디지털신호처리

디지털 신호 처리란?

1.1 신호와 시스템 및 신호 처리 12
1.1.1 이산 신호 처리를 위한 시스템의 기본 요소 15
1.2 신호의 종류 17
1.2.1 연속 신호와 이산 신호 17
1.2.2 결정적 신호와 불규칙 신호 17
1.3 디지털 신호의 생성 방법 18
1.3.1. 개요 18
1.3.2 아날로그 신호의 샘플링 22
1.3.3 나이퀴스트(Nyquist)의 샘플링 이론 23
1.4 시간과 주파수의 개념 26
1.4.1 연속 정현파 신호의 특성 27
1.4.2 이산 정현파 신호의 특성 29
■연습문제 32


이산 신호 및 시스템

2.1 이산 신호의 정의 36
2.1.1 기본적인 이산 신호 37
2.1.2 이산 신호의 분류 42
2.1.3 이산 신호의 변형 44
2.2 이산 시스템 47
2.2.1 이산 시스템의 입출력 관계 48
2.2.2 이산 시스템의 구성 요소 49
2.2.3 이산 시스템의 분류 52
2.3 이산 선형 시불변 시스템의 해석 60
2.3.1 선형 시스템의 해석 61
2.3.2 컨벌루션 합의 공식 62
2.3.3 컨벌루션의 성질 67
2.3.4 인과적 선형 시불변 시스템 69
2.3.5 안정 LTI 시스템 72
2.3.6 FIR 시스템과 IIR 시스템 73
2.4 차분 방정식으로 표현되는 시스템 74
2.4.1 차분 방정식의 표현법 75
2.4.2 상계수 차분 방정식으로 표현되는 선형 시불변 시스템 78
2.4.3 선형 상계수 차분 방정식의 해 79
2.4.4 차분 방정식에서 시스템 임펄스 응답 구하기 84
■연습문제 87


z-변환과 디지털 시스템

3.1 z-변환 94
3.1.1 z-변환의 정의 94
3.1.2 z-변환의 수렴 영역 99
3.2 z-변환의 성질 104
3.3 z-변환의 극점과 영점 특성 112
3.3.1 극점과 영점의 정의 112
3.3.2 전달 함수와 극점, 영점과의 관계 114
3.4 z-역변환 117
3.4.1. 공식에 의한 z-역변환 구하는 방법 119
3.4.2 멱급수 전개에 의한 z-역변환 구하는 방법 120
3.4.3 부분 분수 전개에 의한 z-역변환 구하는 방법 122
3.5 단방향 z-변환 124
3.5.1 단방향 z-변환의 성질 125
3.5.2 단방향 z-변환을 이용한 차분 방정식의 풀이 방법 127
3.6 z-영역에서의 선형 시불변 시스템의 특성 129
3.6.1 전달 함수와 차분 방정식과의 관계 130
3.6.2 전달 함수의 수렴 영역에 따른 시스템의 안정도와 인과성 131
■연습문제 134


신호 및 시스템의 주파수 해석

4.1 개요 140
4.2 신호의 주파수 영역 표현 143
4.3 연속 신호의 주파수 해석 147
4.3.1. 연속 주기 신호의 주파수 해석 147
4.3.2. 전력 밀도 스펙트럼 152
4.3.3. 연속 비주기 신호의 주파수 해석 153
4.3.4. 에너지 밀도 스펙트럼 156
4.4 이산 신호의 주파수 해석 157
4.4.1. 이산 주기 신호의 주파수 해석 157
4.4.2. 전력 밀도 스펙트럼 165
4.4.3. 이산 비주기 신호의 주파수 해석 166
4.4.4. 에너지 밀도 스펙트럼 167
4.5 푸리에 급수 및 푸리에 변환 성질 168
4.6 샘플링과 복원 173
4.7 푸리에 급수 및 변환의 상호 관계 180
4.7.1. 주기 신호와 비주기 신호의 스펙트럼 관계 180
4.7.2. 연속 신호와 이산 신호의 스펙트럼 관계 182
4.7.3. 신호와 스펙트럼의 성질 관계 184
4.8 주파수 영역에서의 이산 LTI 시스템 분석 185
4.8.1. 주파수 응답 185
4.8.2. z-변환을 이용한 이산 LTI 시스템 분석 190
4.8.3. 전역 통과 시스템 197
4.8.4. 역 시스템 198
4.8.5 시스템 분해 199
■연습문제 202


이산 푸리에 변환

5.1 개요 210
5.2 주파수 영역 샘플링 210
5.3 이산 푸리에 변환 유도 214
5.4 DFT 성질 218
5.5 DFT를 이용한 신호 및 시스템 분석 225
5.5.1 아날로그 영역과 디지털 영역의 주파수 관계 225
5.5.2 시스템 분석 : 컨벌루션 226
5.5.3 시스템 분석 : 주파수 응답 232
5.6 이산 코사인 변환 236
5.7 고속 푸리에 변환 244
5.7.1 개요 244
5.7.2 FFT 유도 246
5.7.3 Goertzel 알고리즘 252
■연습문제 255


디지털 필터

6.1 FIR 필터 262
6.1.1 Direct 구조 263
6.1.2 Cascade 구조 266
6.1.3 Lattice 구조 267
6.2 IIR 필터 271
6.2.1 Direct 구조 272
6.2.2 Cascade 구조 275
6.3 적응 필터 276
6.4 구현 오차 280
6.4.1 디지털 데이터 표현 280
6.4.2 양자화 오차 282
■연습문제 285


디지털 필터 설계 및 구현

7.1 디지털 필터 288
7.2 FIR 필터 설계 292
7.2.1 창함수 방법 292
7.2.2 주파수 샘플링 방법 300
7.2.3 최소-자승 방법 303
7.2.4 최적의 등리플 방법 306
7.3 IIR 필터 설계 310
7.3.1 극점-영점 배치에 의한 방법 311
7.3.2 아날로그 필터로부터 디지털 IIR 필터 설계 314
■연습문제 329


디지털 신호 처리 응용

8.1 개요 332
8.2 음성 및 오디오 신호 처리 332
8.2.1 음성 신호의 스펙트럼 포락선 332
8.2.2 오디오 신호의 압축 337
8.2.3 스펙트로그램(spectrogram) 341
8.3 영상 신호 처리 349
8.3.1 영상 신호의 2차원 표현 350
8.3.2 2차원 영상 필터링 351
8.3.3 영상 신호에 대한 2차원 DCT 변환 356
8.3.4 영상 신호의 압축 358
8.3.5 영상 신호 처리를 통한 얼굴 인식 364
■연습문제 374

■ 참고문헌 375

■ 찾아보기 377