数字信号处理——基于计算机的方法(第四版)(英文改编版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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米特拉 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121145971

商品编码：29725952378

包装：平装

出版时间：2011-10-01

基本信息

书名：数字信号处理——基于计算机的方法(第四版)(英文改编版)

定价：69.00元

作者：米特拉

出版社：电子工业出版社

出版日期：2011-10-01

ISBN：9787121145971

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.840kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书是在数字信号领域的经典教材Digital Signal Processing: A Computer-BasedApproach, FourthEdition的基础上改编而成的，内容涵盖了信号与信号处理、时域中的离散时间信号统、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。

目录

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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

作者介绍

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文摘

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序言

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《数字信号处理——基于计算机的方法》（第四版）（英文改编版） 内容简介 本书是一部关于数字信号处理（DSP）的权威性著作，尤其侧重于其在计算机科学与工程领域的应用。本书第四版在继承前几版经典理论和方法的基础上，紧跟时代发展，融入了最新的技术进展和计算工具，为读者提供了一个全面、深入且实用的学习平台。本书不仅为初学者构建坚实的理论基础，也为DSP领域的专业人士提供前沿的知识和实用的解决方案。 核心内容概览 本书系统地讲解了数字信号处理的各个核心环节，从最基础的信号采样、量化，到复杂的滤波器设计、变换分析，再到高效的算法实现与应用。其独特之处在于，始终强调“基于计算机的方法”，意味着每一项理论知识都与具体的计算实现紧密结合，鼓励读者通过编程实践来理解和掌握DSP技术。 第一部分：基础理论与数学工具 信号与系统概述： 本部分首先介绍连续时间信号和离散时间信号的基本概念，包括信号的分类（周期、非周期、能量、功率信号等）以及基本信号（冲激信号、单位阶跃信号、指数信号、正弦信号等）的性质。同时，深入探讨线性时不变（LTI）系统，这是DSP领域的核心模型。通过卷积运算，系统地阐述了LTI系统的输入-输出关系，并引入了系统函数和系统频率响应等重要概念，为后续的分析打下坚实基础。 傅里叶分析： 傅里叶分析是理解信号频谱特性的关键工具。本书详细介绍了连续时间傅里叶变换（CTFT）、离散时间傅里叶变换（DTFT）以及离散傅里叶变换（DFT）。读者将学习如何将信号分解为其频谱成分，从而揭示信号的频率域信息。特别地，DFT及其高效算法——快速傅里叶变换（FFT）——在计算机实现中至关重要，本书将详尽介绍其理论基础、计算流程以及在信号分析中的广泛应用。 Z变换： Z变换是离散时间LTI系统分析的重要数学工具，它将时域的差分方程转化为代数方程，极大地简化了系统的分析和设计。本书深入讲解了Z变换的定义、收敛域、性质，并将其与DTFT联系起来。通过Z变换，可以方便地分析系统的稳定性、因果性以及频率响应，为后续的滤波器设计提供了理论依据。 第二部分：数字滤波器的设计与实现 数字滤波器概述： 滤波器是DSP中最核心的应用之一，用于选择性地保留或抑制信号的某些频率分量。本书详细介绍了数字滤波器的基本概念、分类（无限冲激响应IIR滤波器和有限冲激响应FIR滤波器），以及其在信号去噪、均衡、增强等方面的作用。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器以其高效率和较低的阶数而著称。本书将介绍几种经典的IIR滤波器设计方法，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）I型和II型、以及椭圆（Elliptic）滤波器。读者将学习如何根据给定的幅度响应规范（如通带、阻带、截止频率、衰减度等）来确定滤波器系数。此外，本书还将探讨从模拟滤波器原型到数字滤波器的转换方法，如脉冲不变法和双线性变换法，并分析这些方法的优缺点。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器以其线性相位和稳定性而著称，在许多对相位失真敏感的应用中具有优势。本书将详细介绍几种主流的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等）和频率采样法。读者将学习如何选择合适的窗函数以在阻带衰减和过渡带宽度之间取得平衡，以及如何通过频率采样点来精确控制滤波器的频率响应。 滤波器实现： 除了滤波器设计，本书还重点介绍了数字滤波器的实现方法，包括直接型、级联型、并联型等结构。读者将理解不同结构在计算复杂度、数值稳定性以及硬件实现方面的差异，并学习如何选择最适合特定应用的实现方式。 第三部分：变换域分析与处理 傅里叶变换的深入应用： 本部分将深入探讨傅里叶变换在信号分析中的更多应用，包括功率谱密度估计、相关分析、互相关分析等。读者将学习如何利用傅里叶变换来理解信号的周期性、统计特性以及信号之间的相似性。 短时傅里叶变换（STFT）和时频分析： 对于非平稳信号，传统的傅里叶变换无法提供时域和频域同时的信息。本书将介绍短时傅里叶变换（STFT），它通过在不同时间窗口上进行傅里叶变换来捕捉信号随时间变化的频率特性，从而实现初步的时频分析。在此基础上，本书还将介绍更先进的时频分析技术（视具体版本而定，可能包含小波变换等），帮助读者理解信号在时间和频率两个维度上的动态变化。 Walsh-Hadamard变换、离散余弦变换（DCT）等： 除了傅里叶变换，本书还会介绍其他重要的变换，如Walsh-Hadamard变换和离散余弦变换（DCT）。Walsh-Hadamard变换在某些特定应用中（如图像处理）比傅里叶变换更高效。DCT在音频和视频压缩（如JPEG、MP3）中扮演着核心角色，本书将介绍其基本原理和应用。 第四部分：高级主题与应用 多速率信号处理： 本部分将探讨信号采样率的变化对信号处理的影响，以及如何有效地进行升采样和降采样，以适应不同数据率的处理需求。这在通信系统、音频处理等领域至关重要。 自适应信号处理： 自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性自动调整其参数，以实现最佳的滤波性能。本书将介绍自适应滤波器的基本原理，以及一些经典的自适应算法，如最小均方（LMS）算法及其变种。这些算法在噪声消除、信道均衡、回声消除等应用中具有广泛的应用。 谱估计： 当信号的统计特性未知时，如何准确地估计信号的功率谱密度（PSD）是一个重要的问题。本书将介绍多种谱估计方法，包括非参数方法（如周期图法、Welch法）和参数方法（如AR模型、MA模型、ARMA模型）。读者将学习这些方法的原理、优缺点以及在不同场景下的适用性。 数字信号处理的应用案例： 为了帮助读者更好地理解理论知识的实际应用，本书将穿插大量具体的应用案例，涵盖但不限于： 通信系统： 调制解调、信道编码、均衡等。 音频处理： 音频压缩、语音识别、音频增强、效果处理等。 图像与视频处理： 图像去噪、边缘检测、图像压缩、运动估计等。 生物医学信号处理： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）信号分析等。 控制系统： 数字控制器设计等。 本书特色与教学理念 计算导向： 本书最大的特色在于其“基于计算机的方法”。每一章节都将理论推导与实际的计算实现紧密结合。读者将被鼓励使用MATLAB、Python（配合NumPy、SciPy、Matplotlib等库）或其他编程语言来实现DSP算法，并通过仿真来验证理论。 循序渐进的结构： 全书内容组织严谨，从基础概念逐步深入到高级主题，逻辑清晰，便于读者系统学习。 丰富的例题与习题： 书中包含大量的例题，通过具体的数值计算和代码实现来加深读者对概念的理解。每章末尾都配有精心设计的习题，帮助读者巩固所学知识，并提升解决实际问题的能力。 理论与实践的平衡： 本书在提供坚实理论基础的同时，也非常注重培养读者的实践能力。通过动手编程，读者能够更深刻地理解DSP算法的内在机制，并能将其应用于实际工程问题。 适应现代工程需求： 随着计算机技术的飞速发展，DSP的应用领域日益广泛，对专业人才的需求也越来越大。本书旨在培养具备扎实理论功底和强大实践能力的新一代DSP工程师和研究人员。 目标读者 本书适合以下读者群体： 大学本科生和研究生： 学习电子工程、通信工程、计算机科学、自动化等相关专业的学生，作为数字信号处理课程的教材或参考书。 工程师和从业人员： 希望系统学习或更新DSP知识，并将其应用于实际工作的工程师，包括通信工程师、嵌入式系统工程师、软件工程师、算法工程师等。 研究人员： 在DSP及相关领域进行研究的学者和科研人员。 对数字信号处理感兴趣的自学者： 具备一定数学和编程基础，希望深入了解DSP技术的个人。 总结 《数字信号处理——基于计算机的方法》（第四版）（英文改编版）是一本集理论性、实践性和前瞻性于一体的经典教材。它为读者提供了一个全面、深入且易于掌握的数字信号处理学习路径，帮助读者掌握现代工程领域所需的核心技能。通过本书的学习，读者不仅能理解DSP的精妙之处，更能将其转化为解决实际问题的强大工具。

评分☆☆☆☆☆

阅读体验上，这本书最大的亮点或许是它对“理解”而非“记忆”的强调。我发现，很多教材在介绍诸如维纳滤波或者卡尔曼滤波这类高级主题时，往往会直接甩出一个复杂的矩阵方程，然后让你硬着头皮去接受它。但这本书不同，它会先用一个非常具体的物理场景或通信问题来铺垫，让你充分感受到“为什么我们需要这个工具”。比如在讲解谱估计时，它花了很大篇幅去对比了经典方法和现代方法之间的优劣，清晰地指出了每种方法的局限性。这种由问题驱动的学习路径，极大地增强了我的学习兴趣和主动性。我记得有一部分内容专门讨论了在非理想条件下（比如噪声模型不准确或者信道发生变化时）算法的鲁棒性问题。这一点在理论推导中往往被忽略，但在实际工程中却是决定成败的关键。这本书没有避开这些“脏活累活”，反而将其作为重点来分析，这体现了作者对工程实践的深刻洞察力。读完这一部分，我感觉自己的思维模式都得到了提升，不再满足于教科书上的“理想模型”，而是开始主动思考现实世界中的各种不确定性因素对系统性能的影响。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我拿到这本书的时候，一度被它庞大的篇幅吓退了。但当我真正沉下心去啃的时候，才发现它的编排逻辑简直是教科书级别的典范。它不像有些专业书那样，把所有难度都堆在前面，让人望而却步。这本书的结构非常平滑，是典型的“循序渐进”式教学。从最基本的采样和量化开始，每往后推进一章，都会自然而然地引出下一个更复杂的主题，前后呼应得天衣无缝。我特别欣赏它在讲解算法实现时的那种务实态度。很多理论书籍只停留在数学层面，但这本书会告诉你，在实际的芯片或处理器上，这些理论该如何用有限的资源和精度去高效地实现。举个例子，关于FFT的实现，它不仅讲了算法的原理，还深入讨论了数据重排、流水线优化等方面的问题，这对于那些需要进行嵌入式系统开发的人来说，简直是如获至宝。书中的图表绘制得非常清晰，那些复杂的信号流程图和性能对比图，基本上看一眼就能明白作者想表达的意思，省去了我大量来回翻阅公式和文字解释的时间。对我个人而言，它不仅仅是一本参考书，更像是那位严谨的导师，总能在关键时刻，用最清晰的路径指引我走出迷雾。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨、精准，但又保持了一种恰到好处的学术幽默感。虽然是面向专业读者的，但它的行文逻辑非常流畅，没有那种晦涩难懂的术语堆砌感。作者似乎深知读者在学习过程中的困惑点，总能在关键转折处给出精妙的总结和类比。我尤其欣赏它在处理不同理论体系交叉融合时的表现。在数字信号处理领域，很多技术都横跨了统计学、控制论和信息论，这本书的神奇之处在于，它能将这些看似独立的知识点，用一条清晰的“数字处理”主线串联起来，让读者明白这些技术是如何相互借鉴、共同发展的。比如，当讨论到盲源分离问题时，它不仅仅是给出了一个算法流程，而是深入剖析了底层假设是如何影响最终分离效果的。这种深度的剖析，让我对整个信号处理领域的全貌有了更宏大的把握，感觉自己站在了一个更高的维度去审视这些技术。它教会我的不是“如何计算”，而是“为什么要这么计算”，这种思维层面的提升，是任何速成手册都无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来概括这本书的精髓，那就是“深度与广度的完美平衡”。对于一个长期从事相关领域工作的人来说，我们需要的不是那种只停留在表面概念的泛泛之谈，而是能经得起推敲的、具有深度钻研价值的内容。这本书恰好满足了这种需求。它在介绍基础概念时毫不含糊，提供了足够的数学背景支撑，确保读者能够追溯到一切的源头；而在涉及到前沿课题时，它又非常前瞻性地引入了最新的研究方向和挑战，让你知道这个领域的发展脉络。我特别喜欢其中关于特定应用场景的案例分析，这些案例不是那种虚构的“你好，世界”级别的例子，而是真实世界中，某个具体系统面临的性能瓶颈，以及如何运用书中学到的工具去优化它。这些实战性的分析，让我感觉自己手中的知识不再是冰冷的理论，而是可以驱动实际工程进步的强大引擎。总而言之，这本书的阅读过程，与其说是学习，不如说是一次系统而彻底的“内功修炼”，对于任何想在该领域扎下深根的人来说，这本书都是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

哎呀，最近在琢磨一个老项目，翻箱倒柜找到了手头这本厚厚的工具书，虽然书名我这里就不提了，但光看这装帧和页数，就知道里面装了多少干货。这本书简直就是一本通往“数字江湖”的武功秘籍，尤其是对于我们这些常年跟各种波形图、频谱图打交道的人来说。我印象最深的是它对基础理论的阐述，绝不是那种干巴巴的公式堆砌，而是用一种非常直观的方式，让你一下子就能抓住问题的核心。比如讲到傅里叶变换的推导过程，作者简直像一位耐心的老教授，一步一步地帮你把那些看似玄奥的数学概念剥开、揉碎，直到你恍然大悟。我记得有那么一章，专门讲解了各种滤波器的设计准则，我以前总是靠背诵参数来应急，但读了这一遍后，我才真正理解了为什么我要选择巴特沃斯而不是切比雪夫，那感觉就像从只能照着菜谱做菜的厨房新手，一下子升级成了能根据食材特性自由发挥的大厨。它对实践的指导意义也是没得说的，书中穿插的那些小案例和思考题，总能精准地戳中你在实际工程中遇到的痛点，读完之后，总觉得手上仿佛多了一把精密的工具钳，随时可以去修补那些之前束手无策的系统漏洞。这本书的价值，就在于它构建了一个坚实而灵活的知识框架，让你在面对新问题时，不是去死抠某个特定算法的细节，而是能够迅速找到解决方案的理论支撑点。