數字信號處理——基於計算機的方法(第四版)(英文改編版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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米特拉 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 計算機方法
• 第四版
• 英文改編版
• DSP
• 算法
• MATLAB
• 通信
• 圖像處理

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121145971

商品編碼：29725952378

包裝：平裝

齣版時間：2011-10-01

基本信息

書名：數字信號處理——基於計算機的方法(第四版)(英文改編版)

定價：69.00元

作者：米特拉

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2011-10-01

ISBN：9787121145971

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.840kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書是在數字信號領域的經典教材Digital Signal Processing: A Computer-BasedApproach, FourthEdition的基礎上改編而成的，內容涵蓋瞭信號與信號處理、時域中的離散時間信號統、頻域中的離散時間信號、離散時間係統、有限長離散變換、z變換、變換域中的LTI離散時間係統、數字濾波器結構、IIR數字濾波器設計、FIR數字濾波器設計、DSP算法實現等方麵。本書的特點是，在講解上述內容的同時，給齣瞭大量簡單而實用的例子，並用MATLAB程序進行瞭驗證，同時提供瞭大量的高質量習題和仿真練習。

目錄

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Table of Contents
1 Signals and Signal Processing
　1.1 Characterization and Classification of Signals
　1.2 Typical Signal Processing Operations
　1.3 Examples of Typical Signals
　1.4 Typical Signal Processing Applications
　1.5 Why Digital Signal Processing
2 Discrete-Time Signals in the Time Domain
　2.1 Time-Domain Representation
　2.2 Operations on Sequences
　2.3 Operations on Finite-Length Sequences
　2.4 Typical Sequences and Sequence Representation
　2.5 The Sampling Process
　2.6 Correlation of Signals
　2.7 Random Signals
　2.8 Summary
　2.9 Problems
　2.10 MATLAB Exercises
3 Discrete-Time Signals in the Frequency Domain
　3.1 The Continuous-Time Fourier Transform
　3.2 The Discrete-Time Fourier Transform
　3.3 Discrete-Time Fourier Transform Theorems
　3.4 Energy Density Spectrum of a Discrete-Time Sequence
　3.5 Band-Limited Discrete-Time Signals
　3.6 DTFT Computation Using MATLAB
　3.7 The Unwrapped Phase Function
　3.8 Digital Processing of Continuous-Time Signals
　3.9 Sampling of Bandpass Signals
　3.10 Effect of Sample-and-Hold Operation
　3.11 Summary
　3.12 Problems
　3.13 MATLAB Exercises
4 Discrete-Time Systems
　4.1 Discrete-Time System Examples
　4.2 Classification of Discrete-Time Systems
　4.3 Impulse and Step Responses
　4.4 Time-Domain Characterization of LTI Discrete-TimeSystems
　4.5 Simple Interconnection Schemes
　4.6 Finite-Dimensional LTI Discrete-Time Systems
　4.7 Classification of LTI Discrete-Time Systems
　4.8 Frequency-Domain Representations of LTI Discrete-TimeSystems
　4.9 Phase and Group Delays
　4.10 Summary
　4.11 Problems
　4.12 MATLAB Exercises
5 Finite-Length Discrete Transforms
　5.1 Orthogonal Transforms
　5.2 The Discrete Fourier Transform
　5.3 Relation Between the DTFT and the DFT and Their Inverses
　5.4 Circular Convolution
　5.5 Classifications of Finite-Length Sequences
　5.6 DFT Symmetry Relations
　5.7 Discrete Fourier Transform Theorems
　5.8 Fourier-Domain Filtering
　5.9 Computation of the DFT of Real Sequences
　5.10 Linear Convolution Using the DFT
　5.11 Summary
　5.12 Problems
　5.13 MATLAB Exercises
6 z-Transform
　6.1 Definition
　6.2 Rational z-Transforms
　6.3 Region of Convergence of a Rational z-Transform
　6.4 The Inverse z-Transform
　6.5 z-Transform Theorems
　6.6 Computation of the Convolution Sum of Finite-LengthSequences
　6.7 The Transfer Function
　6.8 Summary
　6.9 Problems
　6.10 MATLAB Exercises
7 LTI Discrete-Time Systems in the Transform Domain
　7.1 Transfer Function Classification Based on MagnitudeCharacteristics
　7.2 Transfer Function Classification Based on PhaseCharacteristics
　7.3 Types of Linear-Phase FIR Transfer Functions
　7.4 Simple Digital Filters
　7.5 Inverse Systems
　7.6 Summary
　7.7 Problems
　7.8 MATLAB Exercises
8 Digital Filter Structures
　8.1 Block Diagram Representation
　8.2 Equivalent Structures
　8.3 Basic FIR Digital Filter Structures
　8.4 Basic IIR Digital Filter Structures
　8.5 Realization of Basic Structures Using MATLAB
　8.6 Allpass Filters
　8.7 IIR Tapped Cascaded Lattice Structures
　8.8 FIR Cascaded Lattice Structures
　8.9 Summary
　8.10 Problems
　8.11 MATLAB Exercises
9 IIR Digital Filter Design
　9.1 Preliminary Considerations
　9.2 Bilinear TransformationMethod of IIR Filter Design
　9.3 Design of Lowpass IIR Digital Filters
　9.4 Design of Highpass, Bandpass, and Bandstop IIR DigitalFilters
　9.5 Spectral Transformations of IIR Filters
　9.6 IIR Digital Filter Design Using MATLAB
　9.7 Summary
　9.8 Problems
　9.9 MATLAB Exercises
10 FIR Digital Filter Design
　10.1 Preliminary Considerations
　10.2 FIR Filter Design Based on Windowed Fourier Series
　10.3 Computer-Aided Design of Equiripple Linear-Phase FIRFilters
　10.4 Design of Minimum-Phase FIR Filters
　10.5 FIR Digital Filter Design Using MATLAB
　10.6 Summary
　10.7 Problems
　10.8 MATLAB Exercises
11 DSP Algorithm Implementation
　11.1 Basic Issues
　11.2 Structure Simulation and Verification Using MATLAB
　11.3 Computation of the Discrete Fourier Transform
　11.4 Fast DFT Algorithms Based on Index Mapping
　11.5 DFT and IDFT Computation Using MATLAB
　11.6 Sliding Discrete Fourier Transform
　11.7 DFT Computation over a Narrow Frequency Band
　11.8 Summary
　11.9 Problems
　11.10 MATLAB Exercises
A Analog Lowpass Filter Design
　A.1 Analog Filter Specifications
　A.2 Butterworth Approximation
　A.3 Chebyshev Approximation
　A.4 Elliptic Approximation
　A.5 Linear-Phase Approximation
　A.6 Analog Filter Design Using MATLAB
　A.7 Analog Lowpass Filter Design Examples
　A.8 A Comparison of the Filter Types
　A.9 Anti-Aliasing Filter Design
　A.10 Reconstruction Filter Design
B Design of Analog Highpass, Bandpass, and Bandstop Filters
　B.1 Analog Highpass Filter Design
　B.2 Analog Bandpass Filter Design
　B.3 Analog Bandstop Filter Design
Bibliography

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理——基於計算機的方法》（第四版）（英文改編版） 內容簡介 本書是一部關於數字信號處理（DSP）的權威性著作，尤其側重於其在計算機科學與工程領域的應用。本書第四版在繼承前幾版經典理論和方法的基礎上，緊跟時代發展，融入瞭最新的技術進展和計算工具，為讀者提供瞭一個全麵、深入且實用的學習平颱。本書不僅為初學者構建堅實的理論基礎，也為DSP領域的專業人士提供前沿的知識和實用的解決方案。 核心內容概覽 本書係統地講解瞭數字信號處理的各個核心環節，從最基礎的信號采樣、量化，到復雜的濾波器設計、變換分析，再到高效的算法實現與應用。其獨特之處在於，始終強調“基於計算機的方法”，意味著每一項理論知識都與具體的計算實現緊密結閤，鼓勵讀者通過編程實踐來理解和掌握DSP技術。 第一部分：基礎理論與數學工具 信號與係統概述： 本部分首先介紹連續時間信號和離散時間信號的基本概念，包括信號的分類（周期、非周期、能量、功率信號等）以及基本信號（衝激信號、單位階躍信號、指數信號、正弦信號等）的性質。同時，深入探討綫性時不變（LTI）係統，這是DSP領域的核心模型。通過捲積運算，係統地闡述瞭LTI係統的輸入-輸齣關係，並引入瞭係統函數和係統頻率響應等重要概念，為後續的分析打下堅實基礎。 傅裏葉分析： 傅裏葉分析是理解信號頻譜特性的關鍵工具。本書詳細介紹瞭連續時間傅裏葉變換（CTFT）、離散時間傅裏葉變換（DTFT）以及離散傅裏葉變換（DFT）。讀者將學習如何將信號分解為其頻譜成分，從而揭示信號的頻率域信息。特彆地，DFT及其高效算法——快速傅裏葉變換（FFT）——在計算機實現中至關重要，本書將詳盡介紹其理論基礎、計算流程以及在信號分析中的廣泛應用。 Z變換： Z變換是離散時間LTI係統分析的重要數學工具，它將時域的差分方程轉化為代數方程，極大地簡化瞭係統的分析和設計。本書深入講解瞭Z變換的定義、收斂域、性質，並將其與DTFT聯係起來。通過Z變換，可以方便地分析係統的穩定性、因果性以及頻率響應，為後續的濾波器設計提供瞭理論依據。 第二部分：數字濾波器的設計與實現 數字濾波器概述： 濾波器是DSP中最核心的應用之一，用於選擇性地保留或抑製信號的某些頻率分量。本書詳細介紹瞭數字濾波器的基本概念、分類（無限衝激響應IIR濾波器和有限衝激響應FIR濾波器），以及其在信號去噪、均衡、增強等方麵的作用。 無限衝激響應（IIR）濾波器設計： IIR濾波器以其高效率和較低的階數而著稱。本書將介紹幾種經典的IIR濾波器設計方法，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）I型和II型、以及橢圓（Elliptic）濾波器。讀者將學習如何根據給定的幅度響應規範（如通帶、阻帶、截止頻率、衰減度等）來確定濾波器係數。此外，本書還將探討從模擬濾波器原型到數字濾波器的轉換方法，如脈衝不變法和雙綫性變換法，並分析這些方法的優缺點。 有限衝激響應（FIR）濾波器設計： FIR濾波器以其綫性相位和穩定性而著稱，在許多對相位失真敏感的應用中具有優勢。本書將詳細介紹幾種主流的FIR濾波器設計方法，包括窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。讀者將學習如何選擇閤適的窗函數以在阻帶衰減和過渡帶寬度之間取得平衡，以及如何通過頻率采樣點來精確控製濾波器的頻率響應。 濾波器實現： 除瞭濾波器設計，本書還重點介紹瞭數字濾波器的實現方法，包括直接型、級聯型、並聯型等結構。讀者將理解不同結構在計算復雜度、數值穩定性以及硬件實現方麵的差異，並學習如何選擇最適閤特定應用的實現方式。 第三部分：變換域分析與處理 傅裏葉變換的深入應用： 本部分將深入探討傅裏葉變換在信號分析中的更多應用，包括功率譜密度估計、相關分析、互相關分析等。讀者將學習如何利用傅裏葉變換來理解信號的周期性、統計特性以及信號之間的相似性。 短時傅裏葉變換（STFT）和時頻分析： 對於非平穩信號，傳統的傅裏葉變換無法提供時域和頻域同時的信息。本書將介紹短時傅裏葉變換（STFT），它通過在不同時間窗口上進行傅裏葉變換來捕捉信號隨時間變化的頻率特性，從而實現初步的時頻分析。在此基礎上，本書還將介紹更先進的時頻分析技術（視具體版本而定，可能包含小波變換等），幫助讀者理解信號在時間和頻率兩個維度上的動態變化。 Walsh-Hadamard變換、離散餘弦變換（DCT）等： 除瞭傅裏葉變換，本書還會介紹其他重要的變換，如Walsh-Hadamard變換和離散餘弦變換（DCT）。Walsh-Hadamard變換在某些特定應用中（如圖像處理）比傅裏葉變換更高效。DCT在音頻和視頻壓縮（如JPEG、MP3）中扮演著核心角色，本書將介紹其基本原理和應用。 第四部分：高級主題與應用 多速率信號處理： 本部分將探討信號采樣率的變化對信號處理的影響，以及如何有效地進行升采樣和降采樣，以適應不同數據率的處理需求。這在通信係統、音頻處理等領域至關重要。 自適應信號處理： 自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整其參數，以實現最佳的濾波性能。本書將介紹自適應濾波器的基本原理，以及一些經典的自適應算法，如最小均方（LMS）算法及其變種。這些算法在噪聲消除、信道均衡、迴聲消除等應用中具有廣泛的應用。 譜估計： 當信號的統計特性未知時，如何準確地估計信號的功率譜密度（PSD）是一個重要的問題。本書將介紹多種譜估計方法，包括非參數方法（如周期圖法、Welch法）和參數方法（如AR模型、MA模型、ARMA模型）。讀者將學習這些方法的原理、優缺點以及在不同場景下的適用性。 數字信號處理的應用案例： 為瞭幫助讀者更好地理解理論知識的實際應用，本書將穿插大量具體的應用案例，涵蓋但不限於： 通信係統： 調製解調、信道編碼、均衡等。 音頻處理： 音頻壓縮、語音識彆、音頻增強、效果處理等。 圖像與視頻處理： 圖像去噪、邊緣檢測、圖像壓縮、運動估計等。 生物醫學信號處理： 心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）信號分析等。 控製係統： 數字控製器設計等。 本書特色與教學理念 計算導嚮： 本書最大的特色在於其“基於計算機的方法”。每一章節都將理論推導與實際的計算實現緊密結閤。讀者將被鼓勵使用MATLAB、Python（配閤NumPy、SciPy、Matplotlib等庫）或其他編程語言來實現DSP算法，並通過仿真來驗證理論。 循序漸進的結構： 全書內容組織嚴謹，從基礎概念逐步深入到高級主題，邏輯清晰，便於讀者係統學習。 豐富的例題與習題： 書中包含大量的例題，通過具體的數值計算和代碼實現來加深讀者對概念的理解。每章末尾都配有精心設計的習題，幫助讀者鞏固所學知識，並提升解決實際問題的能力。 理論與實踐的平衡： 本書在提供堅實理論基礎的同時，也非常注重培養讀者的實踐能力。通過動手編程，讀者能夠更深刻地理解DSP算法的內在機製，並能將其應用於實際工程問題。 適應現代工程需求： 隨著計算機技術的飛速發展，DSP的應用領域日益廣泛，對專業人纔的需求也越來越大。本書旨在培養具備紮實理論功底和強大實踐能力的新一代DSP工程師和研究人員。 目標讀者 本書適閤以下讀者群體： 大學本科生和研究生： 學習電子工程、通信工程、計算機科學、自動化等相關專業的學生，作為數字信號處理課程的教材或參考書。 工程師和從業人員： 希望係統學習或更新DSP知識，並將其應用於實際工作的工程師，包括通信工程師、嵌入式係統工程師、軟件工程師、算法工程師等。 研究人員： 在DSP及相關領域進行研究的學者和科研人員。 對數字信號處理感興趣的自學者： 具備一定數學和編程基礎，希望深入瞭解DSP技術的個人。 總結 《數字信號處理——基於計算機的方法》（第四版）（英文改編版）是一本集理論性、實踐性和前瞻性於一體的經典教材。它為讀者提供瞭一個全麵、深入且易於掌握的數字信號處理學習路徑，幫助讀者掌握現代工程領域所需的核心技能。通過本書的學習，讀者不僅能理解DSP的精妙之處，更能將其轉化為解決實際問題的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

閱讀體驗上，這本書最大的亮點或許是它對“理解”而非“記憶”的強調。我發現，很多教材在介紹諸如維納濾波或者卡爾曼濾波這類高級主題時，往往會直接甩齣一個復雜的矩陣方程，然後讓你硬著頭皮去接受它。但這本書不同，它會先用一個非常具體的物理場景或通信問題來鋪墊，讓你充分感受到“為什麼我們需要這個工具”。比如在講解譜估計時，它花瞭很大篇幅去對比瞭經典方法和現代方法之間的優劣，清晰地指齣瞭每種方法的局限性。這種由問題驅動的學習路徑，極大地增強瞭我的學習興趣和主動性。我記得有一部分內容專門討論瞭在非理想條件下（比如噪聲模型不準確或者信道發生變化時）算法的魯棒性問題。這一點在理論推導中往往被忽略，但在實際工程中卻是決定成敗的關鍵。這本書沒有避開這些“髒活纍活”，反而將其作為重點來分析，這體現瞭作者對工程實踐的深刻洞察力。讀完這一部分，我感覺自己的思維模式都得到瞭提升，不再滿足於教科書上的“理想模型”，而是開始主動思考現實世界中的各種不確定性因素對係統性能的影響。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本書的時候，一度被它龐大的篇幅嚇退瞭。但當我真正沉下心去啃的時候，纔發現它的編排邏輯簡直是教科書級彆的典範。它不像有些專業書那樣，把所有難度都堆在前麵，讓人望而卻步。這本書的結構非常平滑，是典型的“循序漸進”式教學。從最基本的采樣和量化開始，每往後推進一章，都會自然而然地引齣下一個更復雜的主題，前後呼應得天衣無縫。我特彆欣賞它在講解算法實現時的那種務實態度。很多理論書籍隻停留在數學層麵，但這本書會告訴你，在實際的芯片或處理器上，這些理論該如何用有限的資源和精度去高效地實現。舉個例子，關於FFT的實現，它不僅講瞭算法的原理，還深入討論瞭數據重排、流水綫優化等方麵的問題，這對於那些需要進行嵌入式係統開發的人來說，簡直是如獲至寶。書中的圖錶繪製得非常清晰，那些復雜的信號流程圖和性能對比圖，基本上看一眼就能明白作者想錶達的意思，省去瞭我大量來迴翻閱公式和文字解釋的時間。對我個人而言，它不僅僅是一本參考書，更像是那位嚴謹的導師，總能在關鍵時刻，用最清晰的路徑指引我走齣迷霧。

評分☆☆☆☆☆

如果要用一個詞來概括這本書的精髓，那就是“深度與廣度的完美平衡”。對於一個長期從事相關領域工作的人來說，我們需要的不是那種隻停留在錶麵概念的泛泛之談，而是能經得起推敲的、具有深度鑽研價值的內容。這本書恰好滿足瞭這種需求。它在介紹基礎概念時毫不含糊，提供瞭足夠的數學背景支撐，確保讀者能夠追溯到一切的源頭；而在涉及到前沿課題時，它又非常前瞻性地引入瞭最新的研究方嚮和挑戰，讓你知道這個領域的發展脈絡。我特彆喜歡其中關於特定應用場景的案例分析，這些案例不是那種虛構的“你好，世界”級彆的例子，而是真實世界中，某個具體係統麵臨的性能瓶頸，以及如何運用書中學到的工具去優化它。這些實戰性的分析，讓我感覺自己手中的知識不再是冰冷的理論，而是可以驅動實際工程進步的強大引擎。總而言之，這本書的閱讀過程，與其說是學習，不如說是一次係統而徹底的“內功修煉”，對於任何想在該領域紮下深根的人來說，這本書都是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

哎呀，最近在琢磨一個老項目，翻箱倒櫃找到瞭手頭這本厚厚的工具書，雖然書名我這裏就不提瞭，但光看這裝幀和頁數，就知道裏麵裝瞭多少乾貨。這本書簡直就是一本通往“數字江湖”的武功秘籍，尤其是對於我們這些常年跟各種波形圖、頻譜圖打交道的人來說。我印象最深的是它對基礎理論的闡述，絕不是那種乾巴巴的公式堆砌，而是用一種非常直觀的方式，讓你一下子就能抓住問題的核心。比如講到傅裏葉變換的推導過程，作者簡直像一位耐心的老教授，一步一步地幫你把那些看似玄奧的數學概念剝開、揉碎，直到你恍然大悟。我記得有那麼一章，專門講解瞭各種濾波器的設計準則，我以前總是靠背誦參數來應急，但讀瞭這一遍後，我纔真正理解瞭為什麼我要選擇巴特沃斯而不是切比雪夫，那感覺就像從隻能照著菜譜做菜的廚房新手，一下子升級成瞭能根據食材特性自由發揮的大廚。它對實踐的指導意義也是沒得說的，書中穿插的那些小案例和思考題，總能精準地戳中你在實際工程中遇到的痛點，讀完之後，總覺得手上仿佛多瞭一把精密的工具鉗，隨時可以去修補那些之前束手無策的係統漏洞。這本書的價值，就在於它構建瞭一個堅實而靈活的知識框架，讓你在麵對新問題時，不是去死摳某個特定算法的細節，而是能夠迅速找到解決方案的理論支撐點。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常嚴謹、精準，但又保持瞭一種恰到好處的學術幽默感。雖然是麵嚮專業讀者的，但它的行文邏輯非常流暢，沒有那種晦澀難懂的術語堆砌感。作者似乎深知讀者在學習過程中的睏惑點，總能在關鍵轉摺處給齣精妙的總結和類比。我尤其欣賞它在處理不同理論體係交叉融閤時的錶現。在數字信號處理領域，很多技術都橫跨瞭統計學、控製論和信息論，這本書的神奇之處在於，它能將這些看似獨立的知識點，用一條清晰的“數字處理”主綫串聯起來，讓讀者明白這些技術是如何相互藉鑒、共同發展的。比如，當討論到盲源分離問題時，它不僅僅是給齣瞭一個算法流程，而是深入剖析瞭底層假設是如何影響最終分離效果的。這種深度的剖析，讓我對整個信號處理領域的全貌有瞭更宏大的把握，感覺自己站在瞭一個更高的維度去審視這些技術。它教會我的不是“如何計算”，而是“為什麼要這麼計算”，這種思維層麵的提升，是任何速成手冊都無法比擬的。