数字信号处理论文

小编精心整理了《数字信号处理论文(精选5篇)》相关资料，欢迎阅读！摘要：“数字信号处理”课程已成为大电子信息及通信工程专业必修的重要专业课。随着学科发展，传统的“数字信号处理”教学模式在教学实践中已呈现不相适应的问题。针对传统的“数字信号处理”的教学模式存在的问题，提出了创建适应当前“数字信号处理”学科发展的教学新模式。

第一篇：数字信号处理论文

数字信号处理应用探索

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714075

摘要：随着计算机、信息技术的发展和进步，數字信号处理技术也得到了快速发展，并广泛应用在生活各个领域，给人们的生活带来了便利。本文主要阐述了数字信号处理技术的优点以及在全数字电视机、音箱设备、数码相机等方面的应用。

关键词：数字信号处理;信息技术;应用

数字信号处理简称DSP，就是将图片、声音、视频、文字等模拟信息转化为数字信息的过程。DSP处理中，通过数字方式对模拟信息识别、压缩处理、过滤，从而将其转化为计算机可识别的数字信息。在当今社会，信息技术渗透到社会各个领域，数字信号处理技术也广泛应用在各个领域。

一、数字信号处理优点

数字信号处理通过专用的数字信号芯片，这种数字信号芯片的运算速度非常快，每秒可到上亿次，以数字计算方式处理信号，处理速度快、计算精确、体积小。与传统的模拟信号处理方式，数字信号处理方式具有以下优点：第一，数字信号处理范围更广，具有更高的精度。第二，数字信号处理方式抗干扰能力强，数字信号处理只受量化误差和子长的影响，不受噪音的影响，可以对白噪声、多径干扰等进行优化处理。第三，灵活性强，不仅能够快速处理数字信息，而且还可以灵活改变系统参量和工作方式。

二、数字信号处理应用

随着计算机、电子技术、信息技术的发展，数字信息处理技术电视机、摄影机、电脑、音箱等各个领域得到了广泛应用，给人们的生活带来了很多便利。

(一)数字信号处理在全数字电视中的应用

德国ITT公司在1983年曾经推出了2000系列芯片，对模拟电视机的信号进行处理，十年后，ITT公司再次推出3000系列的芯片，这一类信号被当时定义为数字电视机，但是电视机接收的信号依然是传统的模拟信号，并不是真正意义上的数字电视机。直到1990年美国的GI公司推出的高清晰HDTV电视机，该电视机的视频信号、音频信号全部使用数字压缩，这也是真正意义上的全数字电视机。全数字电视机包括数字化演播室设备、传输设备、接收机。演播廳设备主要是把电视台内部信号转化为数字化的数据流，比如数字字幕机、数字编辑机和数字录像机;传输设备主要是地面电视发射广播设备、有线电视广播和卫星电视广播。接收机则是根据传输方式对应相应的接收机，主要有接收地面广播数字电视机、有线电视广播机顶盒和卫星数字电视广播综合接收解码器。随着技术的进步，目前已经有将三种合在一起成为多制式的全数字接收机。目前，美国、日本、德国、法国、英国等国家已经全面实行数字电视地面广播。我国目前大部分省市已经使用MPEG2压缩技术推行卫星数字电视广播，但是受到经费限制，我国地面数字电视广播还需要一定时间内才能实现数字化。

(二)数字信息处理技术在音箱设备中的应用

早期磁带或者唱片是根据声音的模拟震动，并形成一定的槽纹路径制作。录音机磁带的原理就是通过磁头在磁带上震动对声音进行模拟信号记录，从而记录声音。随着数字信号处理的发展，传统的磁带、唱片已经无法满足人们的需求。CD的出现则是数字技术取代模拟技术的表现，使得人们对声音的处理技术不再依赖声音模拟刻录。然而第一张CD盘应用5年以后，随后被DAT和MD盘取代。这种数字化的硬件内置快速存储转录器，可以不断录制30～60分钟，是一种数字化的音箱设备。

(三)数字信号处理技术在汽车中的应用

城镇化快速发展，城市汽车保有量不断增加，家庭拥有汽车的比例不断攀升，人们对汽车有更多需求，而这些都依托在数字信号处理技术。汽车电子系统的红外线、监控设备、雷达系统等都必须通过数字信号处理技术，才能有效的运转。比如汽车导航系统，摄像头拍摄视频以后，通过数字信号处理技术对图像进行过滤和处理，从而在汽车导航系统中显示出来，为司机的驾驶提供有力的保障。

(四)数字信号处理技术在电视电脑中的应用

随着数字技术和信息技术的发展，人们对电视的功能有了更多的要求，为了满足人们多元化家庭电视娱乐消费要求，不少电视机品牌供应商推出了电脑电视的数字产品，这种数字电视机具有电脑和电视机双重功能。它以电脑为主流配置系统，同时又具有看电视，玩游戏，通过鼠标对电脑进行操作，具有高速回放MPEG2图像的工，通过视频输出显卡，将VGA信号转化为视频信号。

(五)数字信号处理技术在数字照相机的应用

1990年第一台数码照相机诞生，经过二十多年的发展，数码照相机发展日新月异。数码照相机打破了传统照相机需要使用胶片的限制，将光敏半导体元件经过，A/D转换器、数字处理技术压缩，将图像资料保存在存储器中，通过照相机的屏幕可以删除不必要的图像资料，并连接计算机或者打印设备将图像资料打印出来，不需要传统计算机的暗室处理，操作非常方便。而数码照相机的核心技术就是数字信号处理技术，通过数字信号处理技术对图片进行优化、压缩处理，节省存储器空间。近年来，随着数字技术的进步，数码相机的价钱也在不断下降。

三、结语

随着数码相机、智能手机等各种数字化产品的发展，极大地促进数字信号处理技术的发展。但是我国信号处理技术与发达国家还存在一定的差距，因此还需要进一步对该项技术进行研究。

参考文献：

[1]马木青，胡淑巧，白瑞青，等.基于数字信号处理的脉冲编码器[J].探测与控制学报，2015，(4)：8790.

[2]王韩，孙红胜，陈昌明，等.基于TS201与FPGA的数字信号处理系统设计[J].现代电子技术，2016，(5)：7880.

[3]张林，王艳芬，张晓光，等.基于MatIab GUI的数字信号处理演示平台设计[J].实验技术与管理，2016，33(12)：154157.

作者简介：史光曜(1982)，男，汉族，重庆人，本科，工程师，研究方向：信号处理;杨俊(1982)，男，汉族，武汉人，本科，助理工程师，研究方向：工艺;袁进刚，男，本科，工程师，研究方向：信号处理。

作者：史光曜 杨俊 袁进刚

第二篇：数字电子技术与数字信号处理

【摘 要】随着科学技术的发展，科学技术的迅猛进步，如今人类进入了数字时代，究竟人类是怎么样利用简单的数字，来造就这个全新的时代?本文就将会从数字电子技术和数字信号处理的知识层面来介绍数字技术。

【关键词】数字电子技术;数字信号处理;逻辑电路

计算能力可以说是人类最重要的能力之一，因为计算能力的需求增强，意味着贸易更加繁荣，人口更加密集，需求也愈发地多，人类最早的一次计算能力的提升是算盘的发明。这是人类利用工具来计算的开始，也是人类计算史上的一次飞跃。而后的很长时间，计算能力一直停留在算盘的层面，直至17世纪，德国数学家查尔斯·巴蓓奇通过大量对于计算的研究，发现通常的计算设备错误百出，于是他开发了自己的一套计算系统，设计出了差分机，差分机虽然只能计算一部分专门的数据，但是其中含有的系统则为以后的计算机的产生提供了思想基础，可以被认为是近代计算机的一个雏形，查尔斯·巴蓓奇也因为他对计算机的产生做出的贡献被认为是“计算机之父”。他设计的理论十分超前，特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人采用。而计算机技术的衍生，使得一个制表机公司悄悄崛起，学习了查尔斯·巴蓓奇的技术，发明了穿孔片计算机，成为了如今的IBM王国，在美国的一次人口普查，原本利用原始的人口普查需要10年的时间，此时IBM大显神威;仅仅利用六个月就完成，大发其财，迅速膨胀。而第二次世界大战的爆发，终于催生了计算机的诞生。因为在战争中需要精确打击对手，发射导弹时就需要知道导弹的飞行时间和落点，其中的计算十分复杂，人工难以实现，亟待一个计算机器的产生帮助计算。于是1946年，第一台真正意义上的计算机产生了，被命名为艾尼阿克，是电子管计算机，被认为是第一代计算机。而后计算机经过了电子管数字计算机，晶体管数字计算机，集成电路数字计算机，大规模集成电路计算机的四个过程，计算机技术逐渐成熟。后来计算机经过了两次的进一步改革，主要是体型大幅度缩小，逐渐进入了企业，家庭的视野，成本也不断降低。在接下来的几十年里，计算机逐渐成了一个集业务，生活，娱乐等多功能于一体的机器，建立了全球服务器系统，使用计算机可以获得许多生活中得不到的资源，充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器，大大减轻了服务器的压力，进入了Internet时代，整个世界就像一张网一样互通有无，其中数字电子技术就是起主体作用的技术之一。

数字电子技术从17世纪发展到今天，理论体系得到逐步的完善，走入了大学校园，成为了一门重要的课程。在电路中，有两种不同的信号进行着信息传递，一种是模拟信号，他是通过电路中的电学指标来传递信号的，是连续变化的，处理这种信号的电路称为模拟电路。而另一种则是通过不连续变化的脉冲信号来作用的，处理数字信号的电路称为数字电路。

数字电路主要是研究脉冲信号的产生、变换、控制和对数字进行逻辑运算等，因此数字电路又称为逻辑电路。数字电子技术则是一门主要研究各种逻辑门电路，集成器件的功能及其应用，逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计，集成芯片各脚功能，555定时器等。在最开始的时代，模拟电路更占据主要位置，而随着科技的发展，数字电路的优越性愈发地明显，它的信号处理能力更加强大，我们可以将模拟电路转换成数字信号，而后利用数字电路进行信号处理，最后在转换成模拟信号输出，提高了工作效率与工作质量，数字电子技术则为这种方法提供了理论依据与可行性。

首先，模拟电路是使用电信号的变化传递信息的，而电路中各个元件的属性如电阻，电流，电压容易受到外界条件的影响，如温度变化，湿度变化等因素，而且模拟电路的参数修改较为困难，而相比于模拟电路，数字电路采用的是二进制，通过逻辑门电路来处理信号，这样的处理方式首先外界环境变化对电路影响很小，不会因为某些因素轻微变化导致电路逻辑反转，并且逻辑电路参数修改简单了很多，便于控制，稳定性和灵活性兼备。逻辑门电路有很多种，但就如同每个理论体系一样，逻辑门电路也是有最基本的几个逻辑组成的，其中就包括与门，或门，非门。与门表示如果事件Y发生，则需要其发生的多个条件同时满足;或门表示如果事件Y发生，则需要其发生的多个条件只要一个或多个条件发生即可;非门表示如果决定事件Y发生的条件A满足时，Y不能发生，当A满足时，Y反而能发生。这三种基本的门电路通过组合还能形成与或门，与非门，或非门等，进而形成复杂的逻辑函数，这一切的逻辑处理就需要计算机或者专用机器进行处理。数字信号处理就是利用这些逻辑电路，采集信号，对其以数据的形式进行一系列的处理，得到易于使用，读取，转换的信号形式。数字信号处理主要应用多元化的数学手法，以网络，信号，通信等理论为依归进行处理信号。数字信号处理技术的具体操作方式是先经过信息的获取或者数据的采集，转换成原始信号，原始信号如果是连续信号，则需经过抽样过程成为不连续信号，进而进行转换，如果是不连续信号则可以直接转换，最终得到二进制数码，输入逻辑电路。

21世纪是信息时代，是高科技的时代，所以数字信号处理技术在很多领域都要得到应用。在通信领域，信号是最主要的研究对象，所以数字信号处理技术是核心的手法之一，现在的电子设备，通讯设施逐渐向无线化发展，整个世界形成一个无线系统，数字信号显得极为重要，数据加密，可视电话等进步科技的实现都需要数字信号处理技术的支持。在图形图像领域，数字处理技术可以很好地把图像，音频，视频等具体形式转换，而现如今已经广泛地应用在科学研究以及其他各行各业中，比如粒子的运动轨迹，卫星遥感图像的处理，岩石的勘测，生物细胞细微结构的扩放，这些技术也在迅猛发展，不断完善。尤其在生物学方面，数字信号处理技术居功至伟，因为人与动物的身体就是一个巨大的信息系统，通过各种器官，组织，细胞，传递信息，进行生命系统的微调，而神经系统作为调节的中枢，信息传递更加尤为重要，数字信号处理技术可以帮助研究人脑信息处理模型，为生物学的进步作出巨大的贡献。

总而言之，现今的时代是数字时代，是信息时代，数字信号处理技术作为一门实用性极强，应用广泛的科学，必定会大放异彩。

【参考文献】

[1]孙金林.数字信息处理技术的发展与思考[J].赤峰学院学报(科学教育版)，2011(5).

[2]李方慧.数字信号处理技术的新进展[M].北京理工大学出版社，2010：8.

[3]杨春顺.数字信号处理技术在短波收信设备中的应用[J].舰船电子工程，2008，6.

作者：苏连治

第三篇：创建“数字信号处理”教学新模式

摘要：“数字信号处理”课程已成为大电子信息及通信工程专业必修的重要专业课。随着学科发展，传统的“数字信号处理”教学模式在教学实践中已呈现不相适应的问题。针对传统的“数字信号处理”的教学模式存在的问题，提出了创建适应当前“数字信号处理”学科发展的教学新模式。对该课程教学新模式的具体内容进行了阐述，新模式的创建对于高等院校的教学改革具有重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：数字信号处理;教学新模式;作业方式

作者简介：林爱英(1969-)，女，河南汤阴人，河南农业大学理学院，讲师;贾树恒(1977-)，男，河南驻马店人，河南农业大学理学院，讲师。(河南?郑州?450002)

“数字信号处理”是从20世纪60年代以来，随着信息学科和计算机的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。随着超大规模集成电路的出现和迅猛发展，数字信号处理在理论和应用方面不断地发展和完善，在越来越多的应用领域中迅速取代传统的模拟信号处理方法，并且还开辟出许多新的应用领域。[1]这些新兴的领域包括生物医学工程、声学、雷达、地震、通信等，各个领域都需要大量高素质的数字信号处理研发人才。目前“数字信号处理”作为通信、电子、控制、生物医学等专业的专业基础课程，已经越来越受到学术界和大专院校的高度重视，并达到高度发展和逐步完善的水平。

“数字信号处理”是一门实用性强、理论内容丰富且涉及知识面广的课程，该课程的特点是理论性强、抽象概念多、起点高、难度大、数学推导严密。随着数字信号处理理论、方法和技术的飞速发展，现代信号处理进入了新的发展阶段。随着学科发展，传统“数字信号处理”课程的教学模式在教学实践中已显现出不相适应的问题。[2]因此，近年来国内部分高校开始了对“数字信号处理”传统的课程内容和教学模式进行改革。

一、传统“数字信号处理”教学模式及其存在的问题

1.教学内容过度重视理论推导，不注重理论和实践相结合

“数字信号处理”是一门以算法为核心的理论性很强的学科，传统的教学主要是讨论算法和理论的推导，[3]而与实际的联系很少或基本没有。这样就使得数字信号处理的有关概念显得非常抽象，学生很难把教材中所讲的数学函数与实际的波形联系起来，给学习带来了很大的困难，这在很大程度上影响了本课程的教学效果。

2.教学手段过于单一，过分依赖多媒体教学

多媒体教学具有信息量大、形象直观的特点，[4]的确在很大程度上优化了课堂结构，目前已成为教学手段改革的主流。但不能忽视的是由于过分依赖多媒体教学，使得老师的精力过多花在课件制作的形式上，却忽略了课件的内容，使得教学质量严重下降;其次，因为多媒体教学的信息量大，容易出现“满堂灌”的现象，老师成了讲课的机器，与学生的互动性大大降低;再有，强调多媒体教学的同时，忽略了传统板书的作用，使得学生对课程的重点把握不清楚。需要强调的是多媒体仅仅是传统教学基础上增加的一个特殊的教学工具，只有充分利用多媒体教学的优点，克服其缺点，才能达到提高教学效果的目的。

3.作业模式非常单一，基本上都是采取课后习题的书面作业形式

作业作为教学的重要环节，它不仅仅是课堂教学的补充与延伸，同时也是教学信息反馈的重要途径。[5]作业可以有效地检验教与学的效果;通过作业，教师可以与学生共同探究、讨论、体验与交流等。传统作业基本上都采取课后习题的书面作业形式，这就使得传统作业模式单一、机械训练，给学生造成了抄袭作业、“复制”作业的不良习惯，导致了学生懒于思考、探究问题的行为，不利于不同层次学生发展的需求，阻碍了学生自主、合作、探究学习意识的发挥。

二、改进传统的“数字信号处理”教学模式，创建教学新模式

“数字信号处理”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，目前已成为发展最为迅速、应用最为广泛的学科之一。“数字信号处理”作为电子信息学科的一门专业基础课，是一门理论性和工程性都很强的学科，是联系数字电路、信号与系统、通信原理、图像(语音)信号处理、模式识别等课程的纽带，对于培养学生理论分析能力和实践能力有非常重要的作用。显然传统的“数字信号处理”教学模式已经越来越不适应学科飞速发展的需要，为此笔者在充分研究传统教学模式和教学实践的基础上，提出了创建“数字信号处理”教学新模式的理念。新的教学模式主要涵盖以下几个方面的内容：

1.改进传统的以单向性知识传授为主的教学方式，实施学习与研究融为一体的研究型教学方式

(1)“数字信号处理”是一门既注重基础理论、又紧密联系工程应用的学科，这就要求老师在讲授理论课的同时，要注重培养学生对理论知识的应用能力。传统的教学方式以单向的知识传授为主，不注重对学生的应用能力的培养，而研究型教学将学习与研究融为一体，[6]教学的重点在于培养学生学习运用知识、提出和解决问题的能力。如何在学习过程中给予学生适当的指导，对教师来说是新的挑战。Matlab教学平台的引入使得抽象的数字信号处理基本理论能够直观、形象地进行演绎，有助于学生对知识的理解和掌握，同时也大大激发了学生的学习兴趣和爱好。[7]

(2)针对传统的《数字信号处理》教材过分重视理论推导的现象，选择那些避免大量理论公式推导、更加注重应用的教材。教师在讲课过程中教学重点也要放在基础理论的理解和应用上，避免烦琐的数学公式推导过程，让学生从心理上避免厌学、怕学、难学的情绪。此外，教师还要随着“数字信号处理”学科的发展，把当前的一些数字信号处理的新进展引入到课程的教学中，为学生将来的研究工作指明方向。随着内容的增加，在同样多的授课时间内，要学习原本就难以理解和掌握的知识以及新的内容，效果很难保证。这就使得教师在教学过程中必须对教学内容进行精心组织和安排，并对教学内容进行合理筛选和提炼，对重点概念和难点详细讲;强调概念的物理意义和应用，跳出数学推导，注重结论的物理实质和对它的灵活应用;结合科研实践介绍具体应用。

(3)“数字信号处理”是以众多学科为理论基础的，同时又是一系列新兴学科的理论基础，数字信号处理在图像处理、数字通信、模式识别、人工智能等领域都有着广泛的应用。为把数字信号处理中的理论加以致用，让一部分有潜质的学生参与到相关团队的科研项目中，他们分别在大学生创新实验、挑战杯赛和本科生毕业设计中取得了不菲的成绩，从而更加密切了理论和实践的联系。

2.改进多媒体教学的方式，提高多媒体教学的效果

多媒体教学是一把双刃剑，它在提高教学效率的同时，教学质量却日益下降。[4]为了达到教学质量和教学效率的最佳统一，针对多媒体教学中遇到的问题，采取了以下几种解决方法：

(1)制作适合教学且便于学生理解的课件。首先，文字表述要重点突出，重点、难点可以使用多种方法特别标识。对于课程要介绍的各章节内容及具体问题和概念等都可以在课件中做出明确、有条理的文字说明，使学生对于教师要教授和讲解的内容一目了然;其次，图形、色彩使用恰当，切忌文字、版式以及动画等的配合花哨不实用，这样才能使学生明确学习的重点，避免学生把上课的注意力都集中那些华而不实的形式上。

(2)进行合理教学设计，准确把握授课进度。多媒体课件教学具有信息量大、速度快、易操作的特点，由于讲课的信息量大，教师在授课时会不自觉地加快讲课语速，使得学生对于一些重点和难点内容跟不上老师讲课的速度。这就要求教师授课前进行合理的教学设计，上课时才能准确把握授课进度，提高教学效果。

(3)把多媒体技术和传统板书相结合。多媒体课件的广泛运用使得部分老师忽视了板书的作用。好的板书是教学内容的浓缩，板书的内容往往是对教学内容的加工和提炼，有助于学生记忆，便于学生理解相关内容，也便于学生记录和课后复习。对于课程中的重点内容和一些重要理论的推导过程，可以使用板书的形式来讲解，强化学生对这些知识点的理解和掌握。

3.摒弃传统的作业方式，探索有效的作业方式

传统的作业形式有其存在的价值，但其存在各种问题是显然的。如何通过作业这一环节来开启学生思维，激发创造潜能，实现知识的内化和创造性运用，应该说还存在着相当大的空白。有些教学工作者也曾经在教学实践中做了一些有益的尝试，但往往是即发的、非持续性的教学行为，作为一项持久的、稳定的、系统的方案来实施的还是少数。本课题的提出，旨在改变传统作业机械性操练的模式，在作业的内容、形式、评估等方面有新的突破。能更多地融入学生的自主性和鲜明的个性，给学生选择、计划、想象、探究、体验的空间，注重学生主体作用的发挥，尊重学生的个别差异，切实培养学生的创新精神和创新能力。在作业设计方面进行了以下几个方面的尝试：

(1)设计梯级作业，提供选择的机会。教师要客观看待学生存在的学习能力方面的差异，留作业做到因材施教，教师要设计难易有别的多梯级作业。学生可以自主选择作业的数量和难度。教师要摒弃统一格式、统一标准的做法，从学生的实际出发，确定多层次、多难度的作业目标，鼓励学生用自己的方式完成作业，肯定他们的独立性。

(2)设计拓展型作业，开发学生的潜能。一个章节的教学结束，并不是探寻知识的终点，教师要通过巧妙地点拨引导他们由此及彼地拓展延伸，涉猎更广阔的领域。

(3)设计开放性作业，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识。每个章节结束后，结合当今数字信号处理中的前沿课题，让学生自主地去选择一些他们感兴趣的课题组成兴趣小组，使学生能够积极主动地参与到相关的课题实践中。

4.全面改革实验教学，培养学生创新能力

“数字信号处理”的理论性较强，必须辅之于实践环节来加深学生对书本知识的学习。开设实验课，可以把课程的基本理论和基本应用再次提炼，帮助学生在实验的过程中进一步掌握相关原理及其基本实现方法，提高学生分析问题和解决问题的能力。[8]近年来，学院不断优化实验教学体系，形成了专业基础性实验—综合性实验—研究性实验—开放性实验这一系统化的实验教学特色。

(1)本着“加强基础、突出综合、注重创新”的实验教学组织的基本原则，增设学生自由思考、自主设计的实验内容，使本科生实验教学从以验证性实验为主过渡到以设计性、应用性和综合性为主的实验，着重培养学生的分析和解决问题的能力。

(2)开展研究性实验教学，提高学生的创新能力。将实验教学与教师的科研项目相结合，让有兴趣的学生通过课题相关的一些实验，尽早地融入到信号处理的项目研发中，为培养适应现代信号处理的研究性人才奠定坚实的基础。

(3)开展开放性实验教学，支持大学生课外参加科研训练。开放性实验教学是由老师结合数字信号处理的热点问题和科研项目给学生提供相关的课题，让学生自己安排、设计和完成实验。开放的实验室为学生开展大学生科研训练提供场地和指导，同时也使教师将部分科研课题带入了实验室，为培养具有创新精神、实践能力的创新型人才提供了先进的系统化训练平台。

三、结束语

“数字信号处理”作为国内外许多大学电子信息类专业的专业必修课，近年来发展得非常迅速，应用也越来越广泛。多年来在“数字信号处理”这门课程的教学过程中，探索出了这一能适应数字信号处理学科发展的教学新模式。实践表明，新的教学模式能够适应学科的发展，大大提高了教学质量，激发了学生学习兴趣，培养了学生创新和实践能力;新的教学模式对当前高等院校的教学改革也具有重要的参考价值和借鉴意义。[9]

参考文献：

[1]丁玉美,高西全.数字信号处理[M].西安:西安电子科技大学出版社,

2002.

[2]陈华,覃玉荣,陈海强.“数字信号处理”课程及教学改革的发展与现状[J].广西大学学报(自然科学版),2007,(S1):194-196.

[3]任淑萍,王欣峰.《数字信号处理》的优化教学研究[J].电力学报,

2008,23(3):255-257.

[4]邓重一.计算机多媒体教学方式的利与弊[J].电气电子教学学报,

2006,28(1):98-103.

[5]孙敏.高等数学教学中学生作业方式改革的探讨[J].大学数学,2005,

21(1):24-25.

[6]胡居荣,曹宁.基于Matlab的数字信号处理研究型教学的探索[J].中国电力教育,2008,(18):67-69.

[7]郭建涛.“数字信号处理”课程的Matlab教学研究[J].电气电子教学学报,2010,32(3):117-119.

[8]王昭荣,曾卫东,鲁兴萌.改革实验教学及管理模式,培养创新型本科人才[J].高等理科教育,2007,(1):63-65.

[9]王颖,胡学友,胡云龙.“数字信号处理”教学改革初探[J].合肥学院学报(自然科学版),2007,17(1):82-83.

(责任编辑：宋秀丽)

作者：林爱英?贾树恒?袁超

第四篇：数字信号处理的发展与应用

摘要:本文通过概述数字信号处理的发展历程,主要介绍数字信号处理的发展与应用,并展望DSP发展前景。

关键词:数字信号处理数字化

Key words: Digital signal processing of digital

作者简介:彭红,性别:女,出生年:1973,籍贯:湖南省娄底地区双峰县,单位:湖南娄底双峰县职业中专。

一.数字信号处理的发展历程

数字信号处理(Digital Signal Processing)也就是采用通用的数字信号芯片,以数字计算的方法从信号中提取有用的信息。用数字方式对信号进行滤波、变化、压缩、识别等都是数字信号处理要研究的对象。英文DSP有两层意思,一是数字信号处理,二是数字信号处理器。现在大部分情况下两层意思不作区分,因为两者之间关系密切,数字信号处理器主要的功能就是为了进行数字信号处理中的大量数字运算。

二十一世纪进入了数字化时代,数字信号处理成为数字化的核心。二十世纪六十年代数字信号处理理论兴起,一九八零年美国德州仪器TI公司最先生产出第一代DSP,开创了DSP的历史,此后又研制出各种性能的DSP。其他公司比如摩托罗拉、朗讯等纷纷效仿,也推出了自己的产品。九十年代DSP技术飞速发展,成为人们常用的工程术语之一。现在为止,DSP芯片生产厂家包括美、日、西欧等许多半导体制造大公司,以美国TI公司为最大生产厂家,它公司下面有七家重要的DSP生产厂,能够生产出一百多种产品,几乎占世界市场的一半。DSP经过发展,其处理功能与运算速度都达到了惊人的地步,拿TMS320来说,最初只能处理16位的定点数,C1×系列的运算速度为20MIPS,现在的C8×系列运算速度高达2000MIPS,大大提高了处理数据的能力。DSP以其自身独有的优势,在移动通信、消费电子及数字电视等领域获得了广泛的发展与应用。

二.数字信号处理的应用

现如今DSP得到了飞速发展,一方面是因为集成电路的发展,另一方面是因为巨大的市场需求。DSP在很多领域都得到了广泛应用,主要应用有通用数字信号处理、通信、军事、自动控制、医疗、图像视频处理等。下面具体介绍几种DSP应用产品:

1.数字照相机。1990年出现第一台数码相机,随后数码技术迅速发展。发展早期,美国也曾经用此技术通过卫星传递太空照片,后来为民所用,扩展了应用范围,现在正逐步占领传统的光学相机市场。

数字照相机与传统的光学相机相比,它的优点在于不使用胶卷,采用光敏半导体器件把光信号转换、数字处理压缩后将图像文件存在存储器内。对这些图像操作比较方便,可以通过电脑或者电视机屏幕显示,也可以用打印机打印出来,整个操作过程中不需要借助暗室。利用电脑可以对数字照相机拍摄的照片进行处理,能够快捷、准确地进行操作,还可以对图像进行处理,比如调整黑白平衡、彩色平衡、边缘矫正等来改善图像的质量。还可以进行压缩数据,节省存储器的空间。而对图像进行处理就是利用DSP芯片来实现的,数字信号处理是数字照相机的核心技术。随着科技的发展,数字照相机无论价格与性能,都慢慢地为消费者所接受。

2.数字视频光盘机。数字视频光盘机包括我们比较熟知的VCD、CVD、DVD等。VCD的记录媒体是只读的CD塑料圆盘,是利用数字的形式来记录图像和声音的信号,CVD的性能明显地要高于VCD,还可以兼容VCD与CD音响,市场竞争性强。发展到DVD是高密度的数字视频光盘机,它的存储空间更大,在图像处理、图像分辨率方面达到了更大的发展,能够兼容VCD,很快就能普及。

3.数字化的电视电脑和电脑电视。随着科技与网络的发展,出现了以家庭网络化为主的消费,推动了信息家庭化产品。在这些数字化产品中,电脑电视引人注目,电脑电视就是以电脑为主要配置,又能看电视,还能用遥控或者鼠标键盘进行电脑方面的操作,兼容电视机与电脑的功能。还有一种家电成为电视电脑,它是利用系统集成技术,制作出不怕病毒、操作方便快捷与成本较低等特点,能够让家庭通过电视机进入Tnternet浏览网页,同时也带有CD、VCD等多项功能。

三.数字信号处理的展望

数字信号处理在不断地提高自身,根据人们的需求,向个人化与低耗能方面发展,它的发展前景应是可喜的。其中把几个芯片DSP、专用处理单元、外围电路单元等集成到一个芯片上,就成为DSP系统级集成电路,这样缩小体积,便于携带。要推动DSP技术在各个领域的广泛应用,电子产品要发展就必须数字化,数字化时代已经到来。要开发更多的专用DSP产品,来满足大量的具体应用,可编程多媒体DSP成为主流,用于图像数据的DSP也会形成一个多品种的产品群。低耗能、低电压的DSP芯片也会成为发展的热点。DSP要保持强大的运算能力,还要增强控制能力。

总之,DSP在迅速发展的过程中还存在一些不足,要面对挑战。新的应用程序发展速度飞快,DSP在功率、使用寿命上都要紧跟这种速度。DSP还要面对技术与价格方面的挑战,价格是越降越低而对CPU速度的要求是越来越高,因此DSP制造商要么面对挑战,加快DSP发展,要么就是退出竞争。DSP在各个领域迅速发展,它的发展潜力是巨大的,我们期待DSP技术与市场都有着光明的前景。

参考文献:

[1]邵淑华 张晓红 李国彬,浅析数字信号处理器发展与应用,办公自动化杂志,200708

[2]周刚 于之训 陈辉堂,数字信号处理器的发展与应用,电子技术,199909

[3]张雄伟 陈亮 徐光辉等编,DSP芯片的原理与开发应用,北京:电子工业出版社,2003

作者：彭 红

第五篇：回归简约的数字信号处理课堂

摘要：教学研究中关于数字信号处理教学的很多观点得到了较好的落实，数字信号处理课堂教学也发生了巨大变化。但在欣喜之余，我们能明显地感受到，现在的数字信号处理的课堂似乎又走进了一个新的烦琐化技术主义误区。该文通过追溯数字信号处理学科的特征与内涵，总结数字信号处理学科的教学现状，探讨创建简约的数字信号处理课堂的重要意义。

关键词：简约课堂;教学研究;数字信号处理

开放科学(资源服务)标识码(OSID)：

Regression Simple Class of Digital Signal Processing

WANG Jia-li， JIN Shuang-yan

(Zhengzhou Technology and Business University， Zhengzhou 450000， China)

Key words：simple class; teaching research; digital signal processing

“數字信号处理”是电子信息类学科的专业基础课，该课程的教学质量对于通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、计算机信息处理、自动控制及测控技术等专业学习具有十分重要的意义。该课程的培养是通过理论课程和实验课程，使学生掌握数字信号处理的基础原理、基本分析方法及数字信号处理的基本实现方法，熟悉数字信号处理在不同领域如通信、图像、视频和声学等领域的分析用方法，锻炼学生在信号处理方面的综合设计能力和创新能力，为今后从事数字信号处理相关工作或研究打下牢固的专业理论基础。

而实验课程是在理论课程的基础上，通过实验仿真使学生更深刻的理解这些知识。因此一节质量高的理论课堂对学生影响深远。本文先分析数字信号处理学科内容，归纳目前的教学现状，总结自己关于数字信号处理的教学经验。

1学科内容

“数字信号处理”课程是我院通信工程、电子信息工程和电子科学与技术专业必修的专业基础课。计划安排64个学时，52个理论课时和12个实验课时。选用的是高西全老师的《数字信号处理》第四版作为讲课用教材。本校学生在学习本课程前，已学过“信号与系统”课程，对确定性连续时间信号和离散时间信号的时域分析和变换域分析以及对LTI系统在输入、输出模型下的时域和变换域的分析有了一定的掌握。

课程的主要内容分为两部分[1]，第一部分包括第一、二、三、四章，是数字信号处理的基础理论部分。包括数字信号处理的基本概念、意义和应用;离散信号和系统的时域分析;序列的傅立叶变换、Z变换、离散傅立叶变换的定义、性质;离散信号和系统的频域分析;FFT的概念、按时间抽选的FFT、按频率抽取的FFT。第二部分包括第五、六、七章，主要学习数字滤波器的基本理论和设计方法，包括FIR数字滤波器的结构、IIR数字滤波器的结构、典型数字滤波器分析介绍;冲激响应不变法、双线性变换法、IIR滤波器设计的频率变换法;线性相位FIR滤波器特点、窗函数设计法、频率采样法、IIR与FIR的比较。数字信号处理的整个系统框图如图1 所示。

2教学现状

“数字信号处理”这门课的特点是公式多，物理意义抽象。许多高校教师经过多年的亲身教学后，在提高教学质量上都有自己独到的见地[2-6]。研究这些教学经验，可归纳总结为两大类：一类是借助技术的发展，在课堂内采用多媒体演示、利用MATLAB、LabVIEW仿真;另一类是改变课堂形式，比如采用翻转课堂、课堂内小组讨论等形式。

教师在授课时利用多媒体课件可以展示教学内容，可以播放一些音频和图像的实例，帮助学生更好的理解;利用仿真软件，可以验证定理和结果。这对我们的课堂有一定的改善作用，但是在具体实施的时候容易偏离我们的初衷，变成公式和图片展示的过程。学生在接受这些知识的过程，就变成了接受这些图片的过程，缺少自我加工的过程。而知识只有进行了自我加工才能变为自己的知识。学生自然对课程的内容就难以接受了。

教师改变传统的课堂形式，是想通过增加学生的参与度，增加师生互动，推动学生自主学习，进而提高教学质量。只是这门课程知识点多，课时一定，这就需要学生有基础愿意课下花时间自学研究，这样才能节省出课堂上讲解基础知识点的时间。针对我校学生，大部分学生是缺少这种自学精神的，因此，如果在学生课前准备不足的情况下，进行新课堂形式的变化，学生对这门课程会更难接受。

那如何才能在有限的课堂内，让学生学习到无限的知识呢?我们认为理论课堂应该向简约化发展，教师依然是课堂的主导，引导学生体验数字信号处理的思维之美，在教师精心设计的课堂上，不知不觉地接受这些具有逻辑性的抽象的概念。使理论课堂回归到课堂最原始的形式，发挥课堂最原始的功能。我们采用传统教学方法，通过教师形象的讲解，合适的手势，工整的板书，培养学生的理解能力、创新思维能力。

3构建简约课堂

简约课堂指一尺讲台，一位老师，一本教材。教师必须深入详细地分析教材中各知识点的内涵、特点及相互关系，将各种难以理解的抽象概念、复杂的公式推导、烦琐的设计过程熟烂于心，才能在讲台上挥洒自如。另外我们不能把简约化的课堂狭义地理解传统课堂的填鸭式教育。简约课堂在“数字信号处理”课程中是传统课堂的升级。

根据我们的教学经验，归纳总结数字信号处理课程构建简约课堂的具体策略和具体方法。数字信号处理课程教师在讲课时可以使用的如下的具体策略和方法：

(1)将重点内容以直观的形式呈现给学生：可以通过在黑板上画图解释抽象概念或过程;可以通过使用比喻使抽象的概念形象化;还可以用形象化、生活化的事例类比抽象概念或原则。

(2)对每一个重要的概念作举例说明：具体可以列举一个概念的多种具体表现形式;可以利用体现抽象概念的具体实例阐述抽象概念。

(3)通过声调变化，肢体语言吸引学生的注意力：在课堂讲解的过程中适当地来回走动;利用各种手势配合教学内容;利用黑板推导计算过程配合生动的讲解;主要还有面向学生口头讲解，重点内容可以通过加重读音和放慢语速。

(4)相关的其他经验：课堂开始时，回顾前面的教学内容;在教授新知识的过程中强调有相关性的已学知识;注重与生活学习经验相联系的内容与例子;结合同学们已知的经验与知识;课堂结束时明确下次课的学习内容

例如时域离散信号的傅立叶变换的时域卷积定理，这部分内容在讲解的过程中，首先强调这个性质的重要性，指出这个性质是整个滤波概念的数学基础和概念基础。其次讲解定理，定理的讲解可以分三部分：第一部分是定理的内容，这部分可以通过边板书边复述，时域信号卷积的傅立叶变换对应信号傅立叶变换的乘积。板书和复述的过程也是学生记忆的过程;第二部分是定理的数学证明过程，证明过程主要用到傅立叶定义式，换元，交换求和顺序，证明过程相对不难，可以边引导学生边板书，鼓励学生参加到证明过程中，加深学生的记忆，数学证明是理论的支撑，学生只有清楚了这个过程才能更好地理解。最后一部分是定理的物理意义，如果将信号分解为一系列的复指数，当信号通过线性时不变系统时，这些复指数分别得到频率响应的修正，即用频率响应乘以构成输入的复指数的振幅。这部分内容是学生需要重点理解的抽象概念。复述时可放慢语速、加重读音进行强调，可以通过分析几个简单具体的系统结合具体的实例来解释这个概念。

首先分析一个低通滤波器，如果将信号分解为一系列的复指数，当信号通过数字低通滤波器时，这些复指数分别得到频率响应的修正，即用频率响应乘以构成输入的复指数的振幅。理想低通的频率响应是在低频段有值，高频段值为零。可实现低通滤波器是在低频段的频率响应值比较大，在高频段的频率响应值比较小，用频率响应乘以构成输入的复指数的振幅时就是放大了低频段的信号，减弱了高频段的信号。以一张照片为例，照片中的人物是傅立叶本人，如图2所示，人物边界的地方像素变化大，对应的频谱就是高频部分，背景变化不大的地方对应频谱中的低频部分，如果此照片通过一个低通滤波器，则图片的低频部分得到增强，高频的部分相对得到减弱，即背景变化不大的地方得到增强，而边界的部分得到削弱，就好比我们在照片的时候没有对准焦一样，如图3所示边界出现模糊。

然后分析一个高通滤波器，如果將信号分解为一系列的复指数，当信号通过数字高通滤波器时，这些复指数分别得到频率响应的修正，即用频率响应乘以构成输入的复指数的振幅。理想低通的频率响应是在高频段有值，低频段值为零。可实现低通滤波器是在高频段的频率响应值比较大，在低频段的频率响应值比较小，用频率响应乘以构成输入的复指数的振幅时就是放大了高频段的信号，减弱了低频段的信号。同样的这张照片通过一个高通滤波器，增强高频的部分，减弱低频的部分，即边界的部分得到增强，而背景变化不大的地方得到削弱，那我们就很容易找到一个图像的边界，如图4所示可以清晰的得到傅立叶的轮廓。

整个讲解过程要思路清晰，逻辑连贯，讲解过程中要注意语调和手势的结合运用，重点部分可以通过放慢语速、加重音调和重复描述来强调，描述一个抽象实物可以结合手势动作，总之，简约课堂简约了课堂形式，对任课教师提出了更高的要求。

4 总结

“数字信号处理”课程构建简约课堂，需要任课教师用心地去研究、设计。这样在课堂上，学生可以不被其他吸引，专注基础知识点的学习。任课教师可以充分利用课堂的每分每秒详细讲解这些抽象的概念。另外，“数字信号处理”课程毕竟是数学含量较高的工科类课程，并非所有学生单纯依靠教师的生动讲演就可以接受理解这些知识，对于需要利用MTALAB仿真的定理结论还是需要利用软件仿真加深理解的。这个过程可以在随后的实验课时，让学生在理解理论的基础上进行仿真练习。这样在理论的指导下进行实验能更好地理解“数字信号处理”这门课程。

参考文献：

[1] 高西全，丁玉美.数字信号处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2016.

[2] 刘大年，史旺旺，孙贵根，吴桂峰.“数字信号处理”课程的形象化教学方法探索[J].电气电子教学学报，2006(04)：104-107+111.

[3] 谢晓春，甘家中，喻玲娟，卢震辉.基于ARCS动机模型的工科课堂教学视频分析——以《信号与系统：模拟与数字信号处理》为例[J].赣南师范学院学报，2016，37(03)：98-101.

[4] 杨富龙，张爱华，杨彬，等.“数字信号处理”课程可视化教学探究[J].电气电子教学学报，2018，40(02)：105-107.

[5] 郭建涛.“数字信号处理”课程的Matlab教学研究[J].电气电子教学学报，2010，32(03)：117-119.

[6] 赵素文.基于微课的数字信号处理课程翻转课堂教学设计[J].西部素质教育，2018，4(06)：94+102.

【通联编辑：代影】

作者：王嘉利 靳双燕