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桂志国，楼国红，陈友兴，张权，郝慧艳 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030260406

商品编码：29488865423

包装：平装

出版时间：2010-01-01

基本信息

书名：数字信号处理

定价：36.00元

作者：桂志国,楼国红,陈友兴,张权,郝慧艳

出版社：科学出版社

出版日期：2010-01-01

ISBN：9787030260406

字数：518000

页码：339

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.581kg

编辑推荐

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新定价链接：数字信号处理

内容提要

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本书全面介绍了数字信号处理与应用的基础理论和分析方法。书中前3章是数字信号处理的基础，包括离散时间信号与系统的时域分析、z域分析、离散傅里叶变换三部分内容。第4章是快速傅里叶变换及其应用。第5-7章是数字滤波器的基本结构、设计原理及设计方法。第8章和第9章分别讨论了信号的抽取与插值和有限字长效应。0章介绍了常用的特殊滤波器。为了加深对基本理论的理解和基本方法的掌握，书中安排了一些Matlab实例。全书各章都有精选例题和不同类型的习题。
　　本书可作为普通高等院校信息类相关专业本科生或研究生教材，也可供相关科研与了程技术人员参考。

目录

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前言
章 离散时间信号与系统的时域分析
　1.1 离散时间信号——序列
　1.2 序列的卷积和
　1.3 线性移不变系统
　1.4 线性常系数差分方程
　1.5 连续时间信号的抽样
　1.6 离散线性相关
　1.7 离散时间信号与系统的Matlab实现
　习题
第2章 离散时间信号与系统的z域分析
　2.1 z变换的定义及收敛域
　2.2 z反变换
　2.3 z变换的性质与定理
　2.4 z变换与拉普拉斯变换、傅里叶变换的关系
　2.5 序列傅里叶变换的定义及性质
　2.6 利用z变换求解差分方程
　2.7 离散时间系统的系统函数和频率响应
　2.8 离散时间信号与系统z域分析的Matlab实现
　习题
第3章 离散傅里叶变换
　3.1 离散傅里叶级数
　3.2 离散傅里叶变换
　3.3 离散傅里叶变换的性质及定理
　3.4 频域抽样理论
　3.5 DFT的应用
　3.6 DFT的Matlab实现
　习题
第4章 快速傅里叶变换
　4.1 DFT的运算量分析
　4.2 时间抽取的基-2FFT算法
　4.3 频率抽取的基-2FFT算法
　4.4 快速傅里叶反变换
　4.5 实序列的FFT算法
　4.6 线性卷积与线性相关的FFT算法
　4.7 Matlab关于FFT应用的程序设计
　习题
第5章 数字滤波器的基本结构
　5.1 数字滤波器结构的表示方法
　5.2 IIR滤波器的结构
　5.3 FIR滤波器的基本结构
　5.4 格型滤波器的基本结构
　5.5 Matlab关于滤波器结构的程序设计
　习题
第6章 IIR数字滤波器的设计
　6.1 滤波器的基本概念
　6.2 模拟低通滤波器的设计
　6.3 用模拟滤波器设计IIR数字滤波器
　6.4 数字高通、带通和带阻IIR滤波器的设计
　6.5 Matlab设计IIR滤波器
　习题
第7章 有限长单位抽样响应数字滤波器的设计
　7.1 线性相位FIR数字滤波器的特性
　7.2 窗函数设计法
　7.3 窗函数设计法举例
　7.4 频率抽样设计法
　7.5 等波纹佳逼近设计法
　7.6 IIR滤波器和FIR滤波器的比较
　7.7 FIR滤波器设计的Matlab实现
　习题
第8章 信号的抽取与插值
　8.1 信号的整数倍抽取
　8.2 信号的整数倍插值
　8.3 信号的有理数I／D抽样率转换
　8.4 多抽样率FIR系统的网络结构
　8.5 Matlab实现抽取与插值
　习题
第9章 数字信号处理的有限字长效应
　9.1 二进制的表示及其对量化误差的影响
　9.2 A／D采样的量化效应
　9.3 数字滤波器的系数量化效应
　9.4 定点运算滤波器的有限长效应
　9.5 定点运算FFT算法的有限长效应
　9.6 IIR滤波器的定点运算的零输入极限环振荡和死带效应
　9.7 浮点运算滤波器和FFT算法的有限长效应
　习题
0章 常用特殊滤波器
　10.1 全通滤波器
　10.2 小相位延时系统
　10.3 均值滤波器与平滑滤波器
　10.4 特殊零极点二阶滤波器
　10.5 梳状滤波器
　10.6 建立在零极点相消的简单整系数滤波器
　习题
参考文献

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》 内容概述 《数字信号处理》是一本深入探讨数字信号处理理论、方法与应用的书籍。本书旨在为读者提供一个全面、系统的学习框架，帮助他们理解数字信号处理的核心概念，掌握关键的分析和设计技术，并能够将这些知识应用于解决实际工程问题。 核心内容 第一部分：数字信号处理基础 信号与系统回顾：在深入数字领域之前，本书首先回顾了连续时间信号与系统的基本概念，包括信号的分类（如连续/离散、周期/非周期、能量/功率信号）、系统的基本性质（线性、时不变、因果性、稳定性）以及描述系统行为的常用方法（微分方程、卷积）。这部分内容为后续的离散时间系统分析奠定基础。 离散时间信号与系统：本部分正式引入离散时间信号的概念，包括采样、量化等过程。详细介绍了离散时间系统的表示方法，如差分方程，并着重讲解了卷积和的计算及其在系统响应分析中的重要性。此外，还引入了系统的频率响应概念，为理解系统的滤波特性打下基础。 傅里叶变换在离散时间信号分析中的应用：这是本书的核心内容之一。详细介绍了离散时间傅里叶变换（DTFT）的定义、性质及其在分析离散时间信号频谱特性方面的作用。重点讲解了周期离散信号的傅里叶级数（DFS）以及非周期离散信号的傅里叶变换（DTFT），并讨论了它们之间的联系。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）：考虑到实际应用中需要计算有限长信号的傅里叶变换，本书深入讲解了离散傅里叶变换（DFT）的定义、性质以及其与DTFT的关系。更为重要的是，本书详细介绍了高效计算DFT的算法——快速傅里叶变换（FFT），包括其基本原理（如蝶形运算、时间抽取和频率抽取算法），以及如何利用FFT加速频谱分析。 Z变换：Z变换是分析和设计离散时间线性时不变（LTI）系统不可或缺的数学工具。本书系统地介绍了Z变换的定义、收敛域（ROC）的概念及其重要性，详细讲解了Z变换的性质（如线性、时移、尺度变换、卷积性质等）。此外，还讲解了逆Z变换的求法，以及如何利用Z变换分析和表征离散时间LTI系统，包括系统函数的概念、极点与零点对系统稳定性和频率响应的影响。 第二部分：数字滤波器设计 数字滤波器概述：本部分首先阐述了数字滤波器的基本概念、分类（如无限冲激响应IIR滤波器和有限冲激响应FIR滤波器），以及它们在信号处理中的作用，如去除噪声、提取有用信息、信号重构等。 无限冲激响应（IIR）滤波器设计：本书详细介绍了IIR滤波器设计的几种经典方法。 巴特沃斯（Butterworth）滤波器：讲解其幅频响应特性（单调下降）、设计步骤，以及如何将连续时间巴特沃斯滤波器原型（如模拟巴特沃斯滤波器）通过双线性变换法转换为数字滤波器。 切比雪夫（Chebyshev）滤波器：分析了Type I和Type II切比雪夫滤波器的幅频响应特性（允许纹波），讲解了其设计方法，包括如何确定滤波器阶数和设计参数。 椭圆（Elliptic）滤波器：介绍了椭圆滤波器的幅频响应特性（在通带和阻带都允许纹波），并讲解了其设计步骤，强调了其在满足特定技术指标时更高的效率。 原型转换法：详细阐述了如何利用模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）以及双线性变换、脉冲不变法等原型转换技术设计数字IIR滤波器。 有限冲激响应（FIR）滤波器设计：本书重点介绍了FIR滤波器设计的几种常用方法。 窗函数法：这是FIR滤波器最常用的设计方法之一。详细讲解了窗函数的概念，包括矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等，以及它们在频谱泄漏和过渡带宽度之间的权衡。通过选择不同的窗函数，并利用DFT的截断性质，可以得到不同特性的FIR滤波器。 频率采样法：介绍了如何通过直接指定滤波器的频率响应来设计FIR滤波器。 最优（Parks-McClellan）算法（也称为Remez交换算法）：这是设计最优FIR滤波器的方法，能够在给定的滤波器阶数下，在通带和阻带达到最小的最大误差。详细介绍了该算法的原理、步骤以及如何利用它设计性能优越的FIR滤波器。 第三部分：数字信号处理的高级主题与应用 多速率信号处理：本部分介绍了多速率信号处理的概念，包括信号的抽取（decimation）和插值（interpolation），以及采样率转换器（upsampler和downsampler）的工作原理。讲解了多速率滤波器组（filter banks）的设计与应用，如去相关、信号压缩、以及在语音和图像处理中的应用。 谱分析：除了基本的傅里叶分析，本书还介绍了更高级的谱分析技术。 参数模型谱估计：讲解了如AR模型、MA模型、ARMA模型等参数模型的概念，以及利用这些模型进行高分辨率谱估计的方法，如Yule-Walker方程、Burg算法等。 非参数模型谱估计：回顾了周期图法、改进周期图法（Welch方法）等非参数谱估计方法，并讨论了它们的优缺点。 自适应信号处理：本部分介绍了自适应信号处理的基本原理，即滤波器系数能够根据输入信号的统计特性自动调整以达到某种优化准则。重点讲解了最小均方（LMS）算法及其变种，以及递推最小二乘（RLS）算法，并探讨了它们在噪声消除、均衡、回声消除等方面的应用。 相关与卷积的计算：详细讲解了如何高效地计算离散时间信号的卷积和相关。重点介绍了利用FFT加速卷积计算的方法，以及线性卷积与循环卷积之间的关系。 离散傅里叶变换（DFT）的性质与应用：更深入地探讨了DFT的各种性质，如周期性、对称性、卷积性质、相关性质等，并举例说明这些性质在信号处理中的实际应用，如频谱泄漏的产生与避免，以及如何利用DFT进行周期卷积和循环相关计算。 数字信号处理的应用领域：本书最后部分会通过具体的案例，展示数字信号处理在各个领域的广泛应用，例如： 通信系统：信道均衡、调制解调、语音编码与解码、信源编码、信道编码。 音频与语音处理：语音识别、语音合成、音频压缩（如MP3）、音效处理。 图像与视频处理：图像增强、图像去噪、图像压缩（如JPEG）、边缘检测、特征提取。 生物医学工程：心电图（ECG）和脑电图（EEG）信号分析、医学影像处理。 控制系统：数字控制器设计、系统辨识。 雷达与声纳：目标检测、距离和速度估计。 学习目标 通过学习《数字信号处理》，读者将能够： 1. 掌握数字信号处理的基本理论和数学工具：包括离散时间信号与系统、Z变换、傅里叶变换及其各种变种。 2. 理解数字滤波器的工作原理和设计方法：能够根据具体需求设计IIR和FIR滤波器。 3. 掌握谱分析和自适应信号处理的核心技术：能够进行有效的信号频谱分析和利用自适应滤波器解决实际问题。 4. 熟悉数字信号处理在不同工程领域的应用：能够将所学知识应用于解决通信、音频、图像、控制等领域的实际问题。 5. 提升分析和解决复杂信号处理问题的能力：为进一步深入研究数字信号处理的尖端技术打下坚实基础。 本书适合作为高等院校电子工程、通信工程、计算机科学、自动化等专业本科生和研究生教材，也适合作为相关领域的工程技术人员和研究人员的参考书。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我首先被它扎实的理论基础所吸引。书中对信号的采样、量化、编码等基本过程进行了深入浅出的阐述，并且在每个概念的讲解中都辅以严谨的数学推导，这对于理解信号处理的本质至关重要。我尤其喜欢作者在介绍数字滤波器设计时所采取的循序渐进的方法，从最简单的FIR滤波器讲起，逐步过渡到IIR滤波器，再到更复杂的自适应滤波器，每一步都环环相扣，逻辑清晰。书中还详细介绍了多种滤波器设计算法，如窗函数法、频率采样法、优化法等，并对它们的优缺点进行了比较分析，这为我们在实际应用中选择合适的滤波器提供了宝贵的参考。此外，书中对于FFT算法的讲解也非常到位，不仅给出了算法的原理，还分析了其计算复杂度，并提到了几种常见的FFT实现方式。这本书的数学功底非常深厚，但作者却能将复杂的概念用清晰易懂的语言表达出来，这对于初学者来说是极大的福音。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我的最深刻的体验之一，便是其对实际应用场景的关注。作者并没有仅仅停留在理论层面，而是花费了大量的篇幅来探讨数字信号处理在各个领域的具体应用。例如，书中详细讲解了在音频信号处理中，如何利用数字滤波技术实现降噪、均衡等效果；在图像处理领域，如何运用卷积、傅里叶变换等技术进行图像增强、边缘检测；以及在通信系统中，如何通过数字调制解调技术实现高效的数据传输。特别让我印象深刻的是，书中提供了一些实际案例分析，通过分析真实世界的信号处理问题，引导读者思考如何将书中所学的理论知识应用到实际工程中。这不仅增强了理论学习的趣味性，更重要的是，它帮助我建立了理论与实践之间的桥梁，让我能够更好地理解数字信号处理的价值所在。这些案例的选择也非常广泛，涵盖了从日常生活到尖端科技的各个方面，展现了数字信号处理技术的强大生命力。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我发现这本书的语言风格非常独特，带着一种娓娓道来的亲切感。作者在讲解一些关键概念时，常常会穿插一些生动形象的比喻，或者引用一些历史典故，让原本枯燥的理论知识变得生动有趣。例如，在讲解离散傅里叶变换时，作者将其比作“给信号拍一张频谱照片”，形象地揭示了其核心思想。这种叙述方式极大地降低了阅读门槛，让即便是初次接触数字信号处理的读者也能轻松理解。同时，书中也保留了严谨的学术风格，对于重要的公式和定理，作者都进行了清晰的推导和论证，确保了内容的科学性和准确性。书中的逻辑结构也很流畅，前后章节之间过渡自然，阅读起来不会感到突兀。我尤其欣赏作者在探讨某些复杂算法时，所展现出的耐心和细致，他会一步步地引导读者理解算法的每一步操作，直到最终豁然开朗。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计相当别致，封面上运用了抽象的几何图形和渐变色彩，营造出一种科技感与艺术感并存的氛围。我拿到手时，首先就被它厚重的纸张和精美的印刷所吸引，每一页都散发着淡淡的书香。翻开扉页，作者署名清晰可见，正文前的目录也排版得井井有条，让人一眼就能大致了解全书的结构。我特别欣赏的是书中对于一些核心概念的插图设计，它们并非简单的示意图，而是经过精心构思，能够有效地帮助读者理解抽象的原理。例如，某个章节中关于傅里叶变换的图解，就以一种非常直观的方式展现了信号在频域和时域之间的转换，比单纯的数学公式要容易理解得多。此外，书中的排版也十分考究，字体大小适中，行间距合理，即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。每章末尾的参考文献列表也很详尽，为读者提供了进一步深入研究的途径。总而言之，这本书在视觉呈现和阅读体验上都做到了令人满意的水准，这无疑为我的阅读之旅打下了良好的基础。

评分☆☆☆☆☆

最让我惊喜的是，这本书在深度和广度上都做得非常出色。它不仅仅是一本基础入门的教材，更像是一本能够伴随读者不断成长的参考书。在介绍完基础理论之后，书中还涉及了一些前沿的研究方向和一些高级的主题，例如在通信领域的信道编码、在生物医学工程中的信号分析等。这让我意识到，数字信号处理的领域是如此广阔，并且还在不断地发展和创新。书中对于一些高级概念的讲解，虽然需要一定的基础知识，但作者仍然尽力将它们解释得清晰易懂，并且提供了大量的参考文献，方便读者根据自己的兴趣进行深入的探索。这本书仿佛为我打开了一扇通往数字信号处理世界的大门，让我看到了更多的可能性和未知的领域，激发了我进一步学习和研究的兴趣。