用了TMS320VC5509A的以上优势,同时结合FPGA的并行控制能力,实现了体积小?功耗低的通用数字信号处理系统?

数字信号处理

数 字 信 号 处 理 发 展 和 应 用 学院：通信学院 专业：电子信息工程 班级：电信1103 姓名：XXX 学号：XXX

数字信号处理发展和应用 【摘要】数字信号处理（DSP）是广泛应用于许多领域的新兴学科，因其具有可程控、可预见性、精度高、稳定性好、可靠性和可重复性好、易于实现自适应算法、大规模集成等优点，广泛应用于实时信号处理系统中。本文概述了DSP 技术的发展历史，各个领域的应用状况，以及在未来的发展趋势。 【关键词】数字信号处理；数据处理；信息技术；发展趋势 一、数字信号处理（DSP）的发展历史 数字信号处理技术的发展经历了三个阶 段。 70 年代DSP 是基于数字滤波和快速傅立叶变换的经典数字信号处理,其系统由分立的小规模集成电路组成,或在通用计算机上编程来实现DSP 处理功能,当时受到计算机速度和存储量的限制,一般只能脱机处理,主要在医疗电子、生物电子、应用地球物理等低频信号处理方面获得应用。 80 年代DSP 有了快速发展,理论和技术进入到以快速傅立叶变换(FFT) 为主体的现代信号处理阶段,出现了有可编程能力的通用数字信号处理芯片,例如美国德州仪器公司(TI 公司) 的TMS32010 芯片,在全世界推广应用,在雷达、语音通信、地震等领域获得应用,但芯片价格较贵,还不能进入消费领域应用。 90 年代DSP 技术的飞速发展十分惊人,理论和技术发展到以非线性谱估计为代表的更先进的信号处理阶段,能够用高速的DSP 处理技术提取更深层的信息,硬件采用更高速的DSP 芯片,能实时地完成巨大的计算量,以TI 公司推出的TMS320C6X芯片为例,片内有两个高速乘法器、6 个加法器,能以200MHZ频率完成8 段32 位指令操作,每秒可以完成16 亿次操作,并且利用成熟的微电子工艺批量生产,使单个芯片成本得以降低。并推出了C2X、C3X、C5X、C6X 不同应用范围的系列,使新一代的DSP 芯片在移动通信、数字电视和消费电子领域得到广泛应用,数字化的产品性能价格比得到很大提高,占有巨大的市场。 二、数字信号处理（DSP）的主要应用领域 1·DSP在电力系统自动化中日益渗透 1.1数字信号处理（DSP）技术在电力系统模拟量采集和测量中的应用 计算机进入电力系统调度后，引入了EMS／DMS／SCADA的概念，而电力系统数据采集和测量是SCADA的基础部分。传统的模拟量的采集和获得，通过变送器将一次PT和CT的电气量变为直流量，再进行A/D转换送给计算机。应用了交流采样技术以后，经过二次PT、CT的变换后，直接对每周波的多点采样值采用DSP处理算法进行计算，得到电压和电流的有效值和相角，免去了变送器环节。这不仅使得分散布置的分布式RTU很快地发展起来，而且还为变电站自动化提供了功能综合优化的手段。 1.2数字信号处理（DSP）在继电保护中的应用 到目前为止，应用于我国电力系统的微机保护产品采用的CPU大多为单片机，由于受硬件资源及计算功能的限制，其采样能力及采样速度很难令人满意。因此，对非正常运行条件下的系统参数测量，在速度和精度上无法满足要求，一些复杂原理和算法的实现，基于常规CPU的保护产品也都难以胜任。基于DSP 的数据采集和处理系统由于其强大的数学运算能力和特殊设计，都使得它在继

数字信号处理论文

数字信号处理论文 This manuscript was revised by JIEK MA on December 15th, 2012.

东华大学研究生课程论文封面 立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：沈曾天 注：本表格作为课程论文的首页递交，请用水笔或钢笔填写。 2015年数字信号处理发展与思考 摘要 当前我国的科学技术正处在不断发展阶段，一些较为先进的技术已经在人们的生活中得到了广泛应用，其中数字信号处理技术在这一进步中就表现的较为突出。数字信号处理技术是当前数字化时代的一个比较重要的技术，它主要就是将视频以及图片和声音等进行模拟信息转换成数字信息的一种技术。本文主要就是对这一数字信号的处理技术的发展现状进行深入的分析研究，希望通过此次的努力能够对实际起到一定的指导作用。【关键词】数字信号处理、技术、发展 一、引言

今年，我国的通讯以及计算机等先进技术得到了进一步飞速的发展，所涉及的领域也愈来愈大，从大的角度分析来看，当前的数字信号处理技术己经将理论转换成了实用性较强的应用型技术，其组成部分主要包含了数字信号处理理论以及硬件技术和软件技术等方面，数字信号处理技术对人们的生活已经产生了很重要影响。 二、数字信号处理的基本概述 数字信号处理技术的特点分析 对于数字信号处理技术其最为本质的就是对数据的转换以及提取，也就是把信息从各种复杂的环境当中加以提取，随之再进行对其转换，从而能够成为方便于人识别的这样一种形式。在数字信号处理技术自身有着较为鲜明的特点，其中最为主要的有高速度以及高准确率的运算能力。这一技术的主要运算方法便是通过流水线结构以及较为独特的寻扯模式等。在硬件乘法累加操作方面主要就是指在一个指令周期内进行实现一次乘法和一次加法，而在实际的操作中其速度高达800Mb／s。另外就是这一技术有着稳定性的特点，这一技术是采取二值逻辑所以在环境的适应能力方面相对较强。还能够在软件的作用下对处理的参数进行修改，所以在灵活性方面也较强。 数字信号处理技术的重要性分析 在当前的发展过程中，由于新技术的进步，对于现阶段的诸多领域的生产生活都起到了重要的作用，而数字信号处理技术的发展也比较的迅速，在销售价格方面也在不断的降低，当前所采用的技术结构以及总线和

数字信号处理(DSP)技术在土木工程中的应用

DSP技术在土木工程领域的应用实例 任何携带信息的物理量都可称为信号，实际工程中常用的信号有模拟信号和数字信号等，模拟信号是指具有连续振幅的连续时间信号；数字信号是指用有限个数字表示的离散振幅值的离散时间信号。 20世纪50年代，随着大型数字计算机的出现，数字信号处理开始兴起，并在随后的十几年里有了长足的发展与突破。由于携带信息的信号的普遍存在，使得DSP（即数字信号处理）技术能够广泛地应用于多种工程领域。 DSP技术在土木工程领域的应用也十分广泛，如：地震工程、结构健康监测系统、结构振动测试等。 一、DSP技术在地震工程中的应用 地震是常见的给人民的生命财产造成巨大损失的自然灾害之一，地震波由地震、火山喷发或地下爆炸产生的岩石运动引起，通过地震仪，这些地震波被转换成地震信号，通过记录、存储下来的地震信号，可以对地震的特性以及地震对结构的动力影响进行分析。 DSP技术在上述过程的应用主要有：信号降噪、数据压缩、地震信号频谱分析等。 信号降噪是过滤、消除噪声以提高信号信噪比的过程，主要方法有加运算去除加性噪声以及将信号转换到频域上，利用地震信号和噪声之间频率的不同设计滤波器来实现（傅里叶变换、小波变换及S变换等）。 地震信号数据压缩一方面可以减少存储空间，另一方面可以提高数据处理速度。由于地震数据本身特点对其进行一定范围压缩时不会影响对地下地质结构信息的识别。由于受地层吸收及球面扩散的影响，造成深层振幅较浅层振幅小，高频成分主要集中在浅层。另外，地震信号本身含有各种噪声，需要进行消除，并且地震相邻道之间具有很强的相关性。利用二维小波分解除去小波变换信号间的相关性，可以高效的对地震数据进行压缩,此时的地震数据的压缩比可高达倍，而且失真较小。 由时间域转换至频率域从而得到频谱或能量密度谱，用来考察地震信号的频率构成，了解地震的卓越周期（指地震动信号振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期）等信息，进而可以考察其对结构的动力特性的影响。 文献[2]通过对一道模拟的非平稳地震信号降噪，研究了FT,CWT,ST三种方法的适用范围。 二、DSP技术在结构健康监测系统的应用 健康监测系统可以较全面地把握桥梁结构建造与服役全过程的受力与损伤演化规律,是保障大型桥梁的建造和服役安全的有效手段之一。各国均在新建的和已服役的重要工程结构上增设健康监测系统。 桥梁健康监测系统一般包括智能传感器子系统，数据采集与处理及传输子系统，损伤识别与模型修正和安全评定子系统，数据管理子系统。

常用媒体编辑软件

常用媒体编辑软件 音频文件与音频编辑软件 1．音频。我们知道声音是一种波形，通过麦克风可以将声音转换成模拟电信号，通过录音设备将声音录下来。然而计算机设备只能处理数字信号，所以要对模拟声音信号转换成为数字信号才能存储和处理。对声音的数字化处理包括采样和量化两个步骤。采样是指每间隔一段时间读取一个声音信号的幅度，一般使用44.1KHZ的采样率，此外还有22.05KHZ和11.025KHZ。量化是对模拟音频信号的幅度进行数字化，一般采用16位以确保采样的精度，此外还有8位和32位。当采样率和量化精度取较大值时，能够提高声音的保真度，而存储容量也会随之剧增。 2．MIDI。是英文Musical Instrument Digital Interface的缩写，中文含义是电子乐器数字化接口，是用多媒体计算机直接合成音乐的标准。MIDI文件不是一段录制好的声音，而是记录声音发声的过程，即音乐演奏的过程。因此MIDI 文件与数字音频相比，具有修改方便，体积小等优点。 3．声音文件格式。常用的声音文件格式有： ?WAV微软公司为Windows操作系统开发的声音文件 ?MIDI电子乐器数字化接口标准文件格式 ?MP3数字音乐压缩格式文件 ?VQF最新的NTT开发的声音文件，比MP3的压缩比还高 ?AIF Macintosh平台的声音文件 视频文件与视频编缉软件 常用视频软件有绘声绘影，Premiere，Ulead media studio和IfilmEdit等。这些软件是由不同的公司开发的，都能够编辑多种视频文件格式，如MPG、AVI 和MOV等。 视频是由一系列的帧组成的，每一帧又是一幅静止的图像。计算机通过视频采集设备对视频信号进行扫描，然后通过采样、量化和编码生成数字视频。数字视频通常包括运动的图像、语音、背景音乐和音效，具有数据量大和实时性强两个特点。 数字视频文件格式（下面的列表中提供了常用的数字视频文件格式）：?avi微软公司为Windows系统开发的视频文件格式 ?asf微软公司开发的视频文件格式 ?mov Quick Time动画文件 ?mpg MPEG视频文件 ?dat VCD中的视频文件 ?rm Realplayer 播放格式

数字信号处理小论文

数字信号处理小论文题目：基于Matlab的信号DFT的计算 学校：湖北文理学院 学院：物理与电子工程学院 专业：电子信息工程 班级： 1311电工 姓名：第七组 指导教师：张静

利用MATLAB 实现信号DFT 的计算 一、目的： 1、熟悉利用MATLAB 计算信号DFT 的方法 2、掌握利用MATLAB 实现由DFT 计算线性卷积的方法 二、设备： 电脑、Matlab 软件 三、内容： 1、练习用Matlab 中提供的内部函数用于计算DFT 。 （1） fft （x ），fft （x ，N ），ifft （x ），ifft （x ，N ）的含义及用法。 （2） 在进行DFT 时选取合适的时域样本点数N 例： 源程序： >> N=30; %数据的长度 >>L=512; %DFT 的点数 >>f1=100; f2=120; >>fs=600; %抽样频率 >>T=1/fs; %抽样间隔 >>ws=2*pi*fs; >>t=(0:N-1)*T; >>f=cos(4*pi*f1*t)+cos(4*pi*f2*t); >>F=fftshift(fft(f,L)); >>w=(-ws/2+(0:L-1)*ws/L)/(2*pi); >>hd=plot(w,abs(F)); >>ylabel('幅度谱') >> xlabel('频率/Hz') 的频谱 分析利用)π4cos()π4cos()(DFT 21t f t f t x +=Hz 600,Hz 120,Hz 10021===s f f f

>> title('my picture') 结果图： （3） 在对信号进行DFT 时选择hamming 窗增加频率分辨率 例： 题目： 源程序： >> N=50; %数据的长度 >>L=512; %DFT 的点数 >>f1=100;f2=150; >>fs=600; %抽样频率 >>T=1/fs; %抽样间隔 >>ws=2*pi*fs; >>t=(0:N-1)*T; 的频谱 分析利用)π4cos(15.0)π4cos()(DFT 21t f t f t x +=Hz 600,Hz 150,Hz 10021===s f f f