數字信號處理——應用Matlab(第3版)(英文影印版) Vinay K. Ingle 9 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

基本信息

書名：數字信號處理——應用Matlab(第3版)(英文影印版)

定價：98.0元

作者：Vinay K. Ingle

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2016-02-01

ISBN：9787030326287

字數：570

頁碼：

版次：31

裝幀：平裝

開本：小16(18k)

商品重量：0.863kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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序言

信號的魔術：從理論到實踐的數字信號處理之旅 我們生活在一個由信號構成的世界：空氣中傳播的聲波，光縴中傳輸的光脈衝，互聯網上湧動的電子數據，醫療設備采集的心電圖，地震儀記錄的地麵震動，以及雷達探測到的遠方物體……這些都是信號。而數字信號處理（DSP），正是解析、理解、操控這些信號，並從中提取有用信息的強大工具。它是一門橫跨數學、計算機科學、電子工程等多個學科的前沿技術，其應用之廣泛，幾乎滲透到我們現代生活的方方麵麵。 本書旨在帶領讀者踏上一段深度探索數字信號處理奧秘的旅程。我們並非僅僅羅列枯燥的理論公式，而是將理論與實際應用緊密結閤，通過清晰的講解、生動的示例，以及對關鍵概念的深入剖析，幫助您建立紮實的DSP理論基礎，並掌握將這些理論轉化為實際解決方案的能力。 一、 理解信號的語言：離散與連續的轉換 旅程的起點，是理解信號的兩種基本形態：連續信號和離散信號。連續信號在時間上是連續的，其值在任何時刻都可以被定義，如同我們日常生活中聽到的聲音。而離散信號，則是對連續信號在時間上進行采樣（取樣）得到的，它隻在特定的離散時間點上具有定義。數字信號處理的核心，正是處理這些離散信號。 我們將詳細闡述采樣定理，這是DSP領域最 fundamental 的定理之一。它告訴我們，隻要采樣頻率足夠高，我們就能從離散的樣本中完整地恢復齣原始的連續信號。我們將探討欠采樣和過采樣的後果，以及如何選擇閤適的采樣率以避免信息損失。 離散化不僅僅發生在時間維度上。幅度（Amplitude）的量化也是將連續信號轉化為數字信號的關鍵一步。我們將討論量化誤差，以及不同量化方案（如均勻量化、非均勻量化）對信號質量的影響。 二、 信號的數學骨架：傅裏葉分析的魅力 要理解信號的內在結構，傅裏葉分析是必不可少的工具。傅裏葉分析的核心思想是將一個復雜的信號分解成一係列簡單的正弦和餘弦波的疊加。這就像將一首交響樂分解成各個樂器的單獨演奏。 我們將從傅裏葉級數（用於分析周期信號）和傅裏葉變換（用於分析非周期信號）講起。通過對時域和頻域的深入理解，您將能夠看到信號在不同頻率成分上的分布，這對於識彆信號的特徵、濾除噪聲、以及實現信號壓縮至關重要。 尤其重要的是，我們將深入探討離散傅裏葉變換（DFT）及其高效算法——快速傅裏葉變換（FFT）。DFT是數字信號處理中最核心的變換之一，它允許我們在數字域中對信號進行頻譜分析。FFT算法的齣現，極大地提高瞭DFT的計算效率，使得在實時係統中進行頻譜分析成為可能。我們將分析FFT的原理，以及它在各種應用中的重要作用，例如音頻分析、圖像處理和通信係統。 三、 塑造信號的形態：濾波器的設計與應用 噪聲是信號處理中的常見挑戰。無論是來自環境的乾擾，還是設備本身的缺陷，噪聲都會降低信號的質量，影響我們從中提取信息的準確性。濾波器，就是我們用於去除或抑製噪聲，以及提取特定頻率成分的“信號整形器”。 我們將區分兩種主要的濾波器類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。我們將深入研究它們的設計原理、特性差異以及各自的優缺點。 FIR濾波器： 以其綫性相位特性而著稱，這意味著它不會引入相位失真，對於一些對相位要求嚴格的應用（如音頻處理）非常重要。我們將學習窗函數法、頻率采樣法等FIR濾波器設計方法。 IIR濾波器： 通常比FIR濾波器在達到相同的濾波效果時需要更低的階數，因此在計算資源受限的情況下具有優勢。我們將探討IIR濾波器設計中常用的Butterworth、Chebyshev、Elliptic等逼近方法，並深入理解其設計過程。 通過對各種濾波器的深入理解，您將能夠根據實際需求，設計齣滿足特定性能指標的濾波器，例如低通濾波器（去除高頻噪聲）、高通濾波器（保留高頻成分）、帶通濾波器（提取特定頻段信號）、帶阻濾波器（消除特定頻段乾擾）等。 四、 信號的壓縮與還原：信息論的智慧 在數據量日益龐大的今天，信號的壓縮技術顯得尤為重要。它能夠顯著減小存儲空間和傳輸帶寬的需求，同時盡可能地保留原始信息。 我們將探討編碼與解碼的基本概念。編碼是將原始信號轉換為一種更緊湊的錶示形式，而解碼則是將這種緊湊的錶示恢復成原始信號。 本書將聚焦於一些經典的信號壓縮算法，例如： 脈衝編碼調製（PCM）： 這是最基礎的數字語音編碼方式，我們將解析其量化和編碼過程。 差分脈衝編碼調製（DPCM）： 通過預測下一個樣本的值，並隻編碼預測誤差，從而實現更高的壓縮比。 綫性預測編碼（LPC）： 在語音處理領域廣泛應用，通過建立信號樣本之間的綫性關係來進行預測和編碼。 離散餘弦變換（DCT）： JPEG圖像壓縮和MP3音頻壓縮等領域的核心技術。我們將深入理解DCT的原理，以及它如何將信號能量集中到少數幾個係數上，從而實現高效壓縮。 理解這些壓縮算法，不僅能幫助您在實際項目中應用它們，更能深刻理解信息如何在傳輸和存儲過程中被高效地編碼和解碼。 五、 信號的分析與識彆：模式的發現 除瞭對信號進行濾波和壓縮，我們還常常需要從信號中提取有用的信息，識彆特定的模式。例如，從一段語音中識彆說話人的身份，從一段心電圖中診斷心髒疾病，或者從雷達信號中識彆目標。 我們將介紹一些基本的信號分析技術，例如： 自相關函數和互相關函數： 用於分析信號的周期性、識彆延遲和相似性。 功率譜密度： 描述信號在不同頻率上的能量分布。 譜分析： 利用傅裏葉變換對信號進行頻譜分析，識彆信號的主要頻率成分。 短時傅裏葉變換（STFT）： 用於分析非平穩信號，即信號的頻率成分隨時間變化的信號，如語音信號。 通過這些工具，您將能夠對信號進行更深入的洞察，從而為更高級的模式識彆和機器學習任務打下基礎。 六、 實踐是檢驗真理的唯一標準 本書並非紙上談兵。我們堅信，理論的最終價值在於實踐。因此，我們將貫穿始終地強調將理論知識應用於實際問題的解決。雖然本書不直接包含具體編程代碼，但其講解思路和概念設計，都為讀者提供瞭一個堅實的基礎，使其能夠自信地將所學知識轉化為實際的軟件實現。 我們將鼓勵您思考： 如何根據一個具體的應用場景，選擇最閤適的信號處理算法？ 如何評估不同算法的性能，並進行優化？ 如何處理實際信號中遇到的各種挑戰，例如采樣率不匹配、非綫性失真、缺失數據等？ 通過不斷的實踐和探索，您將能夠真正掌握數字信號處理的精髓，成為一名優秀的信號處理工程師。 總結 數字信號處理是一門充滿魅力且至關重要的學科。它賦予我們理解和駕馭信息世界的能力。本書的目標是為您提供一個全麵而深入的視角，讓您不僅理解“是什麼”，更能理解“為什麼”以及“如何做”。從信號的本質齣發，到傅裏葉變換的深邃，再到濾波器的精巧設計，直至信號的壓縮與識彆，我們一步步揭示數字信號處理的奧秘。我們相信，通過本書的學習，您將能夠自信地麵對各種信號處理的挑戰，並將其強大的力量應用於您所熱愛的領域。