 
			 
				*经典教材。
*大量MATLAB实例。
*结合日常应用。
本书是数字信号领域的经典教材Digital Signal Processing:A Computer-Based Approach,Fourth Edition的英文改编版,内容涵盖了信号与信号处理、时域中的离散时间信号、频域中的离散时间信号、离散时间系统、有限长离散变换、z变换、变换域中的LTI离散时间系统、数字滤波器结构、IIR数字滤波器设计、FIR数字滤波器设计、DSP算法实现等方面。本书的特点是,在讲解上述内容的同时,给出了大量简单而实用的例子,并用MATLAB程序进行了验证,同时提供了大量的高质量习题和仿真练习。
Sanjit K. Mitra:美国南加州大学洛杉矶分校谢明电气工程学系的Stephen和Etta Varra教授,加州大学圣?巴巴拉分校电气与计算机工程系研究员。分别于1960年和1962年获得加州大学伯克利分校电气工程专业硕士学位和博士学位。曾以不同身份为IEEE服务,包括1986年IEEE电路与系统学会主席,1996年至1999年IEEE信号处理学会主席团成员。他在模拟与数字信号处理、图像处理领域发表了660多篇论文,出版了12本图书,并拥有5项专利。
Sanjit K. Mitra:美国南加州大学洛杉矶分校谢明电气工程学系的Stephen和Etta Varra教授,加州大学圣?巴巴拉分校电气与计算机工程系研究员。分别于1960年和1962年获得加州大学伯克利分校电气工程专业硕士学位和博士学位。曾以不同身份为IEEE服务,包括1986年IEEE电路与系统学会主席,1996年至1999年IEEE信号处理学会主席团成员。他在模拟与数字信号处理、图像处理领域发表了660多篇论文,出版了12本图书,并拥有5项专利。
Table of Contents
1 Signals and Signal Processing 1
1.1 Characterization and Classification of Signals 1
1.2 Typical Signal Processing Operations 4
1.3 Examples of Typical Signals 13
1.4 Typical Signal Processing Applications 21
1.5 Why Digital Signal Processing? 29
2 Discrete-Time Signals in the Time Domain 33
2.1 Time-Domain Representation 34
2.2 Operations on Sequences 38
2.3 Operations on Finite-Length Sequences 47
2.4 Typical Sequences and Sequence Representation 54
2.5 The Sampling Process 64
2.6 Correlation of Signals 66
2.7 Random Signals 72
2.8 Summary 73
2.9 Problems 73
2.10 MATLAB Exercises 79
3 Discrete-Time Signals in the Frequency Domain 81
3.1 The Continuous-Time Fourier Transform 81
3.2 The Discrete-Time Fourier Transform 86
3.3 Discrete-Time Fourier Transform Theorems 97
3.4 Energy Density Spectrum of a Discrete-Time Sequence 103
3.5 Band-Limited Discrete-Time Signals 104
3.6 DTFT Computation Using MATLAB 105
3.7 The Unwrapped Phase Function 105
3.8 Digital Processing of Continuous-Time Signals 107
3.9 Sampling of Bandpass Signals 121
3.10 Effect of Sample-and-Hold Operation 123
3.11 Summary 124
3.12 Problems 125
3.13 MATLAB Exercises 134
4 Discrete-Time Systems 135
4.1 Discrete-Time System Examples 135
4.2 Classification of Discrete-Time Systems 141
4.3 Impulse and Step Responses 145
4.4 Time-Domain Characterization of LTI Discrete-Time Systems 146
4.5 Simple Interconnection Schemes 153
4.6 Finite-Dimensional LTI Discrete-Time Systems 156
4.7 Classification of LTI Discrete-Time Systems 164
4.8 Frequency-Domain Representations of LTI Discrete-Time Systems 167
4.9 Phase and Group Delays 174
4.10 Summary 178
4.11 Problems 179
4.12 MATLAB Exercises 187
5 Finite-Length Discrete Transforms 188
5.1 Orthogonal Transforms 188
5.2 The Discrete Fourier Transform 190
5.3 Relation Between the DTFT and the DFT and Their Inverses 194
5.4 Circular Convolution 200
5.5 Classifications of Finite-Length Sequences 205
5.6 DFT Symmetry Relations 210
5.7 Discrete Fourier Transform Theorems 213
5.8 Fourier-Domain Filtering 219
5.9 Computation of the DFT of Real Sequences 221
5.10 Linear Convolution Using the DFT 223
5.11 Summary 234
5.12 Problems 234
5.13 MATLAB Exercises 247
6 z-Transform 249
6.1 Definition 249
6.2 Rational z-Transforms 253
6.3 Region of Convergence of a Rational z-Transform 255
6.4 The Inverse z-Transform 261
6.5 z-Transform Theorems 269
6.6 Computation of the Convolution Sum of Finite-Length Sequences 277
6.7 The Transfer Function 280
6.8 Summary 292
6.9 Problems 292
6.10 MATLAB Exercises 304
7 LTI Discrete-Time Systems in the Transform Domain 305
7.1 Transfer Function Classification Based on Magnitude Characteristics 305
7.2 Transfer Function Classification Based on Phase Characteristics 314
7.3 Types of Linear-Phase FIR Transfer Functions 321
7.4 Simple Digital Filters 332
7.5 Inverse Systems 349
7.6 Summary 353
7.7 Problems 354
7.8 MATLAB Exercises 368
8 Digital Filter Structures 371
8.1 Block Diagram Representation 372
8.2 Equivalent Structures 375
8.3 Basic FIR Digital Filter Structures 376
8.4 Basic IIR Digital Filter Structures 381
8.5 Realization of Basic Structures Using MATLAB 387
8.6 Allpass Filters 390
8.7 IIR Tapped Cascaded Lattice Structures 399
8.8 FIR Cascaded Lattice Structures 404
8.9 Summary 409
8.10 Problems 410
8.11 MATLAB Exercises 423
9 IIR Digital Filter Design 425
9.1 Preliminary Considerations 425
9.2 Bilinear TransformationMethod of IIR Filter Design 430
9.3 Design of Lowpass IIR Digital Filters 435
9.4 Design of Highpass, Bandpass, and Bandstop IIR Digital Filters 437
9.5 Spectral Transformations of IIR Filters 441
9.6 IIR Digital Filter Design Using MATLAB 448
9.7 Summary 451
9.8 Problems 451
9.9 MATLAB Exercises 457
10 FIR Digital Filter Design 459
10.1 Preliminary Considerations 459
10.2 FIR Filter Design Based on Windowed Fourier Series 463
10.3 Computer-Aided Design of Equiripple Linear-Phase FIR Filters 478
10.4 Design of Minimum-Phase FIR Filters 487
10.5 FIR Digital Filter Design Using MATLAB 488
10.6 Summary 504
10.7 Problems 505
10.8 MATLAB Exercises 512
11 DSP Algorithm Implementation 516
11.1 Basic Issues 516
11.2 Structure Simulation and Verification Using MATLAB 527
11.3 Computation of the Discrete Fourier Transform 534
11.4 Fast DFT Algorithms Based on Index Mapping 549
11.5 DFT and IDFT Computation Using MATLAB 557
11.6 Sliding Discrete Fourier Transform 559
11.7 DFT Computation over a Narrow Frequency Band 559
11.8 Summary 564
11.9 Problems 564
11.10 MATLAB Exercises 572
A Analog Lowpass Filter Design 575
A.1 Analog Filter Specifications 575
A.2 Butterworth Approximation 577
A.3 Chebyshev Approximation 579
A.4 Elliptic Approximation 582
A.5 Linear-Phase Approximation 583
A.6 Analog Filter Design Using MATLAB 584
A.7 Analog Lowpass Filter Design Examples 587
A.8 A Comparison of the Filter Types 589
A.9 Anti-Aliasing Filter Design 592
A.10 Reconstruction Filter Design 594
B Design of Analog Highpass, Bandpass, and Bandstop Filters 599
B.1 Analog Highpass Filter Design 599
B.2 Analog Bandpass Filter Design 601
B.3 Analog Bandstop Filter Design 604
Bibliography 605
改编者序
自教育部于2001年出台《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》以来,双语教学工作在许多高校开展起来,尽管对于双语教学的意义、效果的讨论一直没有中断过,但发展现状表明双语教学仍在较为迅速地发展。 不同院校开展双语教学的层次不同,最基本的要求是采用原版教材,主要是学习国外先进的教学思想,科学技术和语言文化;由于文化传统、教学体系的差异,原版教材与我国教学体系和教学习惯的矛盾是存在的。 “数字信号处理”是开展双语教学较早、较为普及的课程,很多学校都选择了Sanjit K. Mitra 编写的本书第二版的影印版作为课本。Mitra 博士是国际著名的信号处理专家、 IEEE 电路与系统学会的主席和多家国际著名学术刊物的编委,他的教材不仅详细介绍了数字信号处理的经典内容,也介绍了许多数字信号处理的最新发展及应用实例,是理论与实践结合的典范。书中有大量的例题、高质量的练习题和上机仿真作业,并用 MATLAB 来演示结果。该教材在美国加州大学、哥伦比亚大学、明尼苏达大学等著名大学使用,销量大。 原版教材的内容叙述非常详尽,实践性强,使得原版书通常很厚,容量是国内自编教材的几倍。国内的高校数字信号处理课程基本是一个学期完成的,因此在实际的教学过程中,教材的1/3内容基本不涉及。由于国内双语教学的开展还没有系统化,学生的英文水平也有较大差异,造成了学生的学习负担加重。因此,对原版教材进行改编,以适应国内课程内容及教学改革的要求,都是一件有意义的工作。 该书第三版出版后,电子工业出版社委托我进行了改编,取得了较好的效果。第四版与第三版相比,作者根据教师与学生的反馈意见,进行了较大的改动与修订;为此,电子工业出版社继续委托我对此书进行了改编。 在改编教材的过程中,主要考虑是在保证教学内容的前提下,压缩教材的篇幅,减轻学生的学习负担;同时兼顾到不同院校的具体教学大纲,尽可能使选择的内容覆盖中文数字信号处理的内容。与原版教材相比,改动如下:删除了1.4.1节、4.8.5节和4.8.6节、5.11节至5.14节、7.4.5节、7.5节、7.7节至7.9节、8.7节、8.9.2节、8.10节至8.12节、9.7节、10.6节、11.8节和11.9节,第12章全部、第13章全部、第14章全部、附录C。教材的编排仍沿用原版教材的体系,仅对删除相关内容后的全书进行了标题序号调整、引用调整等。 原书附带光盘一张,为降低图书成本,改编后的本书,其光盘内容放在华信教育资料网上。
阔永红
这本《数字信号处理:基于计算机的方法(第四版 英文版)》真是让人眼前一亮,尤其是对于我这种刚入门不久,又想深入理解背后原理的读者来说。我一直在寻找一本能够将理论知识与实际应用紧密结合的书籍,而这本书恰恰做到了这一点。它的内容组织得非常清晰,从最基础的采样定理、离散傅里叶变换开始,一步步引导读者深入到更复杂的滤波设计、自适应滤波等主题。我尤其欣赏书中对算法实现的详细讲解,它不仅仅给出了公式,还提供了伪代码和实际的编程示例,这对于我这种动手能力比较弱,更倾向于通过实践来巩固知识的人来说,简直是福音。每次遇到抽象的概念,我都能找到书中对应的代码实现,通过运行和调试,直观地理解算法的工作流程和参数对结果的影响。而且,书中提供的练习题也是精心设计的,既有巩固基础的,也有拓展思维的,完成这些题目,我感觉自己的DSP功底扎实了不少。这本书的插图和图表也做得非常出色,能够有效地辅助理解,避免了枯燥的文字堆砌。总而言之,这本书是一本集理论深度、实践指导和学习趣味性于一体的优秀教材,强烈推荐给所有希望在数字信号处理领域有所建树的同学和工程师。
评分对于我这样对算法和计算效率有着极高要求的读者来说,《数字信号处理:基于计算机的方法(第四版 英文版)》无疑是一本教科书级别的参考。这本书最大的亮点在于其对“基于计算机的方法”的深刻诠释,它不仅仅停留在理论层面,而是将大量的算法实现细节和计算优化技巧融入其中。我尤其欣赏书中关于数字滤波器设计章节的详尽论述,它不仅介绍了FIR和IIR滤波器的理论基础,还详细讲解了各种设计算法,如窗函数法、频率采样法、SPURIOUS法等,并且给出了它们在计算复杂度、实现难度和性能上的权衡。更重要的是,书中还提供了如何利用MATLAB等工具对这些滤波器进行仿真和优化,以及如何在资源受限的嵌入式平台上高效实现的指导。这对于我从事的信号处理算法开发工作来说,具有直接的指导意义。此外,书中关于谱估计的章节也让我受益匪浅,它全面介绍了经典谱估计和现代谱估计方法,并深入分析了它们的优缺点以及适用场景,这有助于我在实际项目中根据数据的特性选择最合适的谱估计方法,从而获得更准确的信号分析结果。这本书的深度和广度都达到了一个非常高的水平,是每一个在DSP领域深耕的工程师和研究人员不可或缺的参考书。
评分作为一名有一定DSP基础的从业者,我一直对第四版的更新内容充满期待。《数字信号处理:基于计算机的方法》这本书在我之前的学习生涯中就扮演了重要的角色,第四版在保持原有的精髓的基础上,进行了很多与时俱进的更新,这让我感到非常欣喜。我注意到书中加入了更多关于现代DSP技术的内容,比如针对嵌入式系统的优化策略,以及对一些新兴应用领域的探讨,这对于我更新知识体系,跟上行业发展非常有帮助。特别是关于机器学习在DSP中的应用,这本书有了更深入的阐述,它展示了如何利用机器学习技术来解决传统DSP难以处理的一些复杂问题,例如非线性系统辨识和异常检测。书中提供的案例分析,结合了深度学习模型在信号分析中的具体实现,让我看到了未来DSP发展的新方向。此外,新版在某些算法的解释上也更加精炼和高效,例如在介绍自适应滤波器的收敛性分析时,引入了更现代的数学工具,使得论证过程更为严谨。这本书不仅仅是一本教材,更是一本能够引导你探索前沿技术的“指南针”,它让我重新审视了DSP的边界,并激发了我不断学习和创新的动力。
评分要说这本书最吸引我的地方,那绝对是它那种“寓教于乐”的设计理念。《数字信号处理:基于计算机的方法(第四版 英文版)》并不是一本枯燥乏味的理论堆砌,而更像是一位经验丰富的导师,耐心而细致地引领你一步步探索数字信号处理的奇妙世界。我特别喜欢它在讲解每一个概念时,都会先给出一个直观的例子,然后才引入相应的数学公式。比如,在讲解滤波器时,它不会上来就抛出一堆低通、高通、带通的定义,而是会先用一个例子,比如“我们想过滤掉收音机里的杂音,只保留清晰的音乐信号”,然后才引出低通滤波器的工作原理。这种从实际问题出发,再回归理论解释的方式,让抽象的概念变得非常容易理解和记忆。而且,书中还提供了大量的图示,用图形化的方式来展示信号的变化、滤波器的频率响应等等,这比单纯的文字描述要生动形象得多。我常常会在学习某个章节的时候,反复对照书中的图表,感觉自己仿佛真的在“看见”信号的处理过程。此外,书中还穿插了一些“小贴士”和“注意事项”,这些看似不起眼的内容,却往往能点醒我一些在实践中容易遇到的困惑,让我少走了很多弯路。这本书的阅读体验非常流畅,让我能够保持高度的学习兴趣,并且在不知不觉中掌握了大量的DSP知识。
评分对于我而言,这本《数字信号处理:基于计算机的方法(第四版 英文版)》的价值远不止于其理论深度。我更看重的是它提供的那种“化繁为简”的能力,将那些一开始看起来如同天书般的数学公式和算法,通过清晰的逻辑推演和形象的比喻,变得触手可及。我记得在学习FFT(快速傅里叶变换)的时候,很多教材要么上来就是蝶形运算的公式推导,要么就是停留在概念层面,让我摸不着头脑。但这本书不同,它循序渐进地解释了FFT的原理,从DFT的计算复杂度入手,然后介绍分治思想如何在时间域和频率域上进行分解,并配以直观的流程图,我仿佛看到了一个清晰的算法脉络。而且,它还强调了在实际应用中,如何根据不同的硬件平台和实时性要求来选择和优化FFT算法,这让我的学习不再是纸上谈兵,而是真正具备了解决实际问题的潜力。书中关于多速率信号处理的章节也给我留下了深刻的印象,它解释了上采样和下采样在数据压缩、通信系统等领域的关键作用,并且给出了如何设计相应的插值器和抽取器,这对于我正在进行的一个音频处理项目来说,提供了非常宝贵的思路和方法。这本书的例子都非常贴近实际应用场景,让我能够清晰地看到DSP技术是如何在现实世界中发挥作用的。
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