Digital Signal Processing (Zhao Zhicheng)

Based on the research of a large number of literatures and the accumulation of rich front-line scientific research experience, the author comprehensively and deeply introduces the 3D display technology and equipment and its optimization methods that have emerged at this stage to readers in a way that combines scientific theory with engineering practice. This book first briefly introduces the principle of stereoscopic vision produced by the human eye, the assisted 3D display technology and the technology of obtaining stereoscopic images using computers, and then elaborates on the grating 3D display technology, integrated imaging 3D display technology and suspended 3D display technology, as well as the cutting-edge optimization methods developed on this basis. This book can be used as a work reference book for practitioners in the fields of image processing and display, virtual reality, digital broadcasting, cultural entertainment, human-computer interaction, 3D visual communication, interactive media, etc., a study book for undergraduates and postgraduates in related majors, and a tool book for college teachers to carry out education, teaching and scientific research. It is also a reading book for people who want to get started and improve on 3D display related technologies. Chapter 1 Introduction 1 1.1 Basic concepts of digital signals 1 1.2 Advantages of digital signal processing 2 1.3 Methods and applications of digital signal processing 3 1.4 The inherent relationship between the basic theories involved in this book 4 Chapter 2 Discrete-time signals and discrete-time system analysis 6 2.1 Signal sampling and interpolation 6 2.1.1 Time domain sampling 6 2.1.2 Ideal interpolation 9 2.2 Discrete-time signals - sequences 11 2.2.1 Sequence operations 11 2.2.2 Common sequences 12 2.3 Time domain description of discrete-time systems 13 2.3.1 System classification 13 2.3.2 Input and output representation of discrete-time systems 14 2.4 Frequency domain description of discrete-time signals and discrete-time systems 16 2.4.1 Discrete-time Fourier transform 16 2.4.2 Discrete Fourier series 18 2.4.3 Frequency response of discrete-time systems 20 2.5 Complex frequency domain analysis of discrete-time signals and discrete-time systems 21 2.5.1 Z transform 21 2.5.2 Inverse Z transform 24 2.5.3 System function 27 2.5.4 Causality and stability of linear time-invariant systems 28 2.5.5 All-pass system and minimum phase system 30 Chapter summary 32 Exercises 33 Chapter 3 Discrete Fourier transform and its fast algorithm 35 3.1 Preliminary knowledge 35 3.1.1 Relationship between periodic sequence and finite length sequence 35 3.1.2 Modulo operation 36 3.2 DFT of finite length sequence 36 3.2.1 Fourier analysis of 4 kinds of signals 36 3.2.2 From DTFT to DFT 39 3.2.3 Frequency domain sampling 39 3.2.4 From DFS to DFT 41 3.2.5 Characteristics of rotation factors 42 3.3 Relationship between DFT, Z transform and DTFT 43 3.3.1 Representing DFT by Z transform 43 3.3.2 Z domain interpolation and frequency domain interpolation 44 3.4 Properties of DFT 46 3.5 Application of DFT 56 3.5.1 Method of using DFT to calculate linear convolution 56 3.5.2 Segmented calculation method of linear convolution - overlap-add method and overlap-save method 58 3.6 Fast Fourier Transform and Inverse Transform 60 3.6.1 Radix-2 Time Domain Decimation Algorithm (DIT-FFT) 61 3.6.2 Radix-2 Frequency Domain Decimation Algorithm (DIF-FFT) 66 3.6.3 Fast calculation method of IDFT - IFFT 70 3.7 Typical applications of Fast Fourier Transform 71 3.7.1 DFT calculation of real sequence 71 3.7.2 Spectral analysis of signal 73 Summary of this chapter 83 Exercises 83 Chapter 4 IIR Digital Filter Design 86 4.1 Introduction 86 4.2 Technical specifications and design process of IIR digital filters 87 4.3 Design of analog filters 89 4.3.1 Technical specifications of analog filters 89 4.3.2 Butterworth analog low-pass filter 89 4.3.3 Frequency Transformation of Analog Filters 94 4.4 Impulse Response Invariance Method 97 4.5 Bilinear Transformation Method 102 4.6 Design of IIR Digital High-Pass, Band-Pass and Band-Reject Filters 107 Chapter Summary 109 Exercises 109 Chapter 5 FIR Digital Filter Design 111 5.1 Introduction 111 5.2 Types and Characteristics of Linear Phase FIR Digital Filters 112 5.2.1 Strict Linear Phase and Generalized Linear Phase 112 5.2.2 Constraints of Linear Phase FIR Digital Filters 112 5.2.3 Zero Distribution of Linear Phase FIR Digital Filters 118 5.3 Design of Linear Phase FIR Digital Filters Using Window Function Method 120 5.3.1 Approximation Principle of Window Function Method 121 5.3.2 Gibbs Effect 121 5.3.3 Typical Window Functions 125 5.3.4 Steps for Designing Linear Phase FIR Digital Filters Using Window Function Method 129 5.4 Design of FIR Digital Filters by Frequency Sampling Method 136 5.4.1 Basic Idea of ​​Frequency Sampling Method 136 5.4.2 Approximation Error 136 5.4.3 Constraints of Hd(k) for Linear Phase FIR Digital Filters 137 5.5 Comparison of FIR and IIR Digital Filters 139 Chapter Summary 140 Exercises 140 Chapter 6 Implementation Structure of Digital Filters 142 6.1 Implementation Structure of IIR Digital Filters 142 6.1.1 Direct Structure 142 6.1.2 Cascade Structure 144 6.1.3 Parallel Structure 146 6.2 Implementation Structure of FIR Digital Filters 147 6.2.1 Direct Structure 147 6.2.2 Cascade Structure 148 6.2.3 Linear Phase Structure 148 6.2.4 Frequency Sampling Structure 151 Chapter Summary 153 Exercises 153 References 155