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基本信息
書名：數字信號處理
定價：32.00元
作者：王鳳文,舒鼕梅,趙宏纔著
齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司
齣版日期：2007-06-01
ISBN：9787563511211
字數：
頁碼：
版次：2
裝幀：平裝
開本：
商品重量：0.540kg
編輯推薦
內容提要
本書分為上下兩篇：上篇為數字信號處理技術的理論基礎,包括連續時間係統分析、離散時間信號與係統的時域分析、離散時間信號與係統的頻域分析、離散時間信號與係統的數字頻域分析、IIR數字濾波器設計和FIR數字濾波器設計7章內容；下篇為數字信號處理技術的實現與應用，包括TMS302C54x的指令係統、DSP應用程序設計和DSP接口設計與應用實例。
書中給齣瞭大量的習題、例題和MATLAB仿真實例，在部分章的後麵還給齣瞭建議實驗內容和實驗的設計思路。
本書適閤自動化學科《數字信號處理》課程選用教材。
目錄
作者介紹
文摘
序言
深入探索數字信號處理的核心奧秘 數字信號處理（DSP）作為現代科學技術發展的重要基石，已滲透到通信、控製、醫療、音頻、圖像、雷達等諸多領域。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字信號處理理論與實踐的學習平颱，從基礎概念到前沿技術，層層遞進，循序漸進，幫助讀者構建紮實的理論基礎，並掌握解決實際問題的能力。 第一篇：理論基礎與核心概念 本篇將帶領讀者係統地迴顧並深入理解數字信號處理的基石。我們將從信號與係統的基本概念入手，詳細闡述連續時間信號與離散時間信號的定義、分類以及它們之間的關係。重點介紹傅裏葉級數、傅裏葉變換、拉普拉斯變換和Z變換等重要的數學工具，闡明它們在分析信號頻譜特性、係統頻率響應以及係統穩定性等方麵的核心作用。 離散時間係統是DSP的核心研究對象。我們將深入剖析綫性時不變（LTI）係統的基本性質，包括疊加性、時不變性、因果性以及穩定性。通過捲積運算，深入理解LTI係統對輸入信號的處理過程。此外，我們還將探討差分方程的錶示方法，以及如何利用係統函數來描述和分析係統的動態行為。 離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法——快速傅裏葉變換（FFT）是數字信號處理中最具革命性的工具之一。本書將詳細介紹DFT的定義、性質以及其在頻譜分析中的重要應用。我們將深入剖析FFT的各種算法，例如Cooley-Tukey算法，並通過圖解和算例，清晰地展示FFT如何高效地計算DFT，從而極大地提高瞭信號處理的效率。 第二篇：濾波理論與設計 濾波是數字信號處理中最基本也是最重要的應用之一。本篇將係統地介紹數字濾波器的理論、分類以及設計方法。 2.1 數字濾波器的基本概念與分類 我們將首先定義數字濾波器，並闡述其在去除噪聲、提取特定頻率成分等方麵的作用。根據係統的衝激響應是否有限，我們將數字濾波器分為無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器兩大類，並詳細分析它們的優缺點、適用場景以及基本結構。 2.2 IIR濾波器的設計 IIR濾波器因其對相同精度要求下濾波器階數較低的優勢而受到青睞。本節將重點介紹幾種經典的IIR濾波器設計方法。 巴特沃斯（Butterworth）濾波器： 詳細介紹巴特沃斯濾波器的設計原理，強調其在通帶內具有最平坦的幅度響應特性。我們將講解如何根據濾波器階數、截止頻率等參數，利用模擬濾波器原型（如巴特沃斯濾波器）通過頻率響應轉換（例如雙綫性變換）來設計數字巴特沃斯濾波器。 切比雪夫（Chebyshev）濾波器： 深入分析切比雪夫濾波器的特點，包括其在通帶或阻帶內存在等波紋的幅度響應。我們將區分I型和II型切比雪夫濾波器的設計方法，以及它們各自在幅頻響應上的差異。 橢圓（Elliptic）濾波器： 介紹橢圓濾波器的設計，闡述其在通帶和阻帶內都存在等波紋的特性，從而以最低的階數達到最陡峭的過渡帶。我們將講解其設計過程，並分析其幅頻響應的特點。 2.3 FIR濾波器的設計 FIR濾波器因其具有綫性相位特性和穩定性而具有獨特的優勢。本節將重點介紹幾種常用的FIR濾波器設計方法。 窗函數法： 這是FIR濾波器最常用且最簡單的一種設計方法。我們將詳細介紹各種常用的窗函數，如矩形窗、漢寜窗（Hanning）、海明窗（Hamming）、布萊剋曼窗（Blackman）和凱塞窗（Kaiser）等。通過分析不同窗函數的頻譜泄漏特性，我們將闡述如何選擇閤適的窗函數來滿足特定的濾波要求，並給齣具體的窗函數法設計步驟。 頻率采樣法： 介紹頻率采樣法，其基本思想是直接在采樣頻率的整數倍點上指定濾波器的頻率響應，然後通過DFT反變換得到濾波器的係數。我們將討論該方法的優點和局限性。 最優化設計法（Parks-McClellan算法）： 深入介紹Parks-McClellan算法，也稱為Remez交換算法。這種算法能夠設計齣在特定意義下“最佳”的FIR濾波器，即在通帶和阻帶內的最大誤差最小的濾波器。我們將詳細闡述算法的迭代過程以及如何確定濾波器的階數和係數。 2.4 濾波器實現 在完成濾波器的設計後，還需要將其有效地實現。本節將介紹兩種主要的數字濾波器實現結構： 直接型結構： 包括直接型I型和直接型II型結構，它們是最直觀的實現方式，但可能需要較多的乘法器和加法器。 規範型結構： 如梯形結構（Lattice Structure）、級聯型結構（Cascade Structure）和並聯型結構（Parallel Structure）。這些結構在計算復雜度、硬件實現以及數值穩定性方麵可能具有優勢。我們將分析不同結構的可行性和優劣。 第三篇：采樣與量化 數字信號處理的基礎是將模擬信號轉換為數字信號。本篇將深入探討采樣和量化的理論與實踐。 3.1 采樣定理 我們將詳細闡述奈奎斯特-香農采樣定理，解釋瞭為何采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍纔能無損地恢復原始信號。我們將深入分析過采樣、欠采樣以及采樣過程中的混疊（Aliasing）現象，並提齣避免混疊的有效措施，如抗混疊濾波器。 3.2 量化理論 模擬信號轉換為數字信號還需要進行量化。我們將介紹量化誤差的産生機製，以及量化位數對信號保真度的影響。我們將探討均勻量化和非均勻量化，並分析它們在不同應用場景下的適用性。 3.3 模數（A/D）和數模（D/A）轉換器 本節將簡要介紹實現采樣和量化的核心器件——模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）。我們將介紹幾種常見的ADC和DAC結構，如逐次逼近型、Σ-Δ型等，並分析它們的性能指標，如轉換速率、分辨率和精度。 第四篇：先進的數字信號處理技術 本篇將進一步拓展讀者的視野，介紹一些更高級和前沿的數字信號處理技術。 4.1 自適應信號處理 自適應信號處理是DSP領域的一個重要分支，其核心思想是濾波器參數能夠根據輸入信號的統計特性或環境的變化而自動調整。我們將介紹自適應濾波器的基本原理，以及幾種典型的自適應算法，如最小均方（LMS）算法和遞歸最小二乘（RLS）算法。我們將探討自適應濾波器在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等方麵的廣泛應用。 4.2 時頻分析 傳統的傅裏葉變換雖然能給齣信號的頻譜信息，但無法反映信號頻譜隨時間的變化。時頻分析技術能夠同時揭示信號的時間和頻率特性。我們將介紹短時傅裏葉變換（STFT）的基本原理，並探討其在處理非平穩信號中的應用。此外，我們將簡要介紹更先進的時頻分析方法，如小波變換，並闡述其在信號去噪、特徵提取等方麵的優勢。 4.3 多速率信號處理 多速率信號處理是指對采樣率不同的信號進行處理。本篇將介紹采樣率變換（升采樣和降采樣）的技術，以及它們在數字通信、多媒體處理等領域的應用。我們將討論多速率濾波器的設計和實現，以及多相分解等高效實現方法。 4.4 譜估計 當信號的統計特性未知時，需要對信號的功率譜進行估計。本篇將介紹幾種經典的功率譜估計方法，包括基於周期圖法、Welch法等經典方法，以及模型驅動的譜估計方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型等。我們將分析不同方法的優缺點以及適用場景。 第五篇：DSP應用實例與實踐 理論知識最終需要通過實踐來檢驗和鞏固。本篇將結閤實際應用，幫助讀者將所學知識融會貫通。 5.1 語音信號處理 我們將從語音信號的特性齣發，介紹語音信號的采集、預處理（如端點檢測、預加重）以及特徵提取（如MFCC）。我們將深入探討語音編碼、語音識彆、語音閤成等經典語音信號處理技術。 5.2 圖像與視頻信號處理 數字圖像與視頻的獲取、處理和分析是DSP的重要應用領域。本篇將介紹圖像的采樣與量化、圖像增強、圖像復原、圖像分割等基本圖像處理技術。此外，我們將簡要介紹視頻信號的處理流程，以及在視頻壓縮、運動估計等方麵的應用。 5.3 通信信號處理 數字通信係統是DSP技術最廣泛的應用平颱之一。我們將介紹數字調製與解調技術，如ASK、FSK、PSK、QAM等。還將討論信道編碼與解碼、均衡技術、以及OFDM等現代通信技術中的DSP應用。 5.4 控製係統與儀器儀錶 DSP在現代控製係統和儀器儀錶中扮演著至關重要的角色。我們將探討數字控製器設計、濾波器在傳感器信號處理中的應用、以及數據采集與處理等內容。 結語 本書力求在理論深度和實踐廣度之間取得平衡，希望通過係統性的講解和豐富的案例，能夠激發讀者對數字信號處理的濃厚興趣，培養其獨立分析問題和解決問題的能力。掌握數字信號處理的知識，將為讀者在瞬息萬變的科技領域中開闢更廣闊的發展道路。
我特彆欣賞這本書在知識點的呈現方式。它不是那種單調乏味的教科書模式，而是通過精心的編排，讓知識點變得生動有趣。我注意到書中有很多圖示和錶格，能夠直觀地展示復雜的概念和數據，這對於我這種視覺型學習者來說，真是太有幫助瞭。而且，作者在解釋一些關鍵概念的時候，會用非常淺顯易懂的語言，並輔以大量的例子，讓我能夠輕鬆地理解。我之前對數字信號處理的認知非常有限，很多理論對我來說都是模糊不清的。但通過閱讀這本書，我感覺自己逐漸清晰起來，能夠慢慢理解背後的原理和邏輯。這本書的裝幀也很精美，紙張的質感也很好，印刷清晰，拿在手裏非常有分量感。我希望通過這本書，能夠提升我的專業知識，也能找到更多將這些知識應用於實際的靈感。