数字信号处理——理论与应用(第2版) 9787564129026 东南大学出版社

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傅一彪,孙兵著 著
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出版社: 东南大学出版社
ISBN:9787564129026
商品编码:29424827149
包装:平装
出版时间:2011-07-01

具体描述

基本信息

书名:数字信号处理——理论与应用(第2版)

定价:32.00元

作者:傅一彪,孙兵著

出版社:东南大学出版社

出版日期:2011-07-01

ISBN:9787564129026

字数:

页码:

版次:2

装帧:平装

开本:16开

商品重量:0.400kg

编辑推荐


随着半导体集成电路和计算机技术的迅速发展,数字信号处理的理论和技术已经应用到社会的各个方面,成为整个数字化技术的基础,“数字信号处理”也成为电子信息、通信、自动控制、机电、生物医学工程等本科专业的必修课程。如何针对本科专业特点,深入浅出地介绍数字信号处理基础理论,透彻地分析其中的物理概念,做到理论联系实际是非常具有挑战性的。俞一彪、孙兵编著的《数字信号处理——理论与应用(第2版)》系统地介绍了数字信号处理的基础理论、基本算法和基本应用。

内容提要


俞一彪、孙兵编著的《数字信号处理——理论与应用(第2版)》系统地介绍了数字信号处理的基础理论、基本算法和基本应用。内容包括:离散时间信号与系统,傅立叶变换与频谱分析,离散傅立叶变换与快速算法,无限脉冲响应数字滤波器设计,有限脉冲响应数字滤波器设计,多采样率信号处理与小波变换,离散*信号处理。
书中注重物理概念的透彻分析与介绍,强调理论与实际应用的结合。
考虑到频谱分析在实际应用中的重要性,单独设置一章对频谱的概念和频谱分析的意义进行了详细的介绍。另外,还增加了短时傅立叶变换、多采样率信号处理、小渡变换以及离散*信号处理方面的新内容。通过大量例子说明了各种线性相位有限脉冲响应数字滤波器的设计方法以及信号处理的应用。书中配有丰富的例题和习题,主要章节配有实验指导书。
《数字信号处理——理论与应用(第2版)》可作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动控制、生物医学工程等本科专业的教材,也可供研究生及从事相关领域工作的工程技术人员阅读参考。

目录


绪论1 离散时间信号与系统 1.1 连续时间信号的采样与量化 1.1.1 连续信号的采样 1.1.2 采样前后频谱的变化 1.1.3 量化 1.1.4 从采样信号恢复连续信号 1.2 离散时间信号——序列 1.2.1 典型的序列 1.2.2 周期序列 1.2.3 序列的运算 1.2.4 线性卷积 1.2.5 芋列的分解 1.2.6 序列的能量 1.2.7 多维序列 1.3 离散时间系统 1.3.1 离散时间系统的类型 1.3.2 离散时间系统的描述 1.4 Z变换 1.4.1 Z变换的定义及其收敛域 1.4.2 典型序列的Z变换 1.4.3 逆Z变换 1.4.4 Z变换的性质 1.4.5 Z变换与拉普拉斯变换的关系 1.5 离散时间系统的Z变换分析法 1.5.1 系统函数 1.5.2 逆系统 1.5.3 因果稳定系统的Z变换分析 1.5.4 离散时间系统的信号流图描述 1.6 本章小结 习题 实验 离散时间信号与系统分析2 傅立叶变换与频谱分析 2.1 离散信号的傅立叶变换 2.1.1 离散信号傅立叶变换的定义 2.1.2 离散信号的傅立叶反变换 2.1.3 离散信号的傅立叶变换与Z变换的关系 2.2 离散信号傅立叶变换的特点 2.2.1 对称特征 2.2.2 周期特征 2.2.3 线性特征 2.2.4 卷积特性 2.2.5 帕斯维尔定理 2.3 线性移不变系统的频率响应 2.4 系统函数零极点与频率响应的关系 2.5 离散信号频谱与模拟信号频谱之间的关系 2.5.1 模拟信号的傅立叶变换 2.5.2 离散时间傅立叶变换的导出 2.5.3 DTFT与FT的关系 2.6 频谱分析及应用 2.6.1 信号频谱的基本特征 2.6.2 系统频谱的基本特性 2.6.3 信号调制与解调 2.6.4 语音合成 2.6.5 图像增强 2.7 短时傅立叶变换分析 2.7.1 短时傅立叶变换的定义 2.7.2 短时傅立叶变换的特性 2.7.3 短时频谱的一种表示 2.8 本章小结 习题 实验 离散信号频谱分析与应用3 离散傅立叶变换与快速算法 3.1 周期信号的离散傅立叶级数表示 3.1.1 离散傅立叶级数 3.1.2 周期卷积 3.2 离散傅立叶变换 3.2.1 离散傅立叶变换的定义 3.2.2 离散傅立叶反变换 3.3 离散傅立叶变换的特性 3.3.1 有限长特性与频域采样定理 3.3.2 循环卷积特性 3.4 频率分辨率与时间分辨率 3.4.1 频率分辨率 3.4.2 时间分辨率 3.4.3 频率分辨率与时间分辨率的关系与协调 3.5 快速傅立叶变换 3.5.1 基于时选的快速傅立叶变换 3.5.2 基于频选的快速傅立叶变换 3.5.3 同址计算问题 3.5.4 离散傅立叶反变换的快速计算 3.6 离散傅立叶变换的应用 3.6.1 信号去噪 3.6.2 语音识别 3.6.3 图像纹理处理 3.6.4 利用FFT计算线性卷积 3.7 本章小结 习题 实验 基于DFT的信号识别系统4 无限脉冲响应数字滤波器设计 4.1 数字滤波器的性能指标 4.2 IIR数字滤波器的结构 4.2.1 直接Ⅰ型 4.2.2 直接Ⅱ型 4.2.3 级联型 4.2.4 并联型 4.2.5 全通滤波器 4.3 IIR滤波器的特性 4.3.1 巴特沃兹滤波器 4.3.2 切比雪夫滤波器 4.3.3 椭圆滤波器 4.4 模拟滤波器到数字滤波器的转换 4.4.1 脉冲响应不变法 4.4.2 双线性变换法 4.5 IIR滤波器设计的频率变换方法 4.5.1 模拟低通滤波器到各种数字滤波器的变换 4.5.2 数字低通滤波器到其他滤波器的变换 4.6 IIR滤波器实现与系数量化效应 4.6.1 IIR滤波器的实现 4.6.2 系数量化效应 4.7 IIR滤波器应用 4.7.1 彩超系统中的壁滤波器 4.7.2 DTMF双音频信号的合成 4.8 本章小结 习题 实验 IIR滤波器的设计5 有限脉冲响应数字滤波器设计 5.1 FIR数字滤波器的特点 5.1.1 基本特点 5.1.2 线性相位特点 5.1.3 线性相位FIR滤波器的实现条件 5.2 窗函数设计法 5.2.1 窗函数设计法原理 5.2.2 理想低通滤波器 5.2.3 矩形窗的设计特性 5.2.4 汉宁窗的设计特性 5.2.5 哈明窗的设计特性 5.2.6 布莱克曼窗的设计特性 5.2.7 凯泽窗的设计特性 5.2.8 窗函数设计法的进一步分析 5.3 利用凯泽窗设计FIR滤波器 5.3.1 低通滤波器设计 5.3.2 带通滤波器设计 5.3.3 高通滤波器设计 5.3.4 带阻滤波器设计 5.4 频率取样设计法 5.4.1 频率取样设计法原理 5.4.2 设计实例分析 5.5 等波纹逼近优化设计方法 5.5.1 小均方误差优化设计 5.5.2 等波纹逼近优化设计 5.6 系数量化效应与溢出控制 5.6.1 系数量化效应 5.6.2 溢出控制 5.7 FIR滤波器应用 5.7.1 信号去噪 5.7.2 信号的高频提升 5.7.3 图像去噪 5.8 本章小结 习题 实验 FIR滤波器设计与实现6 多采样率信号处理与小波变换 6.1 多采样率信号处理 6.1.1 序列的抽取与插值 6.1.2 序列的采样率降低处理 6.1.3 序列的采样率提升处理 6.2 多采样率处理的应用 6.2.1 带通信号的降采样处理 6.2.2 正交镜像滤波器组设计 6.2.3 树结构正交镜像滤波器组设计 6.2.4 倍频程分隔滤波器组设计 6.2.5 子带数据压缩编码 6.3 小波变换 6.3.1 连续小波变换 6.3.2 小波变换的时频特性 6.3.3 二进小波变换 6.3.4 多分辨率分析 6.3.5 Mallat算法 6.4 小波变换应用 6.4.1 离散小波变换的计算 6.4.2 信号去噪处理 6.4.3 图像数据压缩 6.4.4 语音信号基音检测 6.5 本章小结 习题7 离散随机信号处理 7.1 随机变量和随机过程 7.2 平稳随机信号 7.3 随机信号的A/D转换噪声和过采样处理 7.4 随机信号功率谱 7.5 线性系统对随机信号的响应 7.5.1 均值 7.5.2 自相关函数及功率谱 7.5.3 互相关函数和互功率谱密度 7.6 功率谱估计 7.6.1 谱估计方法种类 7.6.2 自相关函数的估计 7.6.3 互相关函数的估计 7.6.4 传统功率谱估计 7.6.5 模型谱估计 7.6.6 AR谱估计 7.6.7 大熵谱估计 7.6.8 Burg谱估计法 7.6.9 阶数的确定 7.7 维纳滤波与卡尔曼滤波 7.8 本章小结 习题附录 专业术语英汉对照参考文献

作者介绍


文摘


序言



《信号分析与处理基础》 内容简介 《信号分析与处理基础》一书旨在为读者构建一个扎实而全面的信号分析与处理理论框架,并引导读者掌握实际应用中的关键技术。本书聚焦于信号处理的基本原理,从信号的本质、分类、特性入手,深入探讨了信号的时域和频域分析方法。本书并非侧重于某一特定领域的应用,而是致力于为学习者打下坚实的理论基础,使其能够触类旁通,灵活应用于各种信号处理场景。 第一部分:信号的本质与表示 本部分首先对“信号”这一核心概念进行界定,阐述信号作为信息载体的基本属性。我们将信号视为随时间或其他独立变量变化的物理量,例如声音、图像、电磁波、生物电信号等。在此基础上,本书将对信号进行系统性的分类,主要包括: 连续信号与离散信号: 区分信号在时间和幅度上的连续性或离散性,介绍它们各自的数学表示方法,如用函数描述连续信号,用序列描述离散信号。 周期信号与非周期信号: 定义周期信号的性质,探讨其在傅里叶级数分析中的重要性,并介绍非周期信号的处理方法。 能量信号与功率信号: 通过数学定义区分两种类型的信号,理解其能量和功率的计算方法,这对于后续的信噪比分析和系统设计至关重要。 确定性信号与随机信号: 介绍确定性信号的精确数学模型,并引入随机信号的概念,为后续的统计信号处理奠定基础。 接着,本书将详细介绍信号的常见数学模型和基本运算。这包括: 基本信号单元: 深入讲解单位冲激函数(Dirac delta function)和单位阶跃函数(Heaviside step function)的性质、定义及其在信号表示和系统分析中的作用。 信号的变换: 介绍信号的位移、尺度变换、翻转等基本变换操作,以及它们对信号波形的影响。 信号的运算: 详细阐述信号的加法、乘法(卷积、相关)等运算,特别是卷积运算作为线性时不变系统(LTI)分析的核心工具,将进行详尽的讲解。 复指数信号和正弦信号: 强调这些信号在信号分析中的基础地位,介绍它们与复数、欧拉公式的关系,以及在傅里叶分析中的核心作用。 第二部分:信号的时域分析 本部分专注于信号在时间维度上的特性和分析方法。我们首先深入研究线性时不变(LTI)系统的概念,它是现代信号处理理论的基石。 LTI系统的定义与性质: 严格定义LTI系统的叠加性和时移不变性,并证明这些性质对于系统分析的重要性。 系统的冲激响应: 讲解冲激响应h(t)(或h[n])作为表征LTI系统特性的“指纹”,如何完全刻画一个LTI系统。 卷积定理: 详细推导并解释输入信号x(t)(或x[n])与系统冲激响应h(t)(或h[n])的卷积运算y(t) = x(t) h(t)(或y[n] = x[n] h[n]),即系统的输出信号是输入信号与冲激响应的卷积,这是时域分析的核心。 系统的频率响应: 介绍LTI系统对不同频率信号的响应特性,包括幅频特性和相频特性,并解释它们如何影响信号的失真。 系统稳定性与因果性: 定义并推导系统稳定性(BIBO稳定性)和因果性的数学条件,理解其在实际系统设计中的重要意义。 第三部分:信号的频域分析——傅里叶分析 本部分将进入信号处理的核心领域——频域分析,核心工具是傅里叶分析。我们将从连续时间信号的傅里叶级数和傅里叶变换开始,逐步过渡到离散时间信号的分析。 傅里叶级数(FS): 连续周期信号的傅里叶级数: 详细介绍周期信号可以分解为一系列不同频率的正弦(或复指数)信号之和的原理。推导傅里叶级数的指数形式和三角形式,以及计算傅里叶系数的方法。 傅里叶级数的应用: 探讨傅里叶级数在信号分解、频谱分析中的作用,以及如何通过频谱了解信号的频率成分。 傅里叶变换(FT): 连续非周期信号的傅里叶变换: 将傅里叶级数推广到非周期信号,引入傅里叶变换的概念,将信号从时域映射到频域。详细推导傅里叶变换的定义式,并探讨其存在的条件。 傅里叶变换的性质: 深入讲解傅里叶变换的各种重要性质,如线性性、时移性、频率移性、尺度变换性、卷积定理(时域卷积等于频域乘积,频域卷积等于时域乘积)、帕塞瓦尔定理(能量守恒)等。这些性质是进行频域分析和信号处理的重要工具。 傅里叶变换的应用: 讲解傅里叶变换在信号频谱分析、系统频率响应分析、滤波器设计初步等方面的应用。 离散时间傅里叶变换(DTFT): 离散信号的频域表示: 介绍如何对离散时间信号进行频域分析,引入DTFT的概念,并解释其与连续傅里叶变换的联系与区别。 DTFT的性质: 讲解DTFT的线性性、时移性、频率移性、卷积特性等,以及在离散系统分析中的应用。 离散傅里叶变换(DFT): 有限长离散信号的频域分析: 引入DFT,它是DTFT在有限长序列上的离散化版本,是数字信号处理中实际计算的基础。 DFT与DTFT的关系: 阐述DFT是对DTFT在离散频率点上的采样,以及这种采样带来的周期性。 DFT的性质: 讲解DFT的周期性、线性性、时移性、循环卷积等重要性质。 快速傅里叶变换(FFT): 介绍FFT算法,这是DFT的高效计算算法,极大地推动了数字信号处理的发展,使许多原先难以实现的信号处理任务得以实现。 第四部分:采样定理与数字信号处理基础 本部分将连接连续信号和离散信号,重点介绍采样理论,并初步涉足数字信号处理的领域。 采样定理(奈奎斯特-香农采样定理): 采样过程的数学描述: 详细解释采样过程,即从连续信号中提取离散样本点的过程。 采样定理的阐述: 深入讲解采样定理的核心内容:为了无失真地从采样信号中恢复原始连续信号,采样频率必须大于信号最高频率的两倍。 混叠现象(Aliasing): 详细解释当采样频率不足时,高频分量会“混叠”到低频区域,导致信号失真,并给出避免混叠的方法,如抗混叠滤波器。 采样率转换: 介绍升采样和降采样的工作原理及应用。 数字信号与数字系统: 数字信号的定义: 介绍经过采样和量化后的数字信号。 数字LTI系统: 讲解数字LTI系统的数学模型,用差分方程描述,其脉冲响应是数字系统的关键。 Z变换: Z变换的定义与性质: 引入Z变换作为离散时间信号和系统的分析工具,类似于拉普拉斯变换在连续时间系统中的作用。详细推导Z变换的定义式,并讲解其线性性、时移性、初值定理、终值定理、卷积定理等重要性质。 收敛域(ROC): 解释收敛域的概念及其在判断系统稳定性和因果性中的作用。 Z反变换: 讲解如何从Z域表示回到时域。 系统函数H(z): 定义LTI系统的系统函数H(z) = Y(z)/X(z),以及如何通过H(z)分析系统的频率响应、稳定性和因果性。 第五部分:随机信号分析基础 本部分将初步介绍随机信号的概念及其分析方法,为理解现实世界中普遍存在的噪声和不确定性提供理论基础。 随机信号的基本概念: 随机过程: 将随机信号视为一个随时间演变的随机变量集合。 概率密度函数与累积分布函数: 介绍描述随机信号统计特性的基本工具。 均值、方差、自相关函数、互相关函数: 定义并讲解这些描述随机信号统计性质的重要函数。 平稳随机过程: 介绍宽平稳和窄平稳的概念,理解其在信号分析中的简化作用。 随机信号的谱分析: 功率谱密度(PSD): 介绍功率谱密度如何描述随机信号的功率在不同频率上的分布,以及其与自相关函数的傅里叶变换关系(维纳-辛钦定理)。 白噪声: 介绍白噪声的概念及其在通信和滤波理论中的重要性。 《信号分析与处理基础》旨在为读者构建一个完整的信号分析理论体系,从信号的基本性质到复杂的时域频域分析技术,再到采样理论和随机信号初步。本书的叙述方式力求严谨而清晰,逻辑性强,通过丰富的理论推导和概念讲解,帮助读者深刻理解信号处理的原理。本书的重点在于理论基础的夯实,而非特定领域的应用实例。读者掌握了本书内容后,将具备分析和处理各类信号的能力,并为进一步深入学习更高级的信号处理技术(如滤波器设计、谱估计、自适应滤波、小波分析等)打下坚实的基础。本书适合于电子工程、通信工程、计算机科学、自动化、生物医学工程等领域的研究生、高年级本科生以及相关领域的工程技术人员阅读。

用户评价

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这本书我已经用了快一年了,从最初的章节到后面的一些进阶内容,都给我留下了深刻的印象。最让我称道的是它在理论讲解的深度和广度上做得非常出色。对于每一个重要的概念,它都不仅仅是给出定义和公式,而是会深入探讨其背后的数学原理和物理意义。比如,在讲到离散时间傅里叶变换(DTFT)时,它详细解释了连续时间傅里叶变换(CTFT)与DTFT之间的联系与区别,以及它们在频域上的表现。而且,它会用多种方式来阐述同一个概念,比如,利用数学推导、图形演示、甚至是一些类比,来帮助读者从不同角度去理解。我在学习滤波器设计的部分时,感触尤深。这本书系统地介绍了FIR滤波器和IIR滤波器的设计方法,并且对各种设计准则(如窗函数法、频率采样法、巴特沃斯、切比雪夫等)的优缺点进行了详细的分析和比较。它不仅仅是告诉你怎么设计,更重要的是告诉你“为什么”要这么设计,以及在实际应用中应该如何选择合适的设计方法。书中的例子也足够丰富,涵盖了从基础信号分析到实际工程问题解决的方方面面,这对于巩固理论知识、提升实践能力非常有帮助。

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读完这本书,我感觉自己对数字信号处理的理解提升了一个档次。这本书的特点在于其严谨的学术性和系统性的知识体系。它不仅仅是罗列概念和公式,而是非常注重数学的严谨性,对于每一个定理的提出和证明都力求清晰透彻。这对于我这种喜欢钻研学术的读者来说,是非常重要的。书中涉及的数学工具非常全面,从复数、线性代数到概率论,都有涉及,并且能清晰地展示这些数学工具在数字信号处理中的应用。我尤其喜欢它在介绍信号的各种变换时,不仅仅是给出变换的定义,还会深入分析这些变换的性质,比如收敛性、线性、时移不变性等等,这些性质的理解对于后续的学习至关重要。另外,这本书在某些章节的深度和专业性方面也非常突出,比如在介绍随机信号分析的部分,它能够很深入地讲解功率谱密度、自相关函数等概念,以及它们在实际问题中的应用,这一点是我在其他很多同类书籍中都很少看到的。整本书读下来,感觉知识储备非常扎实,为我以后深入研究更复杂的数字信号处理问题打下了坚实的基础。

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这本书我是在准备考研复试的时候开始看的,当时导师推荐了这本《数字信号处理——理论与应用(第2版)》。拿到书的时候,其实内心是有点忐忑的,毕竟数字信号处理这个领域听起来就挺抽象的,而且我本科阶段接触的也不是特别深入。但翻开第一页,就被作者的写作风格吸引了。语言非常流畅,不像很多理工科书籍那样干巴巴的,读起来一点都不枯燥。它从最基础的概念讲起,循序渐进,像是有一个经验丰富的老师在旁边一点点给你讲解。比如,一开始讲到采样定理,不是简单地给出公式,而是通过一些实际的例子,比如录音、拍照,让你直观地理解为什么需要采样,以及采样频率的重要性。然后,它会逐步深入到傅里叶变换、Z变换这些核心内容,讲解的时候逻辑非常清晰,公式的推导过程也写得非常细致,很多关键步骤都有注释,让人能看懂为什么这么推导,而不是死记硬背。我尤其喜欢它在解释一些抽象概念时,会引入一些物理意义或者工程上的应用,这样一来,那些原本觉得难以理解的数学工具就变得生动起来了。比如,讲到卷积的时候,它会用信号的叠加和延迟来解释,让我一下子就明白了卷积在信号系统中的作用。总的来说,这本书对于我这样需要快速掌握核心知识的初学者来说,简直是福音。

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我是在工作中需要用到数字信号处理技术,才开始找相关的书籍来学习的。对比了好几本书之后,最终选择了《数字信号处理——理论与应用(第2版)》。这本书给我最大的感受就是“实用性”。它在理论讲解的同时,非常注重与实际应用的结合。书中有很多章节专门讨论了数字信号处理在通信、音频、图像、控制等领域的应用案例,这些案例都非常贴近实际工程中的问题。比如,它会讲解如何在实际的通信系统中实现采样、量化和编码,如何利用FFT算法进行频谱分析,以及如何在数字图像处理中应用滤波技术。这些内容让我觉得学到的东西不仅仅是书本上的理论,而是真正可以应用到工作中的知识。而且,它还会介绍一些实际工程中会遇到的问题,比如量化噪声、溢出问题等,并给出相应的解决方法。这本书的语言风格也比较务实,不会有过多的华丽辞藻,而是直奔主题,清晰明了。对于我这种需要快速解决实际问题的工程师来说,这样的风格非常有价值。我还会时不时地翻阅书中的一些附录,比如一些常用函数的性质、一些重要的公式汇总,这些都为我的日常工作提供了很大的便利。

评分

这本书我是在一个偶然的机会下接触到的,当时只是抱着随便看看的心态,没想到越看越觉得有意思。它最大的亮点在于对概念的深入剖析和理解的引导。很多数字信号处理的书,上来就是各种公式和推导,看完之后感觉云里雾里,不知道到底在讲什么。《数字信号处理——理论与应用(第2版)》在这方面做得非常好,它会花很多篇幅去解释一个概念背后的逻辑和直觉。比如,在讲到离散卷积时,作者并没有急于给出公式,而是先通过一系列的示意图和文字描述,让你理解“滑动”和“叠加”的过程,然后再引出数学公式。这种循序渐进的讲解方式,让我觉得非常容易接受。而且,书中对于一些容易混淆的概念,比如DTFT和DFT,会进行非常细致的辨析,指出它们的异同点以及适用场景,避免了我们这些初学者走弯路。此外,这本书在章节的组织上也很有条理,从基础理论到具体应用,层层递进,结构清晰。即使是对数字信号处理不太了解的读者,也能通过这本书建立起一个完整的知识体系。

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