Bài giảng Xử lý tín hiệu số: Chương 1 - Lã Thế Vinh

Bài giảng môn học
Xử Lý Tín Hiệu Số
Giảng viên: Lã Thế Vinh
Email:

Chú ý: bài giảng có sử dụng các học liệu được cung cấp bởi Giáo sư TaeSong Kim, Trường Đại học Kyung Hee, Hàn Quốc.


TÍN HIỆU VÀ CÁC HỆ THỐNG XỬ LÝ TÍN HIỆU 

Khái niệm tín hiệu?
•

•

•

Hàm của một hoặc nhiều biến độc lập,
mang thông tin về các quá trình, hiện
tượng vật lý
Biểu diễn định lượng các biến đổi theo
thời gian (hoặc không gian)
Có thể có các hình thái biến đổi xác
định

Lecture No. 1


Các ví dụ về tín hiệu
•

•

Nhịp tim, huyết áp, nhiệt độ cơ thể
mang thông tin về tình trạng sức khỏe
của bệnh nhân.
Tiếng nói (Có mang thông tin không?)
–
–

Biến đổi áp suất không khí
Sự biến đổi áp suất thay đổi theo thời gian
(không gian?)

Lecture No. 1


Khái niệm hệ thống xử lý tín
hiệu?
•
•

•

Tập các thao tác
Tập các thao tác tiếp diễn để thực hiện
một mục đích nào đó
Tác động trên một hoặc nhiều tín hiệu
(tạo ra một tín hiệu mới)

Lecture No. 1

Các ví dụ về hệ thống xử lý tín
hiệu
•

Hệ thống nhận dạng người nói
–
–
–

•

Tín hiệu vào?
Thao tác?
Tín hiệu ra?

Hệ thống theo dõi huyết áp
–
–
–

Tín hiệu vào?
Thao tác?
Tín hiệu ra?
Lecture No. 1


Các hệ thống điển hình

x(t)

2x(t)

1/2y(t)
y(t)=2x(t)

Lecture No. 1

z(t)=1/2[2x(t)]=x(t)


Hệ thống truyền
thông

(a)
(b)

Lecture No. 1

Pathfinder robot thăm dò sao hỏa.
Ăng-ten thu tín hiệu từ robot thăm dò
có đường kính 70 m tại Canberra,
Australia.


Hệ thống điều khiển

Hệ thống thực tế nào có sơ đồ tương tự?

Lecture No. 1


PHÂN LOẠI TÍN HIỆU

PHÂN LOẠI TÍN HIỆU
1.

Liên tục theo thời gian vs. Rời rạc theo thời gian

(a) Tín hiệu liên tục theo thời gian x(t). (b) Biểu diễn x(t) bằng tín hiệu rời
rạc theo thời gian x[n].
Lecture No. 1


PHÂN LOẠI TÍN HIỆU
2. Tín hiệu Chẵn vs. Tín hiệu Lẻ
•
Chẵn: x(-t) = x(t) với mọi t.
•
Lẻ: x(-t) = -x(t) với mọi t.

Lecture No. 1


PHÂN LOẠI TÍN HIỆU
3. Tín hiệu tuần hoàn và không tuần hoàn
•
Tín hiệu tuần hoàn x(t)
–

–
–

•

x(t) = x(t+T) với mọi t,
T = chu kỳ cơ bản của x(t)
f=1/T tần số cơ bản

Nếu không tồn tại giá trị của T thỏa mãn
điều kiện trên, tín hiệu x(t) được gọi là
không tuần hoàn.

Hãy tìm ví dụ về một tín hiệu trong thực tế có tính tuần hoàn?

Lecture No. 1


(a) Tín hiệu tuần hoàn với biên độ A = 1 và chu kỳ T = 0.2s.
(b) Xung vuông biên độ A và độ rộng T1.

Lecture No. 1


PHÂN LOẠI TÍN HIỆU
4. Tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiên
•
Giá trị của tín hiệu xác định ở một thời điểm xác định có
thể biết chính xác
•

Giá trị của tín hiệu ngẫu nhiên ở một thời điểm xác định
không thể biết chính xác (trong nhiều trường hợp có
thể dự đoán với một khoảng sai số)

Tín hiệu nhịp tim, tiếng nói là xác định hay ngẫu nhiên?
Có thể xử lý tín hiệu ngẫu nhiên không?
Lecture No. 1


5.

NĂNG LƯỢNG CỦA TÍN 
HIỆU
p (t ) = x (t )
2

Công suất tức thời

E=

Năng lượng

2

−

1
P=
T

Công suất trung bình

Lecture No. 1

x (t )dt
T /2
−T / 2

2

x ( x)dt


CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
1. Thay đổi biên độ

y (t ) = cx(t )
y[ n] = cx[n]
c là hệ số thay đổi.
•

Ví dụ: bộ tăng giảm âm lượng.

Lecture No. 1


CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
2. Cộng tín hiệu

y (t ) = x1 (t ) + x2 (t )
y[n] = x1[n] + x2 [n]
•

Ví dụ: bộ trộn âm thanh

Lecture No. 1


CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
3. Nhân tín hiệu

y (t ) = x1 (t ) x2 (t )
y[n] = x1[n]x2 [n]
•

Ví dụ: bộ điều chế biên độ

Lecture No. 1


CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
4. Đạo hàm

d
y (t ) = x(t ) y (n) = x(n) − x(n − 1)
dt
d
v(t ) = L i (t )
dt

Lecture No. 1


CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
5. Thay đổi thời gian

y (t ) = x(at )
y[n] = x[kn], k 0
Nếu a>1, y(t) bị “nén”.
Nếu 0
Lecture No. 1


CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
6. Đảo trục thời gian

y (t ) = x( −t )

Lecture No. 1


CÁC THAO TÁC CƠ BẢN VỚI TÍN HIỆU
7. Dịch trục thời gian

y (t ) = x(t − t0 )

Lecture No. 1

- CÁC TÍN HIỆU CƠ SỞ

CÁC TÍN HIỆU CƠ SỞ

1. Tín hiệu hàm mũ
x(t ) = Be

•

at

•

B và a là các tham số

•

B = biên độ tại thời điểm t=0

•

Nếu a < 0, tín hiệu x(t) suy giảm dần

•

Nếu a > 0, tín hiệu x(t) tăng dần

Thời gian rời rạc
x[n] = Br n , r = e a

Lecture No. 1

Euler


Ví dụ

Hình nào ứng với a > 0, a < 0?
Lecture No. 1


Ví dụ

Lecture No. 1


CÁC TÍN HIỆU CƠ SỞ
2. Tín hiệu SIN
x(t ) = A cos(ω t + φ )
•

•

•

•

A = biên độ
= tần số góc (radian)
= pha (radian)

Tín hiệu SIN là tuần hoàn (chu kỳ T bằng bao nhiêu?)
x(t)=x(t + T)

Lecture No. 1