《國外電子電氣經典教材係列:數字信號處理·係統分析與設計(原書第2版)》適用於大學本科生和研究生作為數字信號處理課程的教學參考書,也可作為從事通信和信息處理相關工程技術人員的參考書。
《國外電子電氣經典教材係列:數字信號處理·係統分析與設計(原書第2版)》對數字信號處理的理論方法、實現及應用給齣瞭完整的介紹,對離散時間信號及係統、傅裏葉變換和z變換、小波分析和數字濾波器設計等諸多關鍵論題進行瞭詳細的討論。在第1版基礎上《國外電子電氣經典教材係列:數字信號處理·係統分析與設計(原書第2版)》補充瞭包括多重速率數字信號處理係統、綫性預測、時頻分析和譜估計等隨機數字信號處理的內容,幫助讀者深刻理解基本理論和分析方法,最後對列舉的大量例題作齣瞭詳細的解答。
譯者序
前言
引言
第1章 離散時間信號和係統
1.1 概述
1.2 離散時間信號
1.3 離散時間係統
1.3.1 綫性
1.3.2 時不變性
1.3.3 因果關係
1.3.4 衝激響應與捲積和
1.3.5 穩定性
1.4 差分方程與時域響應
1.4.1 遞歸與非遞歸係統對比
1.5 求解差分方程
1.5.1 計算衝激響應
1.6 連續時間信號采樣
1.6.1 基本原理
1.6.2 采樣定理
1.7 隨機信號
1.7.1 隨機變量
1.7.2 隨機過程
1.7.3 隨機信號濾波
1.8 實驗:離散時間信號和係統
1.9 離散時間信號和係統與MATLAB
1.10 總結
1.11 習題
第2章 z變換和傅裏葉變換
2.1 概述
2.2 z變換的定義
2.3 z反變換
2.3.1 基於留數定理的計算
2.3.2 部分分式展開法
2.3.3 多項式長除法
2.3.4 級數展開法
2.4 z變換的性質
2.4.1 綫性
2.4.2 時間反轉
2.4.3 時移定理
2.4.4 指數倍乘
2.4.5 復數微分
2.4.6 復共軛
2.4.7 實部與虛部序列
2.4.8 初值定理
2.4.9 捲積定理
2.4.10 序列相乘
2.4.11 帕塞瓦爾定理
2.4.12 基本z變換錶
2.5 傳遞函數
2.6 z域穩定性
2.7 頻率響應
2.8 傅裏葉變換
2.9 傅裏葉變換的性質
2.9.1 綫性
2.9.2 時間反轉
2.9.3 時移定理
2.9.4 復指數倍乘(頻移、調製)
2.9.5 復數差分
2.9.6 復共軛
2.9.7 實數與虛數序列
2.9.8 對稱和反對稱序列
2.9.9 捲積定理
2.9.10 序列相乘
2.9.11 帕塞瓦爾定理
2.10 周期序列傅裏葉變換
2.11 變換域隨機信號
2.11.1 功率譜密度
2.11.2 白噪聲
2.12 實驗:z變換和傅裏葉變換
2.13 z變換和傅裏葉變換與MATLAB
2.14 總結
2.15 習題
第3章 離散變換
3.1 概述
3.2 離散傅裏葉變換
3.3 DFT的性質
3.3.1 綫性
3.3.2 時間反轉
3.3.3 時移定理
3.3.4 循環頻移定理(調製定理)
3.3.5 時域循環捲積
3.3.6 相關性
3.3.7 復共軛
3.3.8 實數與虛數序列
3.3.9 對稱與反對稱序列
3.3.10 帕塞瓦爾定理
3.3.11 DFT與z變換的關係
3.4 DFT數字濾波器
3.4.1 綫性和循環捲積
3.4.2 重疊相加法
3.4.3 重疊保留法
3.5 快速傅裏葉變換
3.5.1 2為基時域抽取算法
3.5.2 頻域抽取
3.5.3 4為基算法
3.5.4 任意值N算法
3.5.5 計算DFT的其他技術
3.6 其他離散變換
3.6.1 離散變換和帕塞瓦爾定理
3.6.2 離散變換和正交性
3.6.3 離散餘弦變換
3.6.4 正弦和餘弦變換族
3.6.5 離散哈特利變換
3.6.6 哈達馬變換
3.6.7 其他重要變換
3.7 信號錶示法
3.7.1 拉普拉斯變換
3.7.2 z變換
3.7.3 傅裏葉變換(連續時間)
3.7.4 傅裏葉變換(離散時間)
3.7.5 傅裏葉級數
3.7.6 離散傅裏葉變換
3.8 實驗:離散變換
3.9 離散變換與MATLAB
3.10 總結
3.11 習題
第4章 數字濾波器
4.1 概述
4.2 非遞歸數字濾波器的基本結構
4.2.1 直接型
4.2.2 級聯型
4.2.3 綫性相位型
4.3 遞歸數字濾波器的基本結構
4.3.1 直接型
4.3.2 級聯型
4.3.3 並聯型
4.4 數字網絡分析
4.5 狀態空間描述
4.6 數字網絡的基本性能
4.6.1 特勒根定理
4.6.2 互易性
4.6.3 中間互易
4.6.4 轉置
4.6.5 靈敏度
4.7 積木塊
4.7.1 二階積木塊
4.7.2 數字振蕩器
4.7.3 梳狀濾波器
4.8 實驗:數字濾波器
4.9 數字濾波器與MATLAB
4.10 總結
4.11 習題
第5章 FIR濾波器逼近
5.1 概述
5.2 標準濾波器的理想特性
5.2.1 低通、高通、帶通和帶阻濾波器
5.2.2 微分器
5.2.3 希爾伯特變換器
5.2.4 小結
5.3 頻率采樣逼近FIR濾波器
5.4 窗函數逼近FIR濾波器
5.4.1 矩形窗
5.4.2 三角窗
5.4.3 漢明窗和漢寜窗
5.4.4 布萊剋曼窗
5.4.5 凱澤窗
5.4.6 道爾夫切比雪夫窗
5.5 最平坦濾波器逼近
5.6 優化FIR濾波器逼近
5.6.1 加權最小二乘法
5.6.2 切比雪夫法
5.6.3 WLS切比雪夫法
5.7 實驗:FIR濾波器逼近
5.8 FIR濾波器逼近與MATLAB
5.9 總結
5.10 習題
第6章 IIR濾波器逼近
6.1 概述
6.2 模擬濾波器逼近
6.2.1 模擬濾波器性能指標
6.2.2 巴特沃斯逼近
6.2.3 切比雪夫逼近
6.2.4 橢圓逼近
6.2.5 頻率變換
6.3 連續時域到離散時域變換
6.3.1 衝激響應不變法
6.3.2 雙綫性變換法
6.4 離散時域頻率變換
6.4.1 低通低通變換
6.4.2 低通高通變換
6.4.3 低通帶通變換
6.4.4 低通帶阻變換
6.4.5 可變截止頻率濾波器設計
6.5 幅度和相位逼近
6.5.1 基本原理
6.5.2 多變量函數最小化方法
6.5.3 交替法
6.6 時域逼近
6.6.1 逼近方法
6.7 實驗:IIR濾波器逼近
6.8 IIR濾波器逼近與MATLAB
6.9 總結
6.10 習題
第7章 譜估計
7.1 概述
7.2 估計理論
7.3 非參數譜估計
7.3.1 周期圖
7.3.2 周期圖變異
7.3.3 最小方差譜估計
7.4 建模理論
7.4.1 有理傳遞函數建模
7.4.2 耶魯沃剋方程
7.5 參數譜估計
7.5.1 綫性預測
7.5.2 協方差法
7.5.3 自相關方法
7.5.4 萊文森杜斌算法
7.5.5 伯格方法
7.5.6 萊文森杜斌算法與網格結構關係
7.6 維納濾波器
7.7 其他譜估計方法
7.8 實驗:譜估計
7.9 譜估計與MATLAB
7.10 總結
7.11 習題
第8章 多重速率係統
8.1 概述
8.2 基本原理
8.3 抽取
8.4 內插
8.4.1 內插示例
8.5 采樣率變化
8.6 逆運算
8.7 諾貝爾一緻性
8.8 多相分解
8.9 切換模型
8.10 抽取和內插實現高效濾波器
8.10.1 窄帶FIR濾波器
8.10.2 具有窄過渡帶的寬帶FIR濾波器
8.11 重疊塊濾波
8.11.1 不重疊情況
8.11.2 重疊輸入和輸齣
8.11.3 快速捲積結構Ⅰ
8.11.4 快速捲積結構Ⅱ
8.12 多重速率係統的隨機信號
8.12.1 內插隨機信號
8.12.2 抽取隨機信號
8.13 實驗:多重速率係統
8.14 多重速率係統與MATLAB
8.15 總結
8.16 習題
第9章 濾波器組
9.1 概述
9.2 濾波器組
9.2.1 帶通信號抽取
9.2.2 帶通信號逆抽取
9.2.3 精確抽取M段濾波器組
9.3 完全重構
9.3.1 多相分量M帶濾波器組
9.3.2 M帶濾波器組的完全重構
9.4 分析M帶濾波器組
9.4.1 調製矩陣錶示
9.4.2 時域分析
9.4.3 正交和雙正交濾波器組
9.4.4 解多路復用器
9.5 普通雙帶完全重構濾波器組
9.6 QMF濾波器組
9.7 CQF濾波器組
9.8 塊變換
9.9 餘弦調製濾波器組
9.9.1 餘弦調製濾波器組設計優化問題
9.10 重疊變換
9.10.1 快速算法和雙正交LOT
9.10.2 廣義LOT
9.11 實驗:濾波器組
9.12 濾波器組與MATLAB
9.13 總結
9.14 習題
第10章 小波變換
10.1 概述
10.2 小波變換
10.2.1 分級濾波器組
10.2.2 小波
10.2.3 尺度函數
10.3 x(t)和x(n)的關係
10.4 小波變換與時頻分析
10.4.1 短時傅裏葉變換
10.4.2 連續時間小波變換
10.4.3 采樣連續時間小波變換:離散小波變換
10.5 多分辨率錶示
10.5.1 雙正交多分辨率錶示
10.6 小波變換與濾波器組
10.6.1 濾波器係數之間的關係
10.7 正則性
10.7.1 正則性條件對濾波器組的附加約束
10.7.2 正則性實際估計
10.7.3 消失矩數
10.8 小波示例
10.9 圖像小波變換
10.10 有限長信號小波變換
10.10.1 周期信號擴展
10.10.2 對稱信號擴展
10.11 實驗:小波變換
10.12 小波與MATLAB
10.13 總結
10.14 習題
第11章 有限精度數字信號處理
11.1 概述
11.2 二進製數錶示
11.2.1 定點錶示
11.2.2 有符號二次冪錶示
11.2.3 浮點錶示
11.3 基本單元
11.3.1 二進製補碼錶示特性
11.3.2 串行加法器
11.3.3 串行乘法器
11.3.4 並行加法器
11.3.5 並行乘法器
11.4 分布式算法實現
11.5 乘積量化
11.6 信號縮放
11.7 係數量化
11.7.1 靈敏度標準
11.7.2 統計預測字長
11.8 極限環
11.8.1 顆粒極限環
11.8.2 溢齣極限環
11.8.3 消除零輸入極限環
11.8.4 消除常數輸入極限環
11.8.5 溢齣非綫性數字濾波器的強迫響應穩定性
11.9 實驗:有限精度數字信號處理
11.10 有限長精度數字信號處理與MATLAB
11.11 總結
11.12 習題
第12章 FIR結構
12.1 概述
12.2 格型構成
12.2.1 格型濾波器組
12.3 多相型
12.4 頻域型
12.5 遞歸運算和型
12.6 修正辛格濾波器
12.7 降低算術運算次數
12.7.1 前置濾波器法
12.7.2 內插法
12.7.3 頻率響應隱蔽法
12.7.4 正交法
12.8 實驗:FIR結構
12.9 FIR結構與MATLAB
12.10 總結
12.11 習題
第13章 IIR結構
13.1 概述
13.2 並聯和級聯型IIR濾波器
13.2.1 並聯型
13.2.2 級聯型
13.2.3 誤差頻譜整形
13.2.4 閉閤形式縮放
13.3 狀態空間模塊
13.3.1 最優狀態空間模塊
13.3.2 無極限環狀態空間模塊
13.4 格型濾波器
13.5 雙互補濾波器
13.5.1 QMF濾波器組實現
13.6 波動濾波器
13.6.1 動機
13.6.2 波元件
13.6.3 格型波動數字濾波器
13.7 實驗:IIR結構
13.8 IIR結構與MATLAB
13.9 總結
13.10 習題
參考文獻
索引
我是一名對計算機圖形學和圖像處理領域感興趣的在校學生。雖然我的主要學習方嚮是計算機科學,但我深知數字信號處理在圖像和視頻處理中的核心作用。我希望這本書能夠清晰地解釋數字信號處理的基本概念,並且能重點闡述這些概念是如何應用在圖像和視頻處理中的。例如,我希望瞭解傅裏葉變換在圖像濾波、銳化、降噪中的作用,以及如何利用捲積操作來實現各種圖像變換。同時,我也希望書中能介紹一些關於圖像壓縮、特徵提取、邊緣檢測等與圖形學和圖像處理緊密相關的數字信號處理技術。如果書中能有一些關於圖像處理的數學模型和算法的講解,並能提供一些實際的實現思路,對我來說將是莫大的幫助。
評分作為一名在職的軟件工程師,我發現隨著人工智能和大數據技術的飛速發展,數字信號處理的應用場景越來越廣泛,從語音識彆、圖像處理到通信係統、生物醫學信號分析,幾乎無處不在。雖然我並非科班齣身,但齣於職業發展的需要,我迫切希望能夠係統地學習數字信號處理的相關知識,以便更好地理解和應用這些前沿技術。這本書的題目恰好擊中瞭我的需求點。我希望它能夠提供紮實的理論基礎,並且注重實際應用,給齣一些貼近工業界實際問題的解決方案。我特彆希望書中能包含一些關於信號采集、預處理、特徵提取以及分類識彆等方麵的討論,並且能介紹一些常用的信號處理工具箱(如MATLAB, Python的SciPy/NumPy等)的使用方法,以及一些經典的算法實現。如果書中能有相關的工程實例分析,那將是極大的幫助。
評分作為一名在通信工程領域工作的工程師,數字信號處理是我日常工作中的重要組成部分。我需要不斷更新自己的知識,以應對日益復雜的通信係統設計和優化挑戰。這本書的“原書第2版”錶明它具有一定的時效性和學術深度。我期待它能夠在數字信號處理的理論基礎上,更深入地探討一些在現代通信係統中至關重要的技術,例如信道編碼、解調技術、自適應均衡、功率譜估計等。我特彆希望它能提供關於數字信號處理在無綫通信、光通信、多媒體通信等具體應用場景中的詳盡分析和設計方法。我需要知道如何利用數字信號處理技術來提高通信係統的性能,降低誤碼率,增加傳輸速率,並應對各種環境乾擾。
評分我一直對數字信號處理領域充滿濃厚的興趣,尤其是在學習過程中,總會遇到一些基礎概念模糊不清,或者理論與實際應用脫節的情況。這本書的標題——“係統分析與設計”——一下子就吸引瞭我,因為它暗示瞭這本書不僅僅停留在理論推導,而是更側重於如何將這些理論應用到實際的係統構建中去。這正是我所需要的,畢竟學習的最終目的往往是為瞭解決實際問題。我希望這本書能夠清晰地闡述數字信號處理的核心概念,比如采樣、量化、傅裏葉變換、Z變換等,並且深入講解各種濾波器(FIR、IIR)的設計原理和實現方法,同時也能涵蓋一些更高級的主題,如自適應濾波、譜估計等。此外,我特彆關注的是它在“係統分析與設計”方麵能夠提供多少實際的指導,例如如何選擇閤適的算法、如何進行係統仿真、如何考慮實際係統的限製(如計算量、噪聲等),並希望能有相關的案例研究或者代碼示例來佐證理論。
評分我是一位對前沿科學技術保持高度關注的業餘研究者,經常閱讀各種專業書籍來拓寬視野。這本書的“國外經典教材”標簽吸引瞭我,這通常意味著其內容具有國際視野和較高的學術價值。我期待它能提供一個全麵而深入的數字信號處理理論體係,涵蓋從基礎概念到高級應用的各個層麵。我希望它能解釋諸如離散時間傅裏葉變換(DTFT)、離散傅裏葉變換(DFT)、快速傅裏葉變換(FFT)等核心算法的原理和高效實現;深入講解綫性時不變(LTI)係統的分析方法,包括係統函數、零極點分析、頻率響應等;並詳細闡述各種數字濾波器(FIR和IIR)的設計理論和實現技巧。此外,我也對書中可能涉及到的自適應濾波、譜估計、小波分析等更高級的主題充滿興趣,希望能夠從中獲得啓發。
評分我一直對信號的變換和分析抱有極大的興趣,尤其是在物理學和工程領域,信號的變換是理解和處理各種現象的關鍵。這本書的題目中“數字信號處理·係統分析與設計”正好觸及瞭我一直以來想要深入瞭解的領域。我希望它能夠係統地介紹數字信號處理的基本理論,包括離散時間信號的錶示、基本運算,以及傅裏葉變換、Z變換等核心工具的原理和應用。在“係統分析”方麵,我希望它能詳細講解如何描述和分析綫性時不變係統,包括其時域和頻域特性,如衝擊響應、頻率響應、穩定性等。而“係統設計”部分,我則期待它能提供如何根據實際需求設計數字濾波器,如何選擇閤適的采樣率,以及如何實現這些係統的方法和技術。
評分我是一名對技術充滿好奇心的愛好者,雖然沒有接受過正規的信號處理訓練,但通過網絡資源和一些入門書籍,我瞭解到數字信號處理是一個非常有趣且極具潛力的領域。我希望這本書能夠以一種相對易懂的方式,將復雜的概念解釋清楚,並且能夠提供一些直觀的理解方式,比如通過圖示或者類比。我尤其對傅裏葉變換、捲積定理等核心概念的物理意義和實際應用很感興趣,希望書中能夠詳細解釋這些概念是如何在信號處理係統中發揮作用的。同時,我也希望能瞭解一些實際的信號處理應用,比如如何通過數字信號處理技術來增強音頻質量、如何從圖像中提取有用信息等。如果書中能有一些趣味性的例子或者小實驗,讓我能夠邊學邊玩,那就更完美瞭。
評分我是一個有一定工程背景的在讀研究生,在之前的一些課程中接觸過數字信號處理的基礎知識,但總感覺理解不夠深入,尤其是在涉及到具體的係統設計時,會感到力不從心。這次選擇這本書,很大程度上是看中瞭它“經典教材”和“原書第2版”的標簽,這通常意味著其內容經過瞭時間的考驗,並且在第二次修訂時,很可能已經吸取瞭第一版的反饋,在知識體係、邏輯結構以及內容更新上都做得相當完善。我非常期待這本書能夠提供一個清晰、係統化的學習路徑,從最基本的概念齣發,逐步深入到復雜的算法和設計方法。特彆是對於“係統分析”這部分,我希望能夠找到關於如何建立信號處理係統的數學模型、如何分析係統的穩定性、頻率響應等關鍵特性。而“係統設計”部分,我則希望看到關於如何根據具體需求選擇閤適的信號處理方法,如何進行濾波器設計,以及如何將這些設計轉化為實際可行的工程方案的指導。
評分我是一名本科生,目前正在學習數字信號處理這門課程。對於教材的選擇,我通常傾嚮於那些被廣泛認可的、內容詳實且體係完整的經典教材。這本書的“經典教材”標簽讓我對其內容的權威性和係統性充滿信心。我希望這本書能夠覆蓋課程大綱中的所有重要知識點,包括離散時間信號與係統、傅裏葉變換、Z變換、采樣理論、數字濾波器設計、FFT算法、以及一些應用實例。我尤其看重教材在概念講解的深度和例題的典型性。我希望它能提供清晰的數學推導,並且在關鍵概念上給齣深入的剖析,同時配有足夠多的、具有代錶性的例題,幫助我鞏固理解並學會應用。此外,如果書中能有一些思考題或者課後習題,能夠引導我進一步探索和思考,那就更好瞭。
評分這本書的裝幀設計相當考究,硬殼封麵,紙張厚實且帶有一定光澤,觸感非常不錯,拿在手裏沉甸甸的,給人一種專業、可靠的感覺。封麵的配色和字體選擇也都比較簡潔大氣,符閤“經典教材”的定位,沒有任何花哨的裝飾,非常符閤我一直以來對高質量學術書籍的期待。拿到手的第一感受就是,這絕對是一本值得細細品味和珍藏的書。在書店裏翻閱其他同類書籍時,很多都采用瞭比較輕薄的紙張,印刷質量也參差不齊,容易泛黃或者字跡模糊,相比之下,這本《數字信號處理·係統分析與設計》在物理層麵的質感就顯得格外突齣,讓人在閱讀之前就建立起瞭一種高度的信任感。包裝方麵也做得很好,書本被嚴密的塑料薄膜包裹,確保瞭運輸過程中的安全,沒有任何摺損或劃痕,可見齣版方在細節上確實下瞭功夫,這種對圖書本身的尊重,也讓我對接下來的內容更加充滿期待。而且,這本書的尺寸也比較適中,既不像某些大部頭那樣難以攜帶,也不會因為太小而顯得內容不足,恰好滿足瞭日常學習和研究的需求,無論是放在書架上還是隨身攜帶,都顯得非常得體。
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評分針對數字信號處理非常好的一本教材
評分挺好的,不錯,快遞方便快速。
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