- •Введение
- •Линейные системы
- •Определения
- •Упражнения
- •Ответы
- •Дискретные и непрерывные сигналы
- •Теорема Котельникова
- •Наложение спектров (алиасинг)
- •Упражнения
- •Ответы
- •Импульсная характеристика
- •Упражнения
- •Ответы
- •Свертка
- •Упражнения
- •Ответы
- •Корреляция
- •Дискретное преобразование Фурье
- •Преобразования Фурье
- •ДПФ вещественного сигнала
- •Комплексное ДПФ
- •Двумерное ДПФ
- •Упражнения
- •Ответы
- •Спектральный анализ
- •Быстрая свертка
- •Фильтрация
- •Деконволюция
- •Упражнения
- •Указания
- •Применения цифровой обработки сигналов
- •Шумоподавление для звука
- •Передискретизация
- •Анти-алиасинг изображений
- •Псевдотонирование изображений
- •Выравнивание освещенности изображений
- •Другие применения
- •Улучшение изображений и художественные эффекты
- •Поиск фрагментов в изображениях
- •Компрессия изображений
- •Восстановление изображений
- •Вейвлеты и банки фильтров
- •Восприятие звука
- •Слуховая система
- •Слуховая маскировка
- •Алфавитный указатель
Введение в цифровую обработку сигналов
(математические основы)
Алексей Лукин, 2007
Лаборатория компьютерной графики и мультимедиа, МГУ
Содержание |
|
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................................................ |
3 |
ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ....................................................................................................................................... |
4 |
ОПРЕДЕЛЕНИЯ.......................................................................................................................................................... |
4 |
Упражнения....................................................................................................................................................... |
5 |
Ответы.............................................................................................................................................................. |
5 |
ДИСКРЕТНЫЕ И НЕПРЕРЫВНЫЕ СИГНАЛЫ ............................................................................................................... |
6 |
Теорема Котельникова..................................................................................................................................... |
6 |
Наложение спектров (алиасинг)...................................................................................................................... |
7 |
Упражнения....................................................................................................................................................... |
8 |
Ответы.............................................................................................................................................................. |
9 |
ИМПУЛЬСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ............................................................................................................................ |
9 |
Упражнения..................................................................................................................................................... |
12 |
Ответы............................................................................................................................................................ |
13 |
СВЕРТКА................................................................................................................................................................. |
13 |
Упражнения..................................................................................................................................................... |
14 |
Ответы............................................................................................................................................................ |
14 |
КОРРЕЛЯЦИЯ .......................................................................................................................................................... |
14 |
ДИСКРЕТНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ.................................................................................................. |
16 |
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ...................................................................................................................................... |
16 |
ДПФВЕЩЕСТВЕННОГО СИГНАЛА.......................................................................................................................... |
16 |
КОМПЛЕКСНОЕ ДПФ............................................................................................................................................. |
19 |
ДВУМЕРНОЕ ДПФ.................................................................................................................................................. |
20 |
УПРАЖНЕНИЯ......................................................................................................................................................... |
21 |
ОТВЕТЫ.................................................................................................................................................................. |
21 |
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ............................................................................................................................... |
22 |
БЫСТРАЯ СВЕРТКА............................................................................................................................................ |
25 |
ФИЛЬТРАЦИЯ....................................................................................................................................................... |
26 |
Деконволюция................................................................................................................................................... |
31 |
Упражнения..................................................................................................................................................... |
31 |
Указания........................................................................................................................................................... |
32 |
ПРИМЕНЕНИЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ........................................................................... |
34 |
ШУМОПОДАВЛЕНИЕ ДЛЯ ЗВУКА............................................................................................................................ |
34 |
ПЕРЕДИСКРЕТИЗАЦИЯ............................................................................................................................................ |
35 |
АНТИ-АЛИАСИНГ ИЗОБРАЖЕНИЙ........................................................................................................................... |
38 |
ПСЕВДОТОНИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ.................................................................................................................. |
39 |
ВЫРАВНИВАНИЕ ОСВЕЩЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ................................................................................................ |
43 |
ДРУГИЕ ПРИМЕНЕНИЯ............................................................................................................................................ |
45 |
Улучшение изображений и художественные эффекты ............................................................................. |
45 |
Поиск фрагментов в изображениях.............................................................................................................. |
45 |
Компрессия изображений............................................................................................................................... |
45 |
Восстановление изображений....................................................................................................................... |
45 |
ВЕЙВЛЕТЫ И БАНКИ ФИЛЬТРОВ.................................................................................................................. |
46 |
ВОСПРИЯТИЕ ЗВУКА.......................................................................................................................................... |
49 |
СЛУХОВАЯ СИСТЕМА............................................................................................................................................. |
49 |
СЛУХОВАЯ МАСКИРОВКА ...................................................................................................................................... |
51 |
АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ............................................................................................................................ |
53 |
2
Введение
Цифровая обработка сигналов – наука о представлении сигналов в цифровом виде методах обработки таких сигналов. Она охватывает множество предметных областей, таких как обработка изображений и биомедицинских данных, обработка звука и речи, обработка сигналов с сонаров, радаров и сенсоров, спектральный анализ.
Это пособие было разработано для поддержки курсов «Основы цифровой обработки сигналов» и «Машинная графика и обработка изображений», читающихся на факультете ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова. В пособии вводятся основные понятия ЦОС: линейные системы, свертка, дискретное преобразование Фурье, а также рассматриваются некоторые применения ЦОС в обработке звука и изображений.
3