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數字信號處理,曾經認為是一門無關緊要的課,到現在卻發現是如此的重要,而且有意思。相比傳統的軟件編程,數字信號處理不僅講究邏輯思維,而且需要過關的數學技能。將數學轉化為程序實現,這的確是一門有意思的學問--“算法”。
本文討論的是數字信號處理的過程,不過我覺得從“模擬信號轉化成數字信號,再轉換回來的過程”引入更好。就是一個模擬信號,你把它轉化成數字信號,然后盡可能與原始信號接近的恢復。這里剛開始不涉及對轉換而來的數字信號處理的詳細論述。
M:上圖的整個過程,關鍵環節就是ADC采樣和DAC還原,要求它們的精度相同,更重要的是轉換頻率相同。
M:實際上就是以Fs(1/T)的采樣脈沖進行采樣,得到離散信號,然后量化(這樣才能存儲到數字存儲器中),得到數字信號。
M:采樣后的信號頻譜是以采樣頻率的周期(=2*pi/T)進行周期延拓的,可以只取一個周期(-pi/T,pi/T)來觀察其頻譜特性。
原始信號
采樣並轉化后的數字信號
理想濾波器濾波(1.5.9式的實現過程)
最終還原后的信號
M:理論上,滿足采樣定理采樣得到的數字信號,忽略量化誤差,經過理想低通濾波器的濾波,能過無誤差的恢復(完全恢復)原始信號。但實際上,有量化誤差,而且理想低通濾波器是不存在的(非因果系統),所以需要找到能夠逼近理性低通濾波器的可行方案。
零階保持器的單位沖擊響應(DAC的單位沖擊響應)
零階保持器的頻率特性(理想低通濾波器的一種逼近方式)
零階保持器對一個數字信號的恢復過程
參考教材: 西電出版的《數字信號與處理》第三版