数字信号处理 第一部分: 绪论 MATLAB是一个功能十分强大的系统,是集数值计算、图形管理、程序开发为一体的 环境。作为强大的科学计算平台,它几乎能满足所有的计算需求。在美国及其他发达国家的 理工科院校里, MATLAB已成为了一门必修的课程,在科研院所、大型公司或企业的工程 计算部门, MATLAB也是最为普遍的计算工具之 MATLAB具有如下的优势和特点 1、好的工作平台和编程环境 随着 MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级,MA∏LAB的用户界面也越来越精 致,更加接近 Windows的标准界面,人机交互性更强,操作更简单。而且新版本的 MATLAB 提供了完整的联机査询、帮助系统,极大地方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较 完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接运行,而且能够及时地报告出现的错误及进 行出错原因分析。 2、简单易用的程序语言 新版本的 MATLAB语言是基于最为流行的C语言基础上的,因此语法特征与C语言极 为相似,而且更加简单,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机 专业的科技人员使用。而且这种可移植性好、可扩展性极强,这也是 MATLAB之所以能够 深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因 强大的科学计算及数据处理能力 MATLAB拥有600多个工程中要用的数学运算函数,可以方便地实现用户所需的各种计 算功能函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果,而且经过了各种优化及 容错处理,因此使用起来鲁棒性和可靠性非常髙。在通常情况下,可以用它来代替底层编程 语言,如C和C++。在计算要求相同的情况下,使用 MATLAB的编程工作量会大大减少 MA∏LAB函数所能解决的问题包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分及偏微分方程组的 求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数 的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等 4、出色的图形处理功能 MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,新版本的 MATLAB对整个图形 处理的功能做了很大的改进和完善,使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能(例如二 维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于一些其他软件所没有的功能(例 如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等), MATLAB同样表现了出色的处理能 力。同时对一些特殊的可视化要求,例如图形动画等,MA∏LAB也有相应的功能函数,保 证了用户不同层次的要求。另外,新版本的 MATLAB还着重在图形用户界面(GUI)的制 作上做了很大的改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得到满 5、应用广泛的模块集或工具箱 MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集或工具箱。一般来说,它们都是 由特定的专家开发的,用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自由数字信号处理 1 第一部分： 绪 论 MATLAB 是一个功能十分强大的系统，是集数值计算、图形管理、程序开发为一体的 环境。作为强大的科学计算平台，它几乎能满足所有的计算需求。在美国及其他发达国家的 理工科院校里，MATLAB 已成为了一门必修的课程，在科研院所、大型公司或企业的工程 计算部门，MATLAB 也是最为普遍的计算工具之一。 MATLAB 具有如下的优势和特点： 1、好的工作平台和编程环境 随着 MATLAB 的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB 的用户界面也越来越精 致，更加接近 Windows 的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的 MATLAB 提供了完整的联机查询、帮助系统，极大地方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较 完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进 行出错原因分析。 2、简单易用的程序语言 新版本的 MATLAB 语言是基于最为流行的 C 语言基础上的，因此语法特征与 C 语言极 为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机 专业的科技人员使用。而且这种可移植性好、可扩展性极强，这也是 MATLAB 之所以能够 深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。 3、强大的科学计算及数据处理能力 MATLAB 拥有 600 多个工程中要用的数学运算函数，可以方便地实现用户所需的各种计 算功能函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而且经过了各种优化及 容错处理，因此使用起来鲁棒性和可靠性非常高。在通常情况下，可以用它来代替底层编程 语言，如 C 和 C++。在计算要求相同的情况下，使用 MATLAB 的编程工作量会大大减少。 MATLAB 函数所能解决的问题包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分及偏微分方程组的 求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数 的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。 4、出色的图形处理功能 MATLAB 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，新版本的 MATLAB 对整个图形 处理的功能做了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二 维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例 如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB 同样表现了出色的处理能 力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形动画等，MATLAB 也有相应的功能函数，保 证了用户不同层次的要求。另外，新版本的 MATLAB 还着重在图形用户界面（GUI）的制 作上做了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。 5、应用广泛的模块集或工具箱 MATLAB 对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集或工具箱。一般来说，它们都是 由特定的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自由