引言：随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域中也得到了广泛的应用。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，在数字信号处理应用中，数字滤波器已获得广泛应用。目前数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。

第1章  绪论

1.1 数字信号处理

当今，数字信号处理(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。

信息科学是研究信息的获取、传输、处理和利用的一门科学，信息要用一定形式的信号来表示，才能被传输、处理、存储、显示和利用，可以说，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，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。

数字信号处理学科的内容非常广泛，这主要是因为他有着非常广泛的应用领域，不同的应用领域对数字信号处理学科提出了各种不同的具体要求，即使是对同一应用领域中的不同问题，所使用的数字信号处理方法也可能是不同的，各应用领域的不同要求推动了数字信号处理的理论和技术的发展，丰富了数字信号处理科学的研究内容，反过来，数字信号处理学科的研究成果，又不断地促进着各应用领域科学和技术的进步。

数字信号处理学科有着深厚而结实的理论基础，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。数字信号处理的理论和技术在各应用领域中的实现，依赖于超大规模集成电路技术、计算机技术和软件工程技术，同时还要与各应用领域本身的理论和技术紧密结合相互渗透。这样，就不断地开辟出新的数字信号处理领域，例如，数字语音处理、数字图像处理、通信信号处理、雷达信号处理、声纳信号处理、地震信号处理、气象信号处理等新领域。

1.2 数字信号处理的应用领域

数字信号处理的应用领域非常广泛，这里只列举部分应用最成功的领域。

(1) 语音处理 语音处理是最早应用数字信号处理技术的领域之一，也是最早推动数字信号处理理论发展的领域之一。该领域主要包括5个方面的内容：第一，语音信号分析。即对语音信号的波形特征、统计特性、模型参数等进行分析计算；第二，语音合成。即利用专用数字硬件或在通用计算机上运行软件来产生语音；第三，语音识别。即用专用硬件或计算机识别人讲的话，或者识别说话的人；第四，语音增强。即从噪音或干扰中提取被掩盖的语音信号。第五，语音编码。主要用于语音数据压缩，目前已经建立了一系列语音编码的国际标准，大量用于通信和音频处理。近年来，这5个方面都取得了不少研究成果，并且，在市场上已出现了一些相关的软件和硬件产品，例如，盲人阅读机、哑人语音合成器、口授打印机、语音应答机，各种会说话的仪器和玩具，以及通信和视听产品大量使用的音频压缩编码技术。

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