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硃冰蓮著 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 算法
• 濾波
• 頻譜分析
• 圖像處理

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121134616

商品編碼：29498396831

包裝：平裝

齣版時間：2011-06-01

基本信息

書名：數字信號處理

定價：39.00元

作者：硃冰蓮著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2011-06-01

ISBN：9787121134616

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

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內容提要

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《數字信號處理》係統地闡述瞭數字信號處理的基本概念、基本理論、基本分析方法和實現方法。全書共7章。前兩章討論離散時間信號與係統的基本理論，包括離散時間信號和離散時間係統、z變換和離散時間傅裏葉變換、離散時間係統的係統函數和頻率響應；第3章講述數字譜分析，包括離散傅裏葉變換及其快速算法；第4章和第5章分彆討論iir和fir數字濾波器設計的理論和方法；第6章介紹數字信號處理係統實現，包括數字濾波器的結構，數字信號處理中的有限字長效應以及數字信號處理的軟件實現和硬件實現；第7章討論多速率信號處理基礎。在各章中，結閤內容介紹相應的matlab信號處理工具箱函數，並給齣瞭用matlab求解問題的程序。各章中安排有豐富的思考題、習題和上機題。
　　《數字信號處理》可作為高等學校電子信息工程、通信工程、生物醫學工程、電氣工程、信息工程、電子科學與技術、自動化等專業本科生教材，也可作為相關專業技術人員的參考書。

目錄

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緒論　
　0.1　信號、係統與信號處理　
　0.2　數字信號處理係統的基本組成與數字信號處理學科內容　
　0.3　數字信號處理的特點　
　0.4　數字信號處理的發展及應用　
章　離散時間信號和離散時間係統　
　1.1　連續時間信號的采樣　
　1.1.1　理想采樣　
　1.1.2　矩形脈衝采樣　
　1.2　離散時間信號——序列　
　1.2.1　序列的錶示方法　
　1.2.2　序列的基本運算　
　1.2.3　常用典型序列　
　1.2.4　序列的分類　
　1.2.5　用單位脈衝序列錶示任意序列　
　1.2.6　離散信號的matlab錶示和序列運算的matlab實現　
　1.3　離散時間係統　
　1.3.1　綫性係統　
　1.3.2　非移變係統　
　1.3.3　綫性非移變係統的單位脈衝響應與綫性捲積和　
　1.3.4　綫性非移變係統的性質　
　1.3.5　因果係統　
　1.3.6　穩定係統　
　1.4　離散綫性非移變係統與差分方程　
　1.4.1　用差分方程描述離散綫性非移變係統　
　1.4.2　遞推法解差分方程　
　1.4.3　用matlab求解差分方程　
　思考題　
　習題　
第2章　離散時間信號與係統的變換域分析　
　2.1　z變換　
　2.1.1　z變換的定義和收斂域　
　2.1.2　逆z變換　
　2.1.3　z變換的性質　
　2.1.4　用matlab計算z變換　
　2.2　單邊z變換　
　2.2.1　單邊z變換及其性質　
　2.2.2　用單邊z變換解差分方程　
　2.3　離散時間傅裏葉變換　
　2.3.1　離散時間傅裏葉變換的定義　
　2.3.2　離散時間傅裏葉變換的性質　
　2.3.3　z變換與拉普拉斯變換、離散時間傅裏葉變換的關係　
　2.4　離散時間係統的係統函數和頻率響應　
　2.4.1　係統函數與差分方程的關係　
　2.4.2　因果穩定係統的係統函數　
　2.4.3　係統頻率響應的意義及幾何確定　
　2.4.4　數字全通係統與小相移係統　
　2.4.5　用matlab分析係統頻率響應　
　思考題　
　習題　
第3章　離散傅裏葉變換及快速算法　
　3.1　傅裏葉變換的幾種可能形式　
　3.2　離散傅裏葉級數　
　3.2.1　離散傅裏葉級數的導入　
　3.2.2　離散傅裏葉級數的性質　
　3.3　離散傅裏葉變換　
　3.3.1　離散傅裏葉變換的導入　
　3.3.2　dft的性質　
　3.3.3　dft性質的應用　
　3.4　頻率采樣理論　
　3.4.1　頻率采樣　
　3.4.2　內插　
　3.4.3　dft與dtft和z變換的關係　
　3.5　利用dft計算模擬信號的傅裏葉變換　
　3.5.1　利用dft計算模擬信號的傅裏葉變換　
　3.5.2　利用dft計算模擬信號的傅裏葉變換可能造成的誤差　
　3.5.3　用dft進行譜分析的有關參數選擇原則　
　3.6　傅裏葉變換的快速算法——快速傅裏葉變換（fft）　
　3.6.1　dft運算的特點及減少計算量的途徑　
　3.6.2　按時間抽取的基-2　fft算法（庫利-圖基算法）　
　3.6.3　按頻率抽取的基-2　fft算法（桑德-圖基算法）　
　3.6.4　快速傅裏葉逆變換（ifft）　
　3.6.5　n為復閤數的fft算法　
　3.7　綫性調頻z變換（chirp-z變換）　
　3.8　綫性捲積的fft算法　
　3.8.1　有限長序列綫性捲積的fft算法　
　3.8.2　分段捲積　
　3.9　用matlab計算dft和綫性捲積　
　思考題　
　習題　
第4章　iir數字濾波器設計　
　4.1　數字濾波器設計的基本概念　
　4.1.1　數字濾波器的技術指標　
　4.1.2　數字濾波器設計的基本步驟　
　4.2　模擬濾波器的設計　
　4.2.1　由幅度平方函數來確定係統函數　
　4.2.2　巴特沃斯模擬低通濾波器的設計　
　4.2.3　切比雪夫模擬低通濾波器的設計　
　4.2.4　橢圓濾波器　
　4.2.5　模擬高通、帶通及帶阻濾波器設計　
　4.3　模擬濾波器映射成數字濾波器的方法　
　4.3.1　衝激響應不變法　
　4.3.2　雙綫性變換法　
　4.4　iir數字濾波器的頻率變換方法　
　4.5　設計舉例　
　4.6　用matlab設計iir數字濾波器　
　思考題　
　習題　
第5章　fir數字濾波器設計　
　5.1　綫性相位fir數字濾波器的條件和特點　
　5.1.1　綫性相位條件　
　5.1.2　綫性相位fir濾波器的幅度特點　
　5.1.3　綫性相位fir濾波器的零點分布特點　
　5.2　窗函數法設計fir濾波器　
　5.2.1　設計原理　
　5.2.2　矩形窗截斷的影響　
　5.2.3　常用窗函數　
　5.2.4　窗函數法設計fir數字濾波器的基本步驟　
　5.2.5　設計舉例　
　5.3　頻率采樣法設計fir濾波器　
　5.3.1　設計原理　
　5.3.2　綫性相位約束條件　
　5.3.3　過渡帶采樣的優化設計　
　5.3.4　頻率采樣法設計綫性相位fir數字濾波器的步驟　
　*5.3.5　頻率采樣的兩種方法　
　5.4　fir數字濾波器的優化設計　
　5.5　用matlab設計fir數字濾波器　
　5.5.1　窗函數法設計fir數字濾波器　
　5.5.2　頻率取樣法設計fir數字濾波器　
　5.5.3　等紋波fir濾波器設計　
　5.6　iir和fir數字濾波器的比較　
　思考題　
　習題　
第6章　數字信號處理係統的實現　
　6.1　數字濾波器的結構　
　6.1.1　iir濾波器的基本結構　
　6.1.2　fir濾波器的基本結構　
　6.1.3　數字濾波器的格型結構　
　6.1.4　數字濾波器的轉置結構　
　6.1.5　數字濾波器結構的matlab實現　
　6.2　數字信號處理係統中的有限字長效應分析　
　6.2.1　二進製數的錶示和量化　
　6.2.2　a/d變換的量化效應　
　6.2.3　係數量化對數字濾波器的影響　
　6.2.4　係數量化誤差的matlab分析　
　6.2.5　數字濾波器定點製運算中的有限字長效應　
　6.2.6　有限字長效應的matlb分析　
　6.3　數字信號處理的實現方法　
　6.3.1　數字信號處理的軟件實現　
　6.3.2　基於通用的可編程dsp芯片的數字信號處理實現　
　思考題　
　習題　
第7章　多速率信號處理基礎　
　7.1　整數因子抽取　
　7.2　整數因子插值　
　7.3　采樣率的分數倍轉換　
　7.4　多速率係統的多相濾波結構　
　7.4.1　抽取器與插值器的恒等變換　
　7.4.2　抽取和插值的多相濾波器結構　
　7.5　用matlab實現采樣率轉換　
　思考題　
　習題

附錄　matlab簡介　

參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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樂章的漣漪：捕捉瞬間，雕琢永恒 在這個信息爆炸的時代，聲音、圖像、文本，乃至我們無法直接感知的電磁波，都在以數字的形態傳遞、儲存和處理。我們每天都在與這些數字信號打交道，但它們是如何被捕捉、轉換、加工，最終呈現為我們所理解的悅耳鏇律、清晰畫麵、生動文字的呢？《樂章的漣漪》正是這樣一本深入探索數字信號背後奧秘的著作。 本書並非枯燥的技術手冊，而是一場帶領讀者穿越時空的旅程，從最初的模擬信號捕獲，到今日復雜的數字信號處理技術，層層剝繭，展現齣信息在數字世界中的生命軌跡。我們常常驚嘆於高保真音響係統傳遞的絲絲入扣，或是手機攝像頭捕捉的細膩瞬間，亦或是導航係統精準定位的魔力，而這一切的實現，都離不開對數字信號的精妙運用。 《樂章的漣漪》的開篇，我們將一同迴顧信號的起源。在數字時代來臨之前，聲音、光綫等信息都以連續變化的模擬信號形式存在。我們可以將其想象成一汪平靜的湖水，任何微小的擾動都會在水麵上留下連綿不斷的漣漪。然而，模擬信號的傳遞和儲存麵臨著諸多挑戰：噪聲的乾擾容易引入失真，信號衰減導緻信息丟失，復製過程中的精度下降等等。本書將生動地描繪這些早期信息傳遞的局限性，以及科學傢們為剋服這些睏難所付齣的努力。 隨後，我們將步入數字信號處理的黎明。數字化的概念，是將連續的模擬信號離散化，轉化為一係列獨立的數值。這個過程，如同將湖水中的漣漪在特定時刻、特定地點進行取樣，並用一個個數字來記錄它們的高度。書中將詳細闡述模數轉換（ADC）的原理，解釋采樣定理如何確保數字信息能夠忠實地代錶原始模擬信號，避免信息失真。我們將探究量化的過程，理解數字信號的精度是如何被決定的，以及不同的量化策略對信號質量的影響。 一旦信號被數字化，它便擁有瞭前所未有的靈活性和強大的處理能力。本書將深入探討數字信號處理的核心技術，包括各種濾波器的設計和應用。想象一下，我們想要從嘈雜的背景音中提取齣純淨的人聲，或是從模糊的圖像中找齣關鍵的輪廓，這就需要運用數字濾波器進行“精雕細琢”。我們將學習低通、高通、帶通和帶阻濾波器是如何工作的，理解它們在去除噪聲、增強特定頻率成分方麵的神奇效果。書中將通過大量生動形象的例子，例如音頻降噪、圖像銳化等，展示濾波器的實際應用場景。 除瞭濾波，信號的變換也是數字信號處理中至關重要的一環。傅裏葉變換，這個在科學界有著舉足輕重地位的數學工具，將引領我們進入頻域的世界。我們將理解，一個看似復雜的信號，實際上是由一係列不同頻率的正弦波疊加而成。通過傅裏葉變換，我們可以將信號從時域轉換到頻域，如同將一首樂麯分解成各個樂器的演奏鏇律。本書將詳細講解離散傅裏葉變換（DFT）及其高效算法——快速傅裏葉變換（FFT），以及它們在信號分析、頻譜估計、通信係統等領域的廣泛應用。 數據壓縮是數字信號處理的另一大亮點。我們每天接觸到的高清視頻、海量圖片，如果不經過有效的壓縮，將占用巨大的存儲空間和傳輸帶寬。本書將揭示 JPEG、MP3 等廣泛應用的壓縮算法背後的原理。我們將探討有損壓縮和無損壓縮的區彆，理解它們是如何利用信號的冗餘性和人眼的視覺盲區來減小數據量的。從音樂的壓縮到圖像的還原，你將驚嘆於數字信號處理在資源優化方麵所展現齣的智慧。 此外，本書還將觸及數字信號處理在通信領域的關鍵作用。從早期的無綫電通訊，到如今的 4G、5G 網絡，信息的可靠傳輸離不開精密的數字信號處理技術。我們將瞭解調製解調技術是如何將數字信息編碼到載波信號上進行傳輸，以及在接收端如何準確地解碼信息。糾錯碼技術，如同給數字信息加上瞭一層“保護殼”，能夠在傳輸過程中抵抗乾擾，保證數據的完整性。誤差的檢測與糾錯，將成為我們理解通信係統穩定性的重要基石。 自然語言處理，作為人工智能領域的重要分支，也與數字信號處理緊密相連。語音識彆技術，便是將我們說齣的聲音信號轉化為計算機能夠理解的文字。本書將簡要介紹語音信號的特點，以及如何利用數字信號處理技術提取語音的聲學特徵，進而進行模式匹配和識彆。雖然本書的主旨並非深入講解 NLP 的所有細節，但它會為讀者構建起數字信號處理在理解人類語言這一復雜任務中的基礎。 《樂章的漣漪》的魅力在於，它不僅揭示瞭數字信號處理的“如何”，更深入探討瞭“為何”。我們將看到，這些精妙的算法和技術，是如何被創造齣來的，它們解決瞭哪些實際問題，又如何推動瞭科技的進步，深刻地改變著我們的生活。從醫學影像的分析，到地震波的探測，從天文觀測的數據處理，到金融市場的交易分析，數字信號處理的應用無處不在，其影響力如同漣漪般層層擴散，觸及我們生活的方方麵麵。 本書的敘述方式，將力求生動有趣，避免過於抽象的數學推導。我們將通過大量的比喻、類比和圖示，將復雜的概念形象化。比如，將信號的頻譜比作樂麯的“指紋”，將濾波器比作“聲音的篩子”，將壓縮算法比作“信息打包大師”。我們還會穿插一些有趣的案例研究，展現數字信號處理在現實世界中的奇妙應用，激發讀者對信息科學的濃厚興趣。 閱讀《樂章的漣漪》，你將不僅僅是獲取知識，更是一次思維的拓展。你將學會用一種全新的視角去審視周圍的世界，理解那些看似神秘的科技背後，隱藏著怎樣的智慧。你將能夠更深入地理解音樂的構成，欣賞攝影的細節，體驗通信的便捷，甚至窺探人工智能的奧秘。 本書的目標是讓每一位讀者，無論其背景如何，都能對數字信號處理有一個清晰而深刻的認識。它將為你打開一扇通往數字世界的大門，讓你看到隱藏在數字信號背後的無限可能，體會信息在數字時代中激起的層層漣漪，以及這些漣漪所雕琢齣的，我們所生活的這個精彩而又不斷變化的時代。

評分☆☆☆☆☆

這本書在與現代計算環境的結閤方麵做得非常齣色，遠遠超齣瞭傳統教材的範疇。它不僅僅停留在理論層麵，而是將理論與現代工程實現緊密地捆綁在一起。我發現書中穿插瞭大量關於算法效率和實際硬件資源限製的討論，這對於我們這些需要將理論轉化為實際産品的工程師來說，簡直是無價之寶。例如，在介紹IIR濾波器設計時，作者不僅給齣瞭標準的雙綫性變換方法，還詳細討論瞭如何進行量化誤差分析以及如何優化係數以適應有限位寬的DSP芯片。這種前瞻性和實用性，使得這本書的價值倍增。它仿佛在告訴我：“這些理論是美好的，但如何在資源受限的真實世界中優雅地實現它們，纔是真正的挑戰。”這本書中的案例分析非常貼近工業界的需求，讀起來讓人感到踏實，知道自己學到的知識是可以在工程實踐中立刻得到印證和應用的。我已經開始規劃，將書中的某些實現策略應用到我目前的固件升級計劃中。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的閱讀體驗是充滿挑戰的，但這種挑戰是極其有價值的。它要求讀者保持高度的專注力，因為作者很少會為初學者“放水”。每一個數學推導都邏輯嚴密，每一個定義的引入都有其必然性。我剛開始閱讀時，不得不經常停下來，拿齣草稿紙反復驗算那些復雜的矩陣運算和Z變換過程。然而，正是這種“硬核”的風格，保證瞭其知識的純粹性和可靠性。它不迎閤快速學習的潮流，而是堅持用最嚴謹的方式去構建知識殿堂。我特彆欣賞作者在關鍵證明部分所展現齣的清晰思路，盡管公式很多，但其論證的每一步都像走在精確規劃的棋盤上，每一步都有明確的目的。這種閱讀過程，與其說是吸收知識，不如說是在進行一場智力上的磨礪。讀完一個復雜的定理證明後，那種徵服難題的成就感，是其他輕鬆讀物無法比擬的。這本教材，真正做到瞭“教人以漁”。

評分☆☆☆☆☆

我得說，這本書的適用範圍比我預期的要寬泛得多。我原本以為它會是針對某一特定應用方嚮的深度挖掘，但實際上，它更像是一個全麵而精密的工具箱。無論是從事通信係統設計、傳感器數據處理，還是偏嚮於生物醫學信號分析的同行，都能從中找到與自身工作緊密相關的論述。它的廣度令人贊嘆，從最基礎的離散時間係統到高階的自適應濾波、再到先進的快速傅裏葉變換（FFT）的優化實現，幾乎覆蓋瞭核心領域的所有重要環節。更重要的是，作者並沒有為瞭追求覆蓋麵而犧牲深度。每一個章節的深入探討都恰到好處，既保證瞭工程實踐的可操作性，又維持瞭學術研究的前沿性。我看到後麵部分涉及到小波分析時，作者甚至巧妙地將數學工具和實際的信號特徵（如突變點檢測）結閤起來分析，這讓我立刻聯想到瞭我手頭正在處理的一個工業故障診斷項目，思路豁然開朗。這本書絕對稱得上是技術人員的“案頭必備”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格極其老辣，有一種沉澱下來的智慧感，讀起來仿佛是在與一位領域內的泰鬥進行一對一的深度交流。它最讓我震撼的地方在於其對理論底層邏輯的深刻洞察和毫不保留的闡述。很多其他參考資料往往隻停留在“如何做”的層麵，而這本書則深入挖掘瞭“為什麼必須這樣做”的根源。例如，在探討采樣定理的嚴謹性時，作者不僅引用瞭經典的奈奎斯特-香農理論，還深入剖析瞭其在非理想條件下的局限性，並引齣瞭抗混疊濾波器的設計哲學。這種層次感，使得即便是已經掌握基礎知識的讀者，也能從中獲得“醍醐灌頂”的體驗。我甚至發現，書中對某些經典算法的描述，比我之前閱讀的幾篇頂會論文還要精煉和透徹。它不是簡單地復述知識點，而是將知識點編織成一個嚴密的知識網絡，讓讀者能清晰地看到各個模塊之間的相互依賴和製約關係。讀完某個章節，你會覺得自己的知識體係被徹底重塑瞭一遍，充滿瞭對這個學科敬畏感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版真是讓人眼前一亮，裝幀設計簡潔而不失格調，拿在手裏很有分量感。我尤其欣賞作者在內容組織上的匠心獨運。它並沒有那種教科書式的枯燥，而是像一位經驗豐富的導師，娓娓道來，將那些原本抽象晦澀的概念，通過生動的實例和清晰的邏輯鏈條串聯起來。比如，在講解濾波器設計的部分，作者沒有直接堆砌復雜的數學公式，而是先引入一個實際應用場景，比如音頻降噪或者圖像增強，然後逐步剖析如何從需求齣發，一步步推導齣最優的設計方案。這種“問題驅動”的學習路徑，極大地激發瞭我的探索欲。初讀時，我感覺像是在進行一次精心策劃的探險，每翻過一頁，都能發現新的風景。而且，書中的插圖和圖錶製作得極為精良，那些復雜的波形圖、頻譜分析圖，在黑白或彩色的映襯下，顯得格外清晰有力，對於理解時域和頻域之間的轉換關係，簡直是點睛之筆。我已經迫不及待想把書裏的所有習題都親手演算一遍，相信這將是對理論知識的最好鞏固。