数字信号处理实验与学习指导(高等学校应用型特色规划教材) 宋宇飞 978730228412 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋宇飞 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302284123

商品编码：29301036814

包装：平装

出版时间：2012-10-01

基本信息

书名：数字信号处理实验与学习指导(高等学校应用型特色规划教材)

定价：28.00元

作者：宋宇飞

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-10-01

ISBN：9787302284123

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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　　安排了基本实验与综合实验，有助于加深理解数字信号处理的基本原理，并熟悉MATLAB的应用。
　　系统梳理了数字信号处理的基本概念和理论线索，并详细分析了典型例题和部分习题，方便课后的系统练习和巩固基本知识。

内容提要

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　　本书是立足于工程应用型本科的教学实践而编写的数字信号处理实验与学习指导教材。
　　《高等学校应用型特色规划教材：数字信号处理实验与学习指导》是主教材《数字信号处理》的教辅材料，分为实验指导篇与学习指导篇。实验指导篇根据数字信号处理的基本概念与原理、重要算法与应用，安排了基本实验与综合实验，方便学生上机练习，以加深理解数字信号处理的基本原理，并熟悉MATLAB的应用；学习指导篇贴近数字信号处理的基本知识点与理论体系，系统梳理数字信号处理的基本概念和理论线索，并详细分析典型例题和部分习题，方便学生进行课后的系统练习和巩固基本知识。
　　本书可作为电子信息类本科专业的教材和其他相关专业的教学参考书，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

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实验指导篇
章　基础实验
实验一 时域离散信号的产生和基本运算
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验二 时域离散系统及系统响应
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验三 离散时间傅里叶变换DTFT及IDTFT
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验四 离散傅里叶变换DTFT及IDFT
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验五 用FFT做频谱分析
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验六 时域采样与信号的重建
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验七 频域采样与恢复
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验八 用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验九 用双线性变换法设计IIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验十 用窗函数法设计FIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验十一 用频率采样法设计FIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验十二 用FDATool设计数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告

第2章　综合实验
综合实验一 利用FFT分析信号频率成分和功率
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
综合实验二 语音信号的采样和频谱分析
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
综合实验三 用谱减法实现语音增强
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告

学习指导篇
第3章　时域离散信号与系统
3.1 本章基本要求
3.2 学习要点与公式
3.2.1 信号与系统的类型
3.2.2 典型序列的特点
3.2.3 序列的运算
3.2.4 时域离散系统
3.2.5 时域离散系统的输入输出描述——线性常系数差分方程
3.2.6 模拟信号的数字处理方法
3.3 典型例题
3.4 习题选解

第4章 时域离散信号与系统的频域分析
4.1 本章基本要求
4.2 学习要点与公式
4.2.1 DTFT和IDTFT
4.2.2 DTFT的基本性质
……
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《数字信号处理》：洞悉信号的语言，掌握现代科技的脉搏 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被各种各样的信号所包围：从手机通信的语音、视频，到医疗影像的诊断，再到工业生产的监测，乃至天体探索的遥远回响，所有这些都离不开“信号”这一核心概念。而“数字信号处理”（Digital Signal Processing, DSP）正是驾驭这些信号、从中提取宝贵信息、并对其进行操控的核心技术。本书并非仅仅是某一特定教材的介绍，而是旨在为读者构建一个全面、深入且富有实践意义的数字信号处理知识体系，引领您领略信号的奥秘，掌握现代科技发展的强大驱动力。 一、 拨开迷雾：数字信号处理的基石 要理解数字信号处理，首先需要建立起坚实的理论基础。本书将从最基本的概念入手，层层递进，帮助您理解信号的本质及其数学描述。 信号的形态与分类： 我们将首先探讨连续信号（如模拟语音）与离散信号（如数字化后的音频）的区别，以及周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等不同信号类型的特征。理解这些基本分类，是后续深入学习的基础。 信号的时域与频域分析： 信号在时间维度上的变化固然直观，但其蕴含的频率成分更是揭示其内在规律的关键。本书将详细介绍傅里叶变换（Fourier Transform）的原理及其在信号分析中的核心作用。通过傅里叶变换，我们可以将一个复杂的信号分解成一系列简单的正弦波和余弦波的叠加，从而清晰地看到信号在不同频率上的能量分布。我们将从经典的傅里叶级数（Fourier Series）和傅里叶变换（Fourier Transform）出发，逐步引入其在离散系统中的重要变种——离散时间傅里叶变换（Discrete-Time Fourier Transform, DTFT）和离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform, DFT）。特别是DFT，由于其在计算机上的可计算性，是数字信号处理中最为基础和核心的变换。 卷积： 信号的卷积是理解线性时不变（Linear Time-Invariant, LTI）系统响应的关键。本书将深入讲解卷积的定义、计算方法及其在系统分析中的意义，帮助读者理解输入信号经过系统后如何产生输出信号。 Z变换： 对于离散时间系统，Z变换扮演着类似复频域中拉普拉斯变换的角色。它能够将离散时间信号和系统从时域转换到Z域，从而简化系统的分析和设计过程，特别是对于因果系统和稳定性分析，Z变换提供了强大的工具。 二、 深度挖掘：数字信号处理的核心理论与方法 在奠定了基础之后，本书将深入探讨数字信号处理中的核心理论和关键技术，这些技术是实现各种高级应用的基石。 离散时间系统： 我们将重点研究离散时间系统，尤其是线性时不变（LTI）系统。通过分析系统的冲激响应，我们可以完全刻画LTI系统的行为。本书将详细讲解如何利用差分方程来描述离散时间系统，并介绍系统分析的常用方法，如系统函数的概念。 抽样定理： 连续信号如何转化为离散信号？抽样定理（Nyquist-Shannon sampling theorem）给出了答案。本书将详细阐述抽样定理的原理，解释为何需要以至少两倍于信号最高频率的速率进行抽样，以及欠抽样可能带来的混叠（aliasing）现象，并提供避免混叠的有效手段。 滤波器设计： 滤波器是数字信号处理中最重要的应用之一。它们能够选择性地通过或阻止特定频率范围内的信号，从而实现信号的增强、去噪、分离等功能。本书将详细介绍不同类型的数字滤波器： 无限冲激响应（IIR）滤波器： 利用反馈机制，IIR滤波器可以用较少的阶数实现高阶的滤波效果，具有计算效率高的优点。我们将学习Butterworth、Chebyshev、Elliptic等经典IIR滤波器的设计原理和方法。 有限冲激响应（FIR）滤波器： FIR滤波器具有相位失真小的优点，稳定性也易于保证。我们将学习窗函数法、频率采样法、最优逼近法（如Parks-McClellan算法）等FIR滤波器设计方法。 自适应滤波器： 在许多实际应用中，信号的特性会随着时间发生变化，这时就需要使用能够根据输入信号自动调整自身参数的自适应滤波器。我们将介绍LMS（Least Mean Squares）算法等经典的自适应滤波原理及其在信号去噪、回声消除等领域的应用。 快速傅里叶变换（FFT）： 尽管DFT在理论上很重要，但直接计算DFT的复杂度较高。FFT算法是计算DFT的一种高效算法，极大地加速了频谱分析的过程，使得实时的信号处理成为可能。本书将详细介绍FFT算法的基本原理，如Cooley-Tukey算法，帮助读者理解其高效性的来源。 多速率信号处理： 在许多系统中，信号需要在不同的采样率之间进行转换，例如在通信系统中，信号可能需要在高采样率下进行处理，然后降采样到较低的采样率进行传输。本书将介绍升采样（upsampling）和降采样（downsampling）的基本原理，以及相关的滤波器设计和应用。 三、 实践出真知：数字信号处理的应用领域 理论知识的掌握最终要服务于实际应用。本书将通过丰富的实例，展示数字信号处理在各个领域的广泛应用，激发读者的学习兴趣和创新潜力。 通信系统： 从手机通信到无线网络，DSP是实现高效、可靠通信的基石。本书将探讨数字调制解调、信道编码、均衡等关键技术，以及DSP在其中的作用。 音频与语音处理： 语音识别、语音合成、音频压缩（如MP3）、降噪、混响等，都离不开DSP。我们将分析人耳的听觉特性，并介绍如何利用DSP技术对音频信号进行处理，实现各种逼真的音效和高效的音频压缩。 图像与视频处理： 图像增强、边缘检测、图像压缩、特征提取、视频编码等，都是DSP的重要应用领域。我们将介绍图像信号与一维信号的区别，并探讨二维离散傅里叶变换、滤波等在图像处理中的应用。 生物医学信号处理： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）、医学影像（如CT、MRI）等生物医学信号的分析和处理，对于疾病诊断和治疗至关重要。本书将介绍如何利用DSP技术从复杂的生物信号中提取有用的信息，提高诊断的准确性。 控制系统： 数字控制器在现代工业自动化、机器人技术、航空航天等领域扮演着核心角色。DSP技术为实现高精度、实时的控制提供了强大的支持。 雷达与声纳： 雷达和声纳系统利用信号的发射与接收来探测目标。DSP技术在信号的生成、处理、目标检测和跟踪等方面发挥着不可或缺的作用。 四、 学习方法与建议 掌握数字信号处理并非一日之功，需要理论与实践相结合，循序渐进。 扎实的数学功底： 信号与系统、线性代数、复变函数等数学知识是理解DSP理论的基础。 动手实践： 利用MATLAB、Python等编程语言，结合实际数据集进行仿真和实验，是检验和深化理解的有效途径。本书中的许多理论都将通过具体的计算示例来阐释，鼓励读者亲手复现这些计算过程。 融会贯通： DSP的各个分支并非孤立存在，它们之间相互关联，相互促进。要学会将所学知识融会贯通，形成完整的知识体系。 关注前沿： 数字信号处理技术发展迅速，不断有新的算法和应用涌现。保持对新知识的敏感性，关注相关领域的最新研究成果，是保持竞争力的关键。 结语 《数字信号处理》不仅仅是一门课程，更是理解现代科技运行机制的钥匙，是解锁无限创新可能性的工具。本书旨在为读者提供一个系统、深入的学习路径，帮助您从零开始，逐步掌握数字信号处理的核心理论、关键技术和广泛应用。无论您是计算机科学、电子工程、通信工程、自动化还是其他相关领域的学生或从业者，学习数字信号处理都将极大地提升您的专业能力和解决问题的能力，让您能够更深刻地理解并驾驭这个由信号构成的精彩世界。

评分☆☆☆☆☆

实验的引入，让我感受到了理论与实践的完美融合。 这本书最让我兴奋的部分，莫过于其精心设计的实验环节。在学习完每一个理论章节后，立刻就能找到与之对应的实验指导，这使得原本可能显得枯燥的理论学习瞬间变得生动有趣。我特别喜欢书中关于“FFT（快速傅里叶变换）应用”的实验，通过实际操作，我不仅理解了FFT的强大之处，更体会到了它在实际工程中的重要性。书中提供了详细的实验步骤和预期的结果，并鼓励读者根据自己的理解进行探索和创新。这种“做中学”的方式，比单纯地阅读教材效率高出太多。我记得在做滤波器设计实验时，最初遇到了一些困难，但对照书中的指导，一步步调试，最终成功搭建出了一个能够滤除噪声的滤波器，那一刻的成就感是难以言喻的。书中提供的实验平台选择也很丰富，既有基于MATLAB/Simulink的仿真，也有推荐使用Python进行编程实现，这让不同背景的学习者都能找到适合自己的方式。我尝试着用Python实现了其中一个信号重建的实验，代码清晰易懂，运行结果也与书中的预期一致。这种将理论知识转化为实际动手能力的过程，是任何纯理论书籍都无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

篇幅适中，内容详略得当，非常适合作为入门或进阶的参考。 在阅读和学习的过程中，我深切感受到这本书在篇幅控制和内容取舍上的精妙之处。它不像某些巨著那样包罗万象，信息量巨大到令人望而生畏；也不像某些过于简略的读物那样，将关键细节一笔带过，让人难以深入。这本书的长度恰到好处，既包含了数字信号处理领域最核心、最常用的知识点，又避免了过多冗余的细节。这种“详略得当”的风格，使得它无论是作为一本完整的学习教材，还是作为一本随时翻阅的参考书，都显得非常合适。对于初学者来说，它能提供一个扎实的基础，让他们能够快速入门，并对整个学科建立起清晰的认知。而对于已经有一定基础的学习者而言，这本书也能作为一本宝贵的参考，帮助他们巩固和深化对某些概念的理解，或者在遇到实际问题时，快速找到相关的理论指导。我经常会在遇到实际问题时，翻阅这本书的相关章节，往往能从中找到解决问题的灵感和方法。这种“按需查阅”的便捷性，也大大提升了它的实用价值。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅，被其严谨的结构和清晰的脉络深深吸引。 拿到这本书，首先映入眼帘的是其颇具分量的纸质和精美的装帧，这在快节奏的数字时代显得尤为可贵。打开目录，立刻被其章节安排的逻辑性所折服。从最基础的信号与系统概念入手，层层递进，逐步深入到傅里叶变换、Z变换、数字滤波器设计等核心内容。每一章节的标题都精准地概括了该部分的核心，让人一目了然。更令人惊喜的是，作者在每章开头都设置了“学习目标”和“本章概述”，这对于初学者而言无疑是极大的福音。它像一位经验丰富的老者，在你踏入未知领域前，为你指明方向，点亮灯塔。在阅读过程中，我发现作者的语言风格非常严谨，学术气息浓厚，但又不会过于晦涩难懂。许多概念的引入都伴随着深入浅出的解释，并辅以直观的类比，这极大地降低了理解门槛。即使是像离散傅里叶变换这样抽象的概念，也能通过作者的阐述，逐渐在脑海中形成清晰的图像。每当遇到难点，我会尝试去寻找书中相应的解释，通常都能获得豁然开朗的感受。这本书的“学习指导”部分也给我留下了深刻印象，它并非简单的习题集，而是将理论与实践紧密结合，引导读者通过动手实验来巩固所学知识。

评分☆☆☆☆☆

细节之处见真章，学习氛围的营造令人称赞。 这本书在细节处理上，也给我留下了深刻的印象。例如，在数学符号的运用上，作者始终保持一致性，避免了因符号混淆而产生的阅读障碍。图表的绘制也清晰美观，能够有效地辅助理解。更值得一提的是，这本书在“学习氛围”的营造上做得非常出色。作者在各个章节之间，通过一些过渡性的描述，巧妙地将各个知识点串联起来，形成一个有机的整体。这种“连点成线”的写作方式，让读者在学习的过程中，不会感到知识的割裂，而是能够体会到数字信号处理学科的系统性和整体性。书中还穿插了一些“思考题”和“拓展阅读”的建议，这些都极大地激发了我的学习兴趣和探索欲望。我尝试着去思考那些“思考题”，并根据“拓展阅读”的建议，去查找了一些相关的论文和资料，这使得我对数字信号处理的理解更加深入和全面。总而言之，这是一本能够真正引导读者“学会”而非仅仅“学到”的书籍，它在细节处的用心，最终汇聚成了整体上的优秀体验。

评分☆☆☆☆☆

深入研究，其对概念的阐述和例题的设计堪称典范。 随着学习的深入，我对这本书的敬意也油然而生。作者在讲解一些核心概念时，展现出了极高的专业水准和洞察力。例如，在讲解“采样定理”时，作者不仅给出了严谨的数学推导，还详细分析了欠采样和过采样的后果，并引用了实际的图像模糊和混叠失真的例子，让读者直观地感受到定理的重要性。书中对于“Z变换”的讲解也尤为精彩，它不仅仅停留在数学工具的层面，更深入地探讨了Z变换在分析离散时间系统稳定性、频率响应等方面的关键作用。我特别欣赏作者在例题设计上的独到之处。每一道例题都紧密围绕所学知识点，难度适中，解题过程详细而透彻。更重要的是，许多例题都包含了对解题思路的剖析，以及对结果的深入解读，这帮助我不仅仅是学会了“怎么做”，更是理解了“为什么这么做”。这对于培养独立解决问题的能力至关重要。我曾多次尝试自己先做一遍例题，然后再对照书中的解答，这种对比学习的方式，极大地提升了我对知识的掌握程度。