GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ VÀ MATLAB

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ
XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ VÀ
MATLAB


Xử lý tín hiệu số là gì

Digital Signal Processing (DSP): đề cập đến các
phép toán xử lý các dãy số để có được các thông tin
cần thiết như phân tích, biến đổi tín hiệu sang dạng
mới phù hợp với hệ thống.

Digital Signal: tín hiệu biểu diễn dữ liệu dưới dạng số rời rạc

Processing: Thực hiện các tác vụ trên dữ liệu theo những
lệnh được lập trình

Thay đổi hoặc phân tích tín hiệu (thông tin) được
biểu diễn dưới dạng các chuỗi số, tín hiệu xuất phát
từ thế giới thực


Ưu điểm của xử lý tín hiệu số

So với xử lý tín hiệu tương tự, xử lý tín hiệu
số có nhiều ưu điểm như :

Độ chính xác cao, sao chép trung thực, tin cậy.


Tính bền vững: không chịu ảnh hưởng nhiều của
nhiệt độ hay thời gian

Linh hoạt và mềm dẻo: thay đổi phần mềm có thể
thay đổi các tính năng phần cứng.

Thời gian thiết kế nhanh, các chip DSP ngày càng
hoàn thiện và có độ tích hợp cao.


Ứng dụng của Xử lý tín hiệu số

Viễn thông

Xử lý âm thanh

Điện tử dân dụng

Y học

Xử lý hình ảnh

Điện tử quân sự

Vân tải và Hàng không

Kỹ nghệ


Khái niệm về tín hiệu


Tín hiệu là tín hiệu là dạng biểu diễn vật lý của thông
tin. Về mặt toán học: tín hiệu được biểu diễn bởi hàm
của một hoặc nhiều biến số độc lập..

Ví dụ về tín hiệu:

Tín hiệu âm thanh, tiếng nói là sự thay đổi áp suất không khí
theo thời gian

Tín hiệu hình ảnh là hàm độ sáng theo 2 biến không gian và
thời gian

Tín hiệu điện là sự thay đổi điện áp, dòng điện theo thời
gian


Tín hiệu đa kênh

Tín hiệu đa kênh: gồm nhiều Tín hiệu thành
phần, cùng chung mô tả một đối tượng nào
đó (thường được biểu diễn dưới dạng vector)

Tín hiệu âm thanh Stereo

Tín hiệu điện tim (ECG – ElectroCardioGram)

Tín hiệu ảnh màu RGB

Tín hiệu đa chiều

Tín hiệu đa chiều: biến thiên theo nhiều hơn
một biến độc lập

Tín hiệu hình ảnh 2 chiều (x, y)

Tín hiệu TV trắng đen 3 chiều (x, y, t)

Có Tín hiệu vừa đa kênh và đa chiều

Tín hiệu TV màu: 3 kênh


Mô hình màu RGB
RGB: Red (đỏ),
Green (xanh lá cây),
Blue (xanh lam)
Ba màu gốc trong
các mô hình ánh
sáng bổ sung.


Tín hiệu liên tục

Tín hiệu liên tục x(t) là tín hiệu có biến thời
gian t liên tục


Tín hiệu rời rạc


Tín hiệu rời rạc x(nT) là tín hiệu có biến thời
gian gián đoạn t = nT


Phân loại tín hiệu

Tín hiệu tương tự là tín hiệu liên tục có
biến thời gian và giá trị liên tục

Tín hiệu rời rạc là tín hiệu có biến thời gian
gián đoạn t = nT

Tín hiệu lượng tử là tín hiệu chỉ nhận các
giá trị xác định bằng số nguyên lần một giá trị
cơ sở gọi là giá trị lượng tử.

Tín hiệu số là tín hiệu có biến thời gian và
giá trị rời rạc


Loại tín hiệu theo biến biên độ và thời
gian
Tín hiệu
tương tự
(analog)
Tín hiệu rời
rạc
(lấy mẫu)
Tín hiệu

lượng tử
Tín hiệu số
Biên độ Liên tục Liên tục Rời rạc Rời rạc
Thời gian Liên tục Rời rạc Liên tục Rời rạc


Tín hiệu tương tự
x
a
(nT
s
)
n
0 T
s
2T
s
…
x
a
(t)
t
0
x
q
(t)
t
0
9q
8q

7q
6q
5q
4q
3q
2q
q
Tín hiệu rời rạc
Tín hiệu lượng tử
x
d
(n)
n
0 T
s
2T
s
…
9q
8q
7q
6q
5q
4q
3q
2q
q
Tín hiệu số

nT
nT
nT
nT
t
n
Bít 2
Bít 1
Bít 0
2
4
0
2
4
0
2
4
0
x(t)
x(nT)
x(nT)
1
0
1
Ví dụ:
Số hóa tín
hiệu tương tự


Tín hiệu rời rạc


Tín hiệu rời rạc chỉ xác định ở những thời điểm gián đoạn t =
nT, không xác định trong các khoảng thời gian ở giữa hai
điểm gián đoạn.

Có thể biến đổi tín hiệu liên tục x(t) thành tín hiệu rời rạc
x(nT), quá trình đó được gọi là rời rạc hóa tín hiệu liên tục.
-3 -2 2 3 4-1 10
( )
∞<<∞−= nnTxnx
c
)(



Tín hiệu rời rạc
được biểu diễn bằng một dãy các giá trị với
được biểu diễn bằng một dãy các giá trị với
phần tử thứ n được ký hiệu
phần tử thứ n được ký hiệu
x(n)
x(n)
.
.
Với T
s
– chu kỳ lấy mẫu và n – số nguyên
Tín hiệu rời rạc
x
s

(nT
s
) ≡ x(n)
Lấy mẫu
Tín hiệu liên tục
x
a
(t)
T
s
=1
t = nT
s

Tín hiệu rời rạc
có thể biểu diễn bằng một trong các dạng: hàm
có thể biểu diễn bằng một trong các dạng: hàm
số, dãy số và đồ thị.
số, dãy số và đồ thị.
Mô hình biểu diễn tín hiệu rời rạc