数字信号处理：应用MATLAB（第3版 英文影印版） [Digital Signal Processing Using MATLAB(Third Edition)] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Vinay，K.Ingle，John，G.Proakis 著

图书标签:

• 数字信号处理
• MATLAB
• 信号处理
• 第三版
• 英文教材
• 通信工程
• 电子工程
• 数学
• 高等教育
• 工程技术
• 算法

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030326287

版次：3

商品编码：11881132

包装：平装

丛书名： 国外信息科学与技术经典图书系列

外文名称：Digital Signal Processing Using MATLAB(Third Edition)

开本：16开

出版时间：2012-01-01

用纸：胶版纸###

内容简介

　　《数字信号处理：应用MATLAB（第3版 英文影印版）》介绍了MATLAB在数字信号处理中的应用，包括时分信号与系统、时分傅里叶变换、z变换、离散傅里叶变换、离散时间滤波器实现、FIR滤波器设计、HR滤波器设计以及采样率转换等内容。《数字信号处理：应用MATLAB（第3版 英文影印版）》通过使用MATLAB这一“动态实验室”帮助读者提高解决问题的能力和严谨思维的能力。

内页插图

目录

PREFACE
1 INTRODUCTION
1．1 Overview of Digital Signal Processing
1．2 A Brief Introduction to MATLAB
1．3 Applications of Digital Signal Processing
1．4 Brief Overview of the Book

2 DISCRETE—TIME SIGNALS AND SYSTEMS
2．1 Discrete—time Signals
2．2 Discrete Systems
2．3 Convolution
2．4 Difference Equations
2．5 Problems

3 THE DISCRETE—TIME FOURIER ANALYSIS
3．1 The Discrete—time Fourier Transform （DTFT）
3．2 The Properties of the DTFT
3．3 The Frequency Domain Representation of LTISystems
3．4 Sampling and Reconstruction of Analog Signals
3．5 Problems

4 THE z—TRANSFORM
4．1 The Bilateral z—Transform
4．2 Important Properties of the z—Transform
4．3 Inversion of the z—Transform
4．4 System Representation in the z—Domain
4．5 Solutions of the Difference Equations
4．6 Problems

5 THE DISCRETE FOURIER TRANSFORM
5．1 The Discrete Fourier Series
5．2 Sampling and Reconstruction in the z—Domain
5．3 The Discrete Fourier Transform
5．4 Properties of the Discrete Fourier Transform
5．5 Linear Convolution Using the DFT
5．6 The Fast Fourier Transform
5．7 Problems

6 IMPLEMENTATION OF DISCRETE—TIME FILTERS
6．1 Basic Elements
6．2 IIR Filter Structures
6．3 FIR Filter Structures
6．4 Lattice Filter Structures
6．5 Overview of Finite—Precision Numerical Effects
6．6 Representation of Numbers
6．7 The Process of Quantization and Error Characterizations
6．8 Quantization of Filter Coefficients
6．9 Problems

7 FIR FILTER DESIGN
7．1 Preliminaries 304
7．2 Properties of Linear—phase FIR Filters
7．3 Window Design Techniques
7．4 Frequency Sampling Design Techniques
7．5 Optimal Equiripple Design Technique
7．6 Problems

8 IIR FILTER DESIGN
8．1 Some Preliminaries
8．2 Some Special Filter Types
8．3 Characteristics of Prototype Analog Filters
8．4 Analog—to—Digital Filter Transformations
8．5 Lowpass Filter Design Using MATLAB
8．6 Frequency—band Transformations
8．7 Problems

9 SAMPLING RATE CONVERSION
9．1 Introduction
9．2 Decimation by a Factor D
9．3 Interpolation by a Factor I
9．4 Sampling Rate Conversion by a Rational Factor I／D
9．5 FIR Filter Designs for Sampling Rate Conversion
9．6 FIR Filter Structures for Sampling Rate Conversion
9．7 Problems

10 ROUND—OFF EFFECTS IN DIGITAL FILTERS
10．1 Analysis of A／D Quantization Noise
10．2 Round—off Effects in IIR Digital Filters
10．3 Round—off Effects in FIR Digital Filters
10．4 Problems
BIBLIOGRAPHY

前言/序言

　　From the beginning of the 1980s we have witnessed a revolution in computer technology and an explosion in user-friendly applications. This revolution is still continuing today with low-cost personal computer systems that rival the performance of expensive workstations. This technological prowess should be brought to bear on the educational process and， in particular， on effective teaching that can result in enhanced learning. This companion book on digital signal processing (DSP) makes a small contribution toward reaching that goal.The teaching methods in signal processing have changed over the years from the simple "lecture-only" format to a more integrated "lecture-laboratory" environment in which practical hands-on issues are taught using DSP hardware. However， for effective teaching of DSP the lecture component must also make extensive use of computer-based explanations，examples， and exercises. For the past several years， the MATLAB soft-ware developed by The Math Works， Inc. has established itself as the defacto standard for numerical computation in the signal-processing community and as a platform of choice for algorithm development. There are several reasons for this development， but the most important reason is that MATLAB is available on practically all-computing platforms. In this book we have made an attempt at integrating MATLAB with traditional
　　topics in DSP so that it can be used to explore difficult topics and solve problems to gain insight. Many problems or design algorithms in DSP
　　require considerable computation. It is for these that MATLAB provides a convenient tool so that many scenarios can be tried with ease. Such an approach can enhance the learning process.

数字信号处理：应用MATLAB（第3版 英文影印版） 一本深入探索数字信号处理理论、方法与实用技术的经典著作 数字信号处理（DSP）已成为现代科技领域不可或缺的核心技术，其应用渗透到通信、音频、图像、医疗、控制等各个方面。理解并掌握DSP的原理与技术，对于每一位投身科技研发、工程实践的专业人士和学生都至关重要。本书，《数字信号处理：应用MATLAB（第3版 英文影印版）》，正是这样一本旨在为读者提供全面、深入且实用的DSP知识体系的权威教材。它不仅系统地阐述了DSP的理论基础，更巧妙地将MATLAB这一强大的工程计算软件融入其中，通过丰富的实例和代码演示，极大地降低了学习门槛，提升了学习效率，使抽象的理论变得触手可及。 本书第三版是在前两版成功基础上，根据DSP领域的最新发展和教学实践反馈进行全面更新和修订的成果。相较于前版，第三版在内容编排、理论深度、算法实现以及MATLAB工具箱的应用等方面都进行了显著的提升，以期更好地满足当前读者日益增长的学习需求。其核心目标在于，不仅要让读者理解“是什么”，更要让读者掌握“怎么做”，并深刻理解“为什么”。 内容深度与广度：系统构建DSP知识框架 本书的结构设计精巧，从最基础的信号与系统概念入手，逐步深入到数字信号处理的各个核心分支。 基础理论奠基： 开篇即对连续时间信号与系统、离散时间信号与系统进行了清晰界定和深入分析。读者将在此章节掌握信号的基本属性（如周期性、奇偶性、能量与功率）、系统的基本性质（如线性、时不变性、因果性、稳定性），以及傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换等描述信号频域特性的基本工具。这些基础概念的牢固掌握，是后续所有DSP知识构建的基石。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： DFT是连接时域和频域的桥梁，而FFT则是实现DFT高效计算的关键算法。本书详细阐述了DFT的定义、性质及其在频谱分析中的重要作用。随后，重点介绍了各种FFT算法，如Cooley-Tukey算法，并对其计算复杂度进行了分析。通过MATLAB的FFT函数，读者将能够直观地观察和理解信号的频谱特性，例如周期信号的离散频谱、非周期信号的连续频谱等。 Z变换及其性质： Z变换是处理离散时间系统的强大工具，尤其在分析因果、稳定和高阶系统时更为有效。本书详尽讲解了Z变换的定义、收敛域（ROC）以及其重要的性质，如线性性、时移性、卷积性质等。此外，还将Z变换与传递函数联系起来，为理解系统的频率响应和稳定性分析奠定基础。 离散时间系统的分析与设计： 这是DSP的核心部分之一。本书深入探讨了两种主要的离散时间系统表示方法：差分方程（时域）和传递函数（频域）。读者将学习如何通过分析系统的冲激响应和频率响应来理解系统的行为。更重要的是，本书将引导读者学习如何设计满足特定要求的数字滤波器。 数字滤波器设计： 滤波器是DSP中最广泛应用的工具之一，用于选择性地保留或抑制信号的特定频率分量。本书详细介绍了两种主要的数字滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。 IIR滤波器设计： 读者将学习如何从模拟滤波器设计技术（如Butterworth、Chebyshev、Elliptic）迁移到数字IIR滤波器设计。本书会详细介绍双线性变换法和脉冲响应不变法等常用设计方法，并通过MATLAB的`filterDesign`工具箱演示如何具体实现这些滤波器的设计。 FIR滤波器设计： FIR滤波器因其线性相位特性而在许多应用中具有优势。本书将重点介绍几种常用的FIR滤波器设计方法，包括窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗）和频率采样法。读者将了解不同窗函数的特性以及它们对滤波器频率响应的影响，并通过MATLAB代码实践滤波器设计。 功率谱估计： 信号的功率谱描述了信号功率在频率上的分布，是分析随机信号的重要手段。本书介绍了多种功率谱估计方法，包括经典的周期图法，以及更先进的现代谱估计方法，如Yule-Walker法（AR模型）、Burg法（AR模型）以及Minimum Variance Distortionless Response (MVDR)等。通过MATLAB的谱估计工具，读者可以对不同信号进行谱分析，洞察其潜在的频率成分。 多速率信号处理： 在许多实际应用中，信号需要在不同的采样率之间进行转换，这就需要多速率信号处理技术。本书介绍了采样率的升降（插值与抽取）的基本原理和实现方法，以及相关的滤波器设计。例如，在数字通信和音频处理中，多速率信号处理的应用随处可见。 应用领域与实例： 除了理论和方法论，本书还通过一系列精心挑选的实际应用案例，展示了DSP的强大威力。这些案例可能涵盖但不限于： 音频信号处理： 如音频编码、噪声抑制、语音识别的初步探索。 图像处理： 如图像滤波、边缘检测、图像压缩的基本原理。 通信系统： 如数字调制解调、信道均衡的简化模型。 生物医学信号处理： 如心电图（ECG）、脑电图（EEG）信号的分析。 控制系统： 数字控制器设计中的一些基本概念。 MATLAB的集成应用：理论与实践的完美结合 本书最大的亮点之一在于其对MATLAB的深度融合。MATLAB作为一款功能强大、易于使用的工程计算软件，在DSP领域扮演着至关重要的角色。本书的每一章节都尽可能地整合了MATLAB的实践环节，通过以下方式来实现理论与实践的无缝对接： 算法实现与仿真： 对于各种DSP算法，本书都提供了相应的MATLAB代码示例，读者可以运行这些代码，观察仿真结果，并对其进行修改和实验。例如，在学习FFT时，读者可以利用MATLAB的`fft`函数计算信号的频谱；在学习滤波器设计时，可以利用`designfilt`函数或具体的滤波器设计函数来生成滤波器系数，并用`filter`函数对信号进行滤波。 可视化工具的应用： MATLAB强大的图形用户界面（GUI）和绘图功能，使得DSP中的许多抽象概念变得可视化。本书鼓励读者利用MATLAB绘制信号的时域波形、频域特性曲线（幅度谱、相位谱）、系统的零极点图、频率响应图等，从而更直观地理解信号和系统的行为。 DSP工具箱的介绍与使用： MATLAB提供了专门的DSP工具箱，其中包含了大量用于信号处理、滤波器设计、谱分析、多速率信号处理等的函数和应用程序。本书会适时地介绍和引导读者使用这些强大的工具箱，让读者能够更高效地完成复杂的DSP任务。 案例分析与项目实践： 许多章节都附带了小型项目或详细的案例分析，引导读者将所学知识应用于解决实际问题。这些案例不仅巩固了理论知识，也培养了读者的工程实践能力和问题解决能力。 本书的读者对象与价值 《数字信号处理：应用MATLAB（第3版 英文影印版）》适合广泛的读者群体，包括但不限于： 电子工程、通信工程、计算机科学、自动化等相关专业的本科生和研究生： 作为DSP课程的教材或参考书，本书能够帮助学生系统地学习DSP的核心理论，并掌握将其应用于实际问题的能力。 从事通信、音频、视频、控制、医疗电子等领域的工程师和研究人员： 本书提供了丰富的实用技术和MATLAB实现方法，能够帮助他们快速掌握DSP技术，并将其应用于自己的研发工作中。 对数字信号处理感兴趣的自学者： 本书清晰的讲解、丰富的实例和MATLAB的辅助，为自学者提供了一条高效的学习路径。 总结 《数字信号处理：应用MATLAB（第3版 英文影印版）》是一部集理论严谨性、内容全面性、实践指导性于一体的DSP经典著作。它通过深入浅出的讲解和MATLAB的强大辅助，将抽象的数字信号处理理论转化为可操作的工程技术，为读者打开了通往广阔DSP应用领域的大门。无论您是初学者还是有一定基础的专业人士，本书都将是您学习和掌握数字信号处理技术的宝贵资源。通过本书的学习，您将不仅能够深刻理解数字信号处理的奥秘，更能熟练运用MATLAB这一强大的工具，在科技创新的浪潮中乘风破浪。

评分☆☆☆☆☆

在深入阅读之前，我对本书的目录进行了初步的浏览，其章节安排的逻辑性给我留下了深刻的印象。从基础概念的引入，例如离散时间信号与系统，到傅里叶变换的各种形式及其应用，再到滤波器设计、采样理论等核心主题，内容循序渐进，难度逐步提升，非常适合从入门到进阶的学习者。特别是关于MATLAB在信号处理中的应用，书中并非只是简单地列举代码，而是将理论与实践紧密结合，通过大量的实例演示，将抽象的概念具象化，使得学习过程更加生动有趣。我注意到书中特别强调了MATLAB的 Simulink 模块，这对于那些希望进行系统级仿真的读者来说，无疑是一个巨大的亮点。 Simulink 提供了一个图形化的环境，可以直观地构建和测试信号处理系统，这对于理解复杂的算法流程和系统交互非常有帮助。此外，该书似乎还包含了一些关于现代信号处理技术，如自适应滤波器和多速率信号处理的内容，这表明其内容涵盖的范围相当广泛，足以满足不同研究方向和应用需求。

评分☆☆☆☆☆

这本书作为一本英文影印版，其原汁原味的内容和严谨的学术风格是其最大的魅力所在。虽然语言是英文，但其清晰的表述和丰富的插图，使得理解起来并不费力，反而能够从中体会到原作者的思维逻辑和专业表达方式。我发现书中使用的术语和概念，都是当前信号处理领域最权威和标准的用法，这对于我保持学术上的同步性非常有益。同时，英文版通常在学术研究和工程实践中具有更广泛的参考价值，能够接触到最新的研究动态和前沿技术。我看到书中引用了许多经典的文献和前沿的论文，这为我进一步深入研究提供了宝贵的线索。总而言之，这本《Digital Signal Processing Using MATLAB (Third Edition)》不仅仅是一本教材，更是一部承载着丰富知识和前沿思想的宝贵文献，对于任何希望在数字信号处理领域有所建树的读者来说，都是不可多得的佳作。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个长期从事信号处理相关工作的从业者而言，一本优秀的参考书不仅要有扎实的理论基础，更要紧贴实际应用。这本书在这一点上做得尤为出色。书中不仅深入讲解了各种信号处理算法的原理，还通过大量贴近工程实际的案例，展示了这些算法在诸如通信、音频、图像处理等领域的具体应用。例如，书中对于FFT（快速傅里叶变换）的应用解析，不仅仅停留在理论层面，而是详细介绍了如何在实际系统中利用FFT进行频谱分析、噪声去除等，并提供了相应的MATLAB代码示例。我特别关注了书中关于短时傅里叶变换（STFT）和梅尔频率倒谱系数（MFCC）的章节，这些在语音信号处理领域是至关重要的工具，能够指导我更好地进行语音识别和音频分析。通过对这些章节的学习，我能够将书中的知识体系化，并快速迁移到我的实际工作中，解决遇到的技术难题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的英文原版封面设计简洁而现代，封面上“Digital Signal Processing Using MATLAB”几个大字跃然纸上，副标题“Third Edition”则表明了其更新迭代的程度，让人对其中内容的最新性充满了期待。当我拿到这本厚重的影印版时，首先感受到的是纸张的质感，厚实且带有微微的磨砂感，翻阅时不会有廉价的滑腻感，这对于长期捧读的读者来说，是一种舒适的触感体验。印刷清晰度很高，即使是复杂的公式和密集的代码，也能辨认得一清二楚，黑白分明的页面布局也使得阅读过程更加流畅，没有丝毫的费力。页边距的设计也比较合理，既有足够的空间供我进行批注和标记，又不会显得页码冗杂，整体给人一种专业、严谨又不失人性化的感觉。我尤其欣赏其封面的配色，沉稳而不失活力，恰到好处地传递了数字信号处理这一领域既有深度又充满创造性的特质。这本书摆在书架上，无疑会成为一个引人注目的存在，每一次目光扫过，都能勾起我深入探索其中奥秘的欲望。

评分☆☆☆☆☆

翻开正文，首先被吸引住的是书中图表的精美程度。无论是信号的时域波形图，还是频谱分析的频率响应图，亦或是滤波器设计的伯德图，都绘制得清晰、准确且美观。这些图表不仅仅是作为文字的辅助，更像是一种独立的语言，能够直观地揭示信号的内在规律和系统的特性。我尤其喜欢书中对于一些关键概念的图解，例如卷积运算的直观演示，或者Z变换的几何解释，这些图示极大地降低了理解的难度，让我能更快地把握核心要义。另外，书中对MATLAB代码的排版也十分考究，每一段代码都清晰地缩进，关键词和变量的颜色区分也恰到好处，使得代码的阅读和理解效率大大提高。甚至连注释都写得非常详尽，解释了代码的每一部分功能，使得即使是MATLAB新手，也能在参考这些示例代码的基础上，逐步掌握编程技巧。这种对细节的关注，充分体现了作者的专业性和教学上的严谨态度。