基本信息
书名：数字信号处理
定价：39.80元
作者：蔡坤宝著
出版社：电子工业出版社
出版日期：2007-08-01
ISBN：9787121047633
字数：999600
页码：392
版次：1
装帧：平装
开本：
商品重量：0.640kg
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内容提要
本书系统地阐述了数字信号处理所涉及的信号与系统分析和系统设计的基本理论、基本分析与设计方法、基本算法和处理技术。全书共10章，主要内容包括：离散时间信号与系统的基本概念，离散时间信号与系统的变换域分析，包括z变换和离散时间傅里叶变换、连续时间信号的抽样与重建，离散傅里叶变换及其快速算法(FFT)，数字滤波器实现的基本结构，IIR和FIR 数字滤波器的设计原理与基本设计方法，数字信号处理中的有限字长效应，多抽样率数字信号处理。本书配有多媒体电子课件、英文版教学大纲、习题指导与实验手册。
本书可以作为电子与通信相关专业的本科数字信号处理课程中英文双语教学的教材，或中文授课的英文版教学参考书，也可供从事数字信号处理的工程技术人员学习参考。本书尤其适合初步开展数字信号处理课程中英文双语授课的教师与学生选用。
目录
作者介绍
蔡坤宝，博士，重庆大学通信工程学院教授，信号与信息处理硕士学位点负责人。多年来致力于信号的产生与处理、生物组织粘弹性波动的有限元分析、现代信号处理及其应用和人工神经网络等方面的研究工作。十余年来，积极探索和实施中英文双语教学，现任重庆市级精品课程“信
文摘
序言
《信号的奥秘：从理论到实践的探索》 引言 在信息爆炸的时代，信号无处不在，它们是信息传递、系统交互的载体。从我们日常沟通的语音、图像，到科学研究的地震波、脑电图，再到工业控制的传感器读数，无一不以信号的形式存在和流转。理解信号的本质，掌握处理信号的技巧，是现代科技发展和社会进步不可或缺的关键能力。 本书《信号的奥秘：从理论到实践的探索》旨在引领读者深入探寻信号的世界，从信号的基本概念出发，逐步深入到信号的分析、变换、滤波以及在各种应用场景中的实现。我们力求以清晰的逻辑、严谨的理论和生动的实例，构建一座连接信号理论与工程实践的桥梁，帮助读者建立起坚实的信号处理知识体系。 第一章：信号的基石——初识信号 本章将为读者奠定信号处理的理论基础，就像建造高楼前的打地基。我们将从最根本的问题入手： 什么是信号？ 我们将揭示信号的多样性，它不仅仅是声波或电波，更可以是任何随时间、空间或其他自变量变化的物理量。我们将探讨连续信号和离散信号的区别，这两种信号在表示和处理方式上有着本质的差异，但它们又可以通过采样和重建技术相互转化。 信号的分类与特性： 信号的种类繁多，理解它们的特性至关重要。我们将深入介绍周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等基本分类，并阐述幅度、频率、相位、带宽等关键参数的含义。这些特性将成为我们后续分析和处理信号的依据。 傅里叶级数与傅里叶变换： 这是信号处理的核心工具之一。我们将详细讲解傅里叶级数如何将周期信号分解为一系列正弦和余弦分量的叠加，以及傅里叶变换如何将任意信号分解为连续的频率分量。理解傅里叶变换，就如同拥有了一双“透视眼”，能够看到隐藏在信号时间域表面下的频率域“真容”，这对于频谱分析、滤波设计至关重要。 拉普拉斯变换与Z变换： 针对连续时间和离散时间系统，我们将分别介绍拉普拉斯变换和Z变换。这两种变换能够将复杂的微分方程和差分方程转化为代数方程，极大地简化了系统分析和设计过程。我们将重点阐述它们在系统稳定性分析、传递函数推导等方面的应用。 第二章：信号的剖析——时域与频域的透视 掌握了傅里叶变换等工具，我们便能深入剖析信号的内在结构。本章将引导读者在不同的“视角”下审视信号： 时域分析： 在时间轴上观察信号的变化，直观地了解信号的幅度、持续时间和瞬时行为。我们将学习如何通过波形图、采样点等信息来初步判断信号的性质。 频域分析： 通过傅里叶变换得到的频谱图，我们能够清晰地看到信号中包含哪些频率成分，以及它们的强度。我们将探讨频谱的形状如何反映信号的特性，例如窄带信号、宽带信号的频谱特点，以及噪声成分在频谱上的表现。 功率谱密度与能量谱密度： 对于能量信号和功率信号，我们将介绍功率谱密度（PSD）和能量谱密度（ESD）的概念。PSD描述了信号在不同频率上的功率分布，ESD则描述了信号在不同频率上的能量分布。这些概念在噪声分析、信号检测等领域具有重要的理论和实践意义。 卷积： 卷积是线性时不变（LTI）系统分析的核心运算。我们将深入理解卷积的数学定义，以及它在时域和频域的等价表示。通过卷积，我们可以精确地描述输入信号经过系统后产生的输出信号，这对于系统建模和预测至关重要。 第三章：信号的净化——滤波的艺术 信号在传输和采集过程中往往会混入各种噪声，影响信息的准确性。滤波技术正是用于去除这些干扰，提取有用信号的利器。本章将带领读者掌握滤波的艺术： 滤波器的基本概念： 我们将介绍滤波器的基本功能——选择性地允许特定频率范围的信号通过，同时衰减其他频率的信号。我们将区分低通、高通、带通和带阻滤波器，并解释它们各自的应用场景。 模拟滤波器设计： 针对连续时间系统，我们将介绍巴特沃斯、切比雪夫、椭圆等经典模拟滤波器设计方法。我们将探讨它们在幅度响应、相位响应和过渡带特性上的权衡，以及如何根据系统要求选择合适的滤波器类型和阶数。 数字滤波器设计： 随着数字信号处理技术的普及，数字滤波器变得越来越重要。我们将详细介绍无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。IIR滤波器结构紧凑，计算效率高，但可能存在稳定性问题；FIR滤波器则具有良好的线性相位特性，稳定性好，但通常需要更高的阶数。我们将深入讲解它们的设计原理、设计方法（如窗函数法、频率采样法、Parks-McClellan算法等），以及在实际系统中的应用。 自适应滤波： 在噪声特性随时间变化的场合，固定参数的滤波器将无法胜任。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，以达到最佳的滤波效果。我们将介绍最小均方（LMS）算法等经典的自适应滤波算法，并探讨其在噪声消除、回声抵消、信号均衡等方面的应用。 第四章：信号的转换——编码与压缩的智慧 在信息存储和传输过程中，信号的有效表示和高效利用是关键。本章将探讨信号转换的技术： 采样理论： 离散信号是模拟信号采样而来的，采样定理（Nyquist-Shannon采样定理）是保证采样过程不丢失信息的核心理论。我们将深入理解采样率、奈奎斯特频率的概念，以及欠采样和过采样的影响。 量化： 离散信号的幅度也被离散化，这个过程称为量化。我们将探讨量化误差的产生，以及均匀量化和非均匀量化（如μ-law和A-law编码）的区别和应用。 编码技术： 为了在数字系统中表示和处理信号，我们需要将其转换为数字编码。我们将介绍脉冲编码调制（PCM）等基本的数字编码方式。 数据压缩： 原始的数字信号数据量庞大，需要进行压缩以节省存储空间和传输带宽。我们将介绍无损压缩（如霍夫曼编码、算术编码）和有损压缩（如离散余弦变换DCT、小波变换）的基本原理，以及它们在图像、音频、视频压缩中的应用。 第五章：信号的应用——无处不在的信号处理 信号处理技术并非空中楼阁，它早已渗透到我们生活的方方面面。本章将通过一系列生动的应用案例，展示信号处理的强大力量： 通信系统： 从手机通信到无线网络，信号处理是核心。我们将探讨调制解调、信道编码、均衡等关键技术，它们保证了信息的可靠传输。 音频处理： 语音识别、音频降噪、音乐合成、效果处理等都离不开信号处理。我们将介绍傅里叶变换在音频频谱分析中的应用，以及数字滤波器在音频信号净化中的作用。 图像与视频处理： 图像去噪、边缘检测、特征提取、图像压缩、视频编码等都是典型的信号处理应用。我们将探讨二维傅里叶变换、小波变换等在图像处理中的作用。 生物医学工程： 心电图（ECG）、脑电图（EEG）、医学影像（CT、MRI）等都需要进行复杂的信号处理，以辅助诊断和治疗。 控制系统： 传感器信号的采集、处理和反馈是现代控制系统正常运行的基础。 其他领域： 地震勘探、雷达、声纳、金融信号分析等，信号处理的应用几乎覆盖了所有科学和工程领域。 结语 《信号的奥秘：从理论到实践的探索》不仅仅是一本教材，更是一次深入探索数字世界背后奥秘的旅程。我们希望通过本书，读者能够建立起扎实的理论基础，掌握实用的处理技巧，并激发对信号处理领域更深层次的兴趣。无论您是初学者还是有一定基础的研究者，都将在这本书中找到开启信号处理大门的钥匙，洞悉信息流动的规律，掌握驾驭数字信号的能力。信号的奥秘等待着您去发掘，它们的潜能等待着您去释放。
初读这本书的引言部分，我立刻被作者那种深厚的学术功底和清晰的思维逻辑所折服。他不仅仅是罗列知识点，更像是一位经验丰富的向导，带着你一步步穿越数字信号处理这片广袤的领域。作者在阐述基础概念时，总是能找到最贴近实际生活的类比，使得那些抽象的数学概念瞬间变得鲜活起来。比如，他对傅里叶变换的讲解，完全跳脱了传统教材的刻板说教，而是通过生动的例子，将时域和频域之间的微妙关系阐释得淋漓尽致。这种“化繁为简，深入浅出”的叙事风格，极大地降低了初学者的学习门槛，同时也让有一定基础的读者能够从中获得新的启发和更深层次的理解，感觉就像是听了一场顶尖专家级别却又极其亲切的学术报告。