電子信息工程導論課程論文
訊號處理的定義、目的、意義和發展
[摘要]
生活中離不開訊號的處理，本論文簡單闡述了關于對訊號進行模擬/數字訊號處理的一些基本知識，及對訊號進行處理在生活中的一些應用。通過對生活中的訊號方式的發展剖析，簡單闡明了訊號處理的發展歷程。
[關鍵詞]電子信息工程；信息與訊號；訊號處理；發展歷程
[正文]
所謂"訊號處理"，就是要把記錄在某種媒體上的訊號進行處理，便于抽取出有用信息的過程，它是對訊號進行提取、變換、分析、綜合等處理過程的總稱。數字訊號處理是將訊號以數字形式表示并處理的理論和技術；模擬訊號處理是指對對模擬訊號采用模擬處理的方式的任何訊號處理過程。訊號處理過程中使用的物理算法一般使用模擬電路實現，其中的數值都以連續的數學量來表示，比如電子設備中的電流，電壓，或電荷量。化學量中的小的偏差或噪音，都將表示為訊號的偏差和噪音。數字訊號處理與模擬訊號處理是訊號處理的子集。
訊號處理的主要目的就是消弱訊號中的多余內容；濾出混雜的噪音和干擾；或則將訊號變換成容易處理、傳輸、分析與辨識的方式，便于后續的其它處理。
下邊的示意圖說明了訊號處理的概念。
訊號處理
人們最早處理的訊號局限于模擬訊號，所使用的處理方式也是模擬訊號處理方式。在用模擬加工方式進行處理時，對"訊號處理"技術沒有太深刻的認識。這是由于在過去，訊號處理和信息抽取是一個整體，所以從數學阻礙角度看，滿足信息抽取的模擬處理遭到了很大的限制。
隨著數字計算機的急速發展，訊號處理的理論和技巧也得以發展。在我們的面前出現了不受化學阻礙的純物理的加工，即算法，并確立了訊號處理的領域。
現今，對于訊號的處理，人們一般是先把模擬訊號弄成數字訊號，之后借助高效的數字訊號處理器(DSP:)或計算機對其進行數字訊號處理。
通常地講，數字訊號處理涉及三個步驟：
(一)模數轉換(A/D轉換)：把模擬訊號弄成數字訊號，是一個對自變量和幅值同時進行離散化的過程，基本的理論保證是取樣定律。
(二)數字訊號處理(DSP)：包括變換域剖析(如時域變換)、數字混頻、識別、合成等。
(三)數模轉換(D/A轉換)：把經過處理的數字訊號還原為模擬訊號。一般，這一步并不是必須的。
訊號處理的本質是對訊號進行我們需求的優化或則提取，得到有用的，除去無用的，但是要將訊號要傳遞的消息正確的抒發下來。就數字訊號處理（DSP）而言，其應用的成功事例有好多信號與信息處理，如醫用CT斷層成像掃描儀的發明。它是借助生物體的各個部位對X射線吸產率不同的現象，并借助各個方向掃描的投影數據再構造出測量體剖面圖的儀器。這些儀器中FFT（快速傅立葉變換）起到了快速估算的作用。之后陸續研發出的還有：采用正電子的CT機和基于核磁共振的CT機等儀器，它們為醫學領域做出了很大的貢獻。
除了這般，在生活中，處處可見----電視、空調、微波爐……各種家電都離不開訊號與信息的處理。在此主要說說訊號與信息處理的發展歷程。首先必須明晰訊號與信息的區別：訊號是運載信息的載體，沒有信息，訊號將毫無意義；而信息則是知識等用于交流的消息具象代名詞，沒有載體運載信息、信息也將毫無意義。可以說訊號與信息既是完全不同的兩個概念，又是密不可分的。訊號是伴隨著人類的出現而誕生的。在遠古時代，古人們之間還沒有語言，她們對彼此做的各類手勢、各種肢體動作都是訊號，其中包含著想要抒發的信息，例如當心野獸、撤回營地等等。隨著人類生活經驗的積累，人口的降低，生活狀況有了很大的改觀，她們對精神生活的追求開始上升，但是她們不能再滿足于僅僅用肢體語言來抒發信息的方法，于是這使得了語言的誕生。語言的出現使人類的文明程度上升到一個新的高度，由于我們開始重視對信息的處理，彼此的交流顯得愈發便捷了。步入語言時代的人類，不斷地強化對信息的處理，她們開始總結生活在
同一個地區人們日常生活中使用過的語言，開始追求統一化、標準化，于是漸漸形成了特色分明的地方土話—中文、英語、法語、俄語……當然這是一個漫長的過程。這漫長的過程，就是人類在不斷地發展信息處理的一個時期。除此之外，她們編寫了各類辭典、字典，使語言愈發地規范化，這也是信息處理的規范化。文字、語言的出現大大推動了人類文明的發展，時間輪迅速往前翻滾，來到近現代時代。第一次工業革命的出現，大大迸發了人們之間信息交流的需求度，往日的“口耳相傳”已經遠遠不能滿足人們的須要，于是“電話“應運而生。而在電話出現之前，首先出現的是用于軍事方面的通訊系統：1793年，西班牙查佩兄弟倆在倫敦和里昂之間架設了一條230千米長的接力形式傳送信息的底座式線路。這是一種由16個訊號塔組成的通訊系統。訊號機由訊號員在下面通過繩子和滑輪，操縱支架的不同角度，表示相關的信息。當時，美國和加拿大正在作戰，訊號系統只用一個小時就把從奧軍手中奪回埃斯湖畔孔代的勝利消息傳到倫敦。可以說，這個訊號系統的出現才是真正意義上我們如今所談的“信息處理”。在電報、電話等遠程溝通工具陸續出現后，20世紀60年代中期高速數字計算機的誕生將人類的訊號與信息處理能力帶入了一個空前的水平。
步入“信息時代”后，人們一改往年借助傳統手工、低速估算器估算的方法，而改用計算機輔助人們進行各類復雜、高難度的估算工作。有了高速計算機的幫助，人們處理信息的能力大大加大，與此同時，更多的信息處理算法、方法被研制下來。從最開始的模擬訊號處理，到后來的數字信號處理；從確知的訊號到隨機訊號的處理。這一段時期經歷的時間是相當短的。據悉，在19世紀初由意大利物理家傅里葉提出的傅立葉變換、后來衍生出的拉普拉斯變換、Z變換，到現今的快速傅立葉變換等等開始廣泛地被應用到各類借助計算機處理的信息中，高速計算機和那些算法的結合，開啟了訊號與信息處理的一個嶄新時代。據悉，若干高效的數字混頻算法的提出也促使了數字訊號處理技術的發展。現今數字訊號處理技術早已產生了一門新興學科，大規模集成電路的發展，使數字訊號處理除了可以在通用計算機上實現，并且可以用數字部件組成的專用硬件來實現。因為技術和先進性和應用的廣泛性信號與信息處理，數字訊號處理發展越來越快，具有挺好的前景。在語音處理、通信系統、聲納、雷達、地震訊號處理、空間技術、自動控制系統、儀器儀表、生物醫學工程和家用家電等方面，數字化的處理方法早已顯得不可或缺。總的來說，訊號與
信息處理大致經歷了這樣的一個發展過程：肢體語言信息→語言文字信息→遠程通訊與信息處理→模擬訊號與信息處理→數字訊號與信息處理。
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