什么是信號(hào)處理?如何進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理呢？

在我們的周圍存在著為數(shù)眾多的"信號(hào)"。如：從茫茫宇宙中的天體發(fā)出的微弱電波信號(hào)，移動(dòng)電話發(fā)出的數(shù)字信號(hào)等，這些都屬于我們直接感覺不到的信號(hào)，還有諸如交通噪音、人們說話聲以及電視圖象等人們能感覺到的各種各樣的信號(hào)。這些眾多的信號(hào)中，有的是含有有用信息的信號(hào)，有的只是應(yīng)當(dāng)除掉的噪音。所謂"信號(hào)處理"，就是要把記錄在某種媒體上的信號(hào)進(jìn)行處理，以便抽取出有用信息的過程，它是對(duì)信號(hào)進(jìn)行提取、變換、分析、綜合等處理過程的統(tǒng)稱。

信號(hào)處理的目的是：削弱信號(hào)中的多余內(nèi)容；濾出混雜的噪聲和干擾；或者將信號(hào)變換成容易處理、傳輸、分析與識(shí)別的形式，以便后續(xù)的其它處理。

下面的示意圖說明了信號(hào)處理的概念。

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人們最早處理的信號(hào)局限于模擬信號(hào)，所使用的處理方法也是模擬信號(hào)處理方法。在用模擬加工方法進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)"信號(hào)處理"技術(shù)沒有太深刻的認(rèn)識(shí)。這是因?yàn)樵谶^去，信號(hào)處理和信息抽取是一個(gè)整體，所以從物理制約角度看，滿足信息抽取的模擬處理受到了很大的限制。

隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，信號(hào)處理的理論和方法也得以發(fā)展。在我們的面前出現(xiàn)了不受物理制約的純數(shù)學(xué)的加工，即算法，并確立了信號(hào)處理的領(lǐng)域。現(xiàn)在，對(duì)于信號(hào)的處理，人們通常是先把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，然后利用高效的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP: Digital Signal Processor)或計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。

那么，如何進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理呢？

一般地講，數(shù)字信號(hào)處理涉及三個(gè)步驟：

(一) 模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)：把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)，是一個(gè)對(duì)自變量和幅值同時(shí)進(jìn)行離散化的過程，基本的理論保證是采樣定理。

(二) 數(shù)字信號(hào)處理(DSP)：包括變換域分析(如頻域變換)、數(shù)字濾波、識(shí)別、合成等。

(三) 數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A轉(zhuǎn)換)：把經(jīng)過處理的數(shù)字信號(hào)還原為模擬信號(hào)。通常，這一步并不是必須的。

作為DSP的成功例子有很多，如醫(yī)用CT斷層成像掃描儀的發(fā)明。它是利用生物體的各個(gè)部位對(duì)X射線吸收率不同的現(xiàn)象，并利用各個(gè)方向掃描的投影數(shù)據(jù)再構(gòu)造出檢測(cè)體剖面圖的儀器。這種儀器中FFT(快速傅里葉變換)起到了快速計(jì)算的作用。以后相繼研制出的還有：采用正電子的CT機(jī)和基于核磁共振的CT機(jī)等儀器，它們?yōu)獒t(yī)學(xué)領(lǐng)域作出了很大的貢獻(xiàn)。