數字信號處理引論：基於頻譜和濾波器的分析方法（原書第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 詹姆斯·H.麥剋萊倫 等 著，李勇 譯

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 濾波器
• 頻譜分析
• 通信工程
• 電子工程
• 數學
• 算法
• 控製工程
• 高等教育

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111598633

版次：1

商品編碼：12371840

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 國外電子與電氣工程技術叢書

開本：16開

齣版時間：2018-05-01

用紙：膠版紙

頁數：319

內容簡介

本書是模擬和數字信號的經典入門教材，第2版延續瞭第1版清晰和直觀的風格，介紹基本的數字信號處理概念，重點介紹離散時間信號和係統的內容，包含許多多媒體方麵聲音和圖像處理的新主題，更新瞭DSP操作的MATALB函數，還新增瞭20多個MATLAB動畫演示，以幫助讀者更好地理解綫性濾波、調幅、抽樣原理，提高離散時間濾波及頻譜分析等方麵的應用能力。本書適閤電子信息工程、計算機工程、通信工程、自動化、信息工程、機械電子工程等相關專業作為教學用書。

作者簡介

詹姆斯·H.麥剋萊倫(James H. McClellan) IEEE 會士，美國佐治亞理工學院教授。1972年和1973年分彆在美國萊斯大學獲得碩士和博士學位。1973至1982年間在美國麻省理工學院林肯實驗室工作並成為麻省理工學院教授。1987年起至今任佐治亞理工學院教授。1987年榮獲聲學、語音和信號處理技術成就奬，1996年獲得信號處理社會奬。2004年與Thomas W. Parks共同獲得IEEE傑剋;基爾比信號處理奬章。他現在的研究興趣是數字信號處理的兩個領域：傳感器陣列處理的算法，以及數字信號處理設計的計算機軟件。

羅納德·W.謝弗（Ronald W. Schafer） IEEE終身會士和美國聲學學會會士，美國斯坦福大學兼職教授。1968年在美國麻省理工學院獲得博士學位，後加入的貝爾實驗室聲學研究部，在數字信號處理和數字語音編碼方麵進行瞭研究。1974年加入美國佐治亞理工學院，並成為該校電氣工程專業教授，2005年3月加入美國惠普公司。曾獲得IEEE傑齣工程師奬，1980年獲得IEEE Emanuel R. Piore奬和佐治亞理工學院傑齣教授奬，1992年獲得IEEE教育奬，2010年獲得IEEE傑剋;基爾比信號處理奬章。

馬剋·A.約德（Mark A. Yoder） 美國羅斯霍曼理工學院電氣和計算機工程係教授。2003年獲得學校董事會學者奬，Yoder教授的教學工作主要集中在嵌入式Linux和數字信號處理方麵。

目錄

齣版者的話
譯者序
前言
第1章　緒論1
1.1　信號的數學錶示1
1.2　係統的數學錶示3
1.3　係統的組成框圖4
1.4　下一步做什麼5
第2章　正弦波6
2.1　音叉實驗6
2.2　正弦和餘弦函數簡介7
2.3　正弦信號8
2.4　正弦信號的采樣和波形圖11
2.5　復指數和相量13
2.6　相量相加16
2.7　音叉的物理背景19
2.8　時間信號：超齣公式描述21
2.9　小結和鏈接22
2.10　習題23
第3章　頻譜錶示27
3.1　正弦波之和的頻譜27
3.2　正弦振幅調製30
3.3　頻譜操作34
3.4　周期信號波形37
3.5　傅裏葉級數41
3.6　時間頻率譜45
3.7　調頻：啁啾信號48
3.8　小結和鏈接51
3.9　習題51
第4章　采樣與混疊57
4.1　采樣57
4.2　采樣與重構的頻譜視圖63
4.3　離散到連續的轉換68
4.4　采樣定理71
4.5　頻閃演示72
4.6　小結和鏈接75
4.7　習題75
第5章　FIR濾波器81
5.1　離散時間係統81
5.2　滑動平均濾波器82
5.3　通用FIR濾波器84
5.4　單位衝激響應和捲積88
5.5　FIR濾波器的實現94
5.6　綫性時不變係統97
5.7　捲積和LTI係統99
5.8　級聯LTI係統101
5.9　FIR濾波示例103
5.10　小結和鏈接104
5.11　習題104
第6章　FIR濾波器的頻率響應107
6.1　FIR係統的正弦響應107
6.2　疊加和頻率響應109
6.3　穩態響應和暫態響應110
6.4　頻率響應的性質112
6.5　頻率響應的圖形錶示113
6.6　級聯LTI係統116
6.7　滑動求和濾波118
6.8　采樣連續時間信號的濾波123
6.9　小結和鏈接127
6.10　習題128
第7章　離散時間傅裏葉變換132
7.1　DTFT：離散時間信號的傅裏葉變換132
7.2　DTFT的性質139
7.3　理想濾波器144
7.4　實用FIR濾波器147
7.5　傅裏葉變換的性質與變換對錶152
7.6　小結和鏈接152
7.7　習題153
第8章　離散傅裏葉變換156
8.1　DFT：離散傅裏葉變換156
8.2　DFT的性質161
8.3　DFT中序列x[n]的固有時域周期性167
8.4　離散傅裏葉變換的性質與變換對錶173
8.5　離散周期信號的頻譜分析174
8.6　窗函數180
8.7　譜圖183
8.8　快速傅裏葉變換191
8.9　小結和鏈接193
8.10　習題194
第9章　z變換198
9.1　z變換的定義198
9.2　z變換的基本性質200
9.3　z變換和綫性係統201
9.4　捲積和z變換204
9.5　z域和ω 域之間的關係208
9.6　H(z)變換的零極點211
9.7　簡單濾波器215
9.8　實用帶通濾波器設計218
9.9　綫性相位濾波器的性質219
9.10　小結和鏈接220
9.11　習題221
第10章　IIR濾波器224
10.1　一般IIR差分方程224
10.2　時域響應225
10.3　IIR濾波器的係統函數230
10.4　係統函數和框圖結構232
10.5　極點和零點234
10.6　IIR係統的穩定性236
10.7　IIR濾波器的頻率響應238
10.8　三種域241
10.9　逆z變換及應用242
10.10　穩態響應和穩定性245
10.11　二階濾波器248
10.12　二階IIR濾波器的頻率響應254
10.13　IIR低通濾波器示例259
10.14　小結和鏈接260
10.15　習題261
附錄A　復數268
附錄B　MATLAB編程279
附錄C　傅裏葉級數289
附錄D　實驗項目313
術語錶315

前言/序言

前　　言
本書的英文書名為《DSP First》，是《DSP First：A Multimedia Approach》（英文版於1998年齣版）的第2版。第1版附帶瞭一張CD-ROM，其中提供瞭大量的學習資料來擴展傳統教科書的範圍。2003年，齣版瞭一本名為《Signal Processing First》的書，書中題材論述廣泛，包括新增的關於連續時間信號處理和傅裏葉變換的四章內容，以及本書第1版前八章的更新內容。2003版齣版的這本書的CD-ROM中增加瞭新的教學素材，所有教輔資源都放在課程網站中，方便讀者訪問。
這三本書和配套網站都基於作者超過20年的研究工作，這些工作立足於數字信號處理（DSP）技術已成為電子工程和計算機工程的熱點研究方嚮。1993年夏天，James H. Mc Clellan和Ronald W. Schafer開始開發一個學季（one-quarter）課程，旨在作為佐治亞理工學院計算機工程（CmpE）學生的入門先導課程。我們認為數字信號處理主題下包含瞭未來的計算機工程師在第一年課程學習中需要的一切：它嚮學生介紹瞭如何使用數學工具來思考和解決工程問題；學習這門課程為後續課程打下瞭有益的基礎；它建立瞭係統與數值計算之間緊密的聯係，數值計算是實現係統的一種手段；它提供瞭討論實際應用的多種工具，應用需求將促使工程師努力把數學和計算與實際問題的解決聯係起來。在過去的22年裏，從沒有發生任何事情改變我們的這一信念。而且，我們在佐治亞理工學院教過6000多名學生，更加堅定瞭我們的信念。從本質上講，對電子與計算機工程專業的學生而言，數字信號處理確實是一個非常閤適的入門學科�　≡諼頤翹岢穌廡┧枷氳墓�程中，普林斯頓大學Ken Steiglitz教授的兩本書對我們影響很大：一本是《An Introduction to Discrete Systems》，由John Wiley & Sons於1972年齣版；另一本是《A Digital Signal Processing Primer:With Applications to Computer Music》，由Addison-Wesley齣版社於1996年齣版。Steiglitz教授的第一本書實際上走在時代的前麵，因為那時DSP實際應用很少，甚至批處理計算機上可用的簡單模擬都需要大量的計算機編程工作量。然而，到瞭1993年，我們可以在像MATLAB這樣易於使用的軟件環境中開展工作，這些基於強大個人計算機的軟件廣泛應用於實現DSP計算。�　Ｊ率瞪希�如同本書所述，我們堅信每一個工程和計算機科學專業的學生都需要學習DSP課程。
從一開始，我們相信具有處理真實信號的“動手”經驗至關重要，所以，我們大力開發瞭額外的基於MATLAB平颱的實驗練習題和項目。在實驗作業中，學生可以體驗到信號處理的過程及效果，這些過程涉及聲音和圖像信號處理的實現。例如，他們可以采用正弦信號來閤成音樂，但他們也可以看到這些相同的正弦信號是無綫係統的基礎，通過這些係統可以按流程訪問互聯網。讀者可以通過訪問配套網站獲得這些體驗，並加強和鞏固對構成DSP基礎的數學概念的理解。
除瞭25個詳細的實驗作業之外，配套網站還提供瞭許多其他學習資料，包括課內的演示、動畫，以及數百個習題解答。1995年，Mark Yoder離開羅斯霍曼來到佐治亞理工學院休假，他設立瞭這個網站，把所有材料整理到一起以便其他教師（和學生）可以方便地訪問和學習。交互式MATLAB演示功能可以演示重要的知識點，例如捲積和頻率響應，其中大部分內容現在已經作為實驗練習的基礎知識。作為教師，所有這些資料改變瞭我們講解概念的方式，因為它在數學方程之外擴展瞭一種理解概念的直觀方法。多年來，網站的資源持續增長。未來我們將探索闡述DSP概念的新方法，並希望能超越紙質教材實現電子教材，真正將文字教材的敘述優點和網站的可視化優點融閤在一起。
本書（和第1版）的顯著特點是，它講解的信號處理概念與ECE課程的要求是一緻的，這也是美國主要大學大二學生（二年級）對課程的要求。本書的重點內容無疑是離散時間信號處理，但是因為要開設一門普遍適閤大二學生的課程，所以我們認為必須將信號處理概念和導論理念結閤起來。這樣考慮的部分原因是，在許多電子工程課程體係中，信號和係統以及DSP通常被視為初級和高級課程，一般認為學習這類課程的讀者已具有綫性電路和綫性係統的背景知識。另一方麵，我們的方法可使諸如計算機科學和其他工程領域的學生對這一主題有清晰的理解。這一點變得越來越重要，因為非專業人士需要在許多科技領域廣泛應用DSP技術。
新版的內容。新版的組織結構與第1版類似，從第2章非常基本的內容開始，該章詳細介紹瞭連續時間正弦信號及其復指數錶達形式。雖然這是綫性電路課程的典型知識，但本書的內容編排可以使讀者更快地閱讀其他內容，特彆是對那些具有其他專業背景的學生。如果學生已經學過綫性電路知識，這一章可以跳過或者快速瀏覽。第3章介紹錶達正弦信號之和的頻譜概念，該章最後簡單介紹瞭傅裏葉級數。雖然第1版的第3章也有同樣的內容，但第2版補充瞭一些新內容�　〈送猓�對於那些需要深入討論周期信號的傅裏葉分析的教師，附錄C是關於該主題的完整介紹。�　�
接下來我們進入基於采樣正弦信號的離散時間信號的討論（第4章）。我們認為在清晰講述離散域中這些重要概念時沒有必要采用連續時間傅裏葉變換，所需的基礎知識就是一個簡單的三角恒等式：cos(θ + 2π) =cos(θ)。事實上，在第2～4章（除傅裏葉級數外）中，我們隻需要依賴於正弦和餘弦函數的簡單數學知識。接下來，我們通過滑動平均係統和其他簡單FIR濾波器（第5章）來引入基本的綫性係統概念。通過介紹衝激序列來引齣采用衝激響應錶達濾波器特性的方法。捲積定義為一種數值運算，它是錶達這種思想的第一種形式。頻率響應的核心概念用於對FIR濾波器的推演和錶述（第6章）。正弦信號是重點關注的信號，一個濾波器可以用綫性時不變係統進行錶示，我們會重點討論這個濾波器被一個正弦信號激勵後濾波器輸齣幅度和相位的變化。
與第1版顯著不同的是，我們開始引入離散時間傅裏葉變換（DTFT）的概念（第7章），這自然源自離散時間係統的頻率響應。DTFT反變換除瞭錶示可逆變換，還可以用來描述理想濾波器。然後從DTFT自然過渡到離散傅裏葉變換（DFT）。DFT是DTFT的簡單采樣形式，可以通過快速算法進行計算，快速算法很容易得到（第8章）。第7章和第8章完全是新內容，是為瞭滿足廣大教師希望把傅裏葉變換的強大概念傳授給學生的需求，我們認為大二學生完全有能力理解這些概念並付諸應用。這兩章論述瞭實用頻譜分析的思想，重點目標是傳授可以成功應用頻譜分析工具的知識，這些工具很常見，例如MATLAB軟件平颱。
最後兩章的內容和第1版相同，介紹z變換（第9章）和IIR係統（第10章）。學到這個階段，如果學生認真閱讀教材，完成課後作業和實驗練習，將有助於理解涉及采樣理論、離散時間濾波和頻譜分析的應用。而且，他們將會有很好的知識儲備來學習綫性模擬電路、連續時間信號和係統，以及控製係統的課程。通過本書的學習可以為這些課程奠定基礎。
本版新增內容小結●第7章新增瞭關於離散時間傅裏葉變換（DTFT）的內容，這些內容使讀者很容易從頻率響應概念轉換到傅裏葉變換思想的學習。
●有關理想濾波器和數字濾波器設計的新內容作為DTFT的一個應用齣現在第7章，並且詳細介紹瞭FIR濾波器設計的窗函數方法。
●有關離散傅裏葉變換（DFT）的新內容齣現在第8章，我們將DFT看成DTFT的一種采樣形式，並且闡述瞭DFT和離散傅裏葉級數（DFS）的關係。
●有關頻譜分析和譜圖的新內容放在瞭第8章的最後幾節，它建立瞭理解信號時頻分析以及頻率分辨率的加窗作用的堅實基礎，時頻分析一般通過FFT算法來實現。
●第7章和第8章的內容選自第1版的第9章和《Signal Processing First》的第13章。新版內容做瞭較大改動，更適閤於入門級的學生學習，這有助於學生學習實用頻譜分析的思想，通過MATLAB工具對真實信號進行處理的實驗可以加強學生對這些概念的理解。
●擴展瞭第3章中討論的頻譜，以正式討論頻譜特性（例如時延和頻移特性），這些討論為後續章節的DTFT和DFT學習打下瞭基礎。
●擴展瞭第3章中關於傅裏葉級數的內容，但是大部分內容放在附錄C中。第3章詳細講述瞭傅裏葉級數來展示周期信號的頻譜和全波整流正弦信號。附錄C為需要強調這一主題的任課教師提供瞭更深入的素材。對其他周期信號（方波、三角波、正弦波、半波整流正弦波）進行瞭討論，包括推導帕塞瓦爾定理並對收斂特性進行深入討論，對傅裏葉級數的性質也做瞭進一步討論。
●章末的習題做瞭較大更改，書中共有241道習題，其中，83道習題是新補充的，86道習題是第1版中的但做瞭修改，72道習題和第1版是完全相同的。
●配套網站包含新的實驗、MATLAB演示例子和課後習題解答，網址為http://www.pearsonhighered.com/engineering-resources/。�　」賾詒臼榻談ㄗ試矗�隻有使用本書作為教材的教師纔可以申請，需要的教師請聯係機械工業齣版社華章公司，電話13601156823，郵箱wangguang@hzbook.com。——編輯注�≡謐糝窩搶砉ぱг海�大學二年級3學分的課程要求涵蓋第2～10章的大部分內容，包括每周兩次一小時的講座、一次1.5小時的習題課和一次1.5小時的實驗課。如前所述，我們把重點放在課程實驗上，因為我們相信這是激勵學生學習信號處理數學知識的必要手段，而且，實驗可以引導學生在工程分析和設計中學會使用強大的軟件。在羅斯霍曼理工學院，我們在大一學生中采用本書作為10周課程的教學內容，涵蓋第1～6章、第9章和第10章。這種模式是每周3次一小時的講座和一次3小時的實驗課。學生在整個課程學習過程中使用MATLAB軟件。在斯坦福大學，現在教材的全部內容已經被Schafer作為10周4學分課程的教學內容。由於本課程後是一學季的連續時間信號和係統及綫性電路課程，讀者可以跳過第2章和第3章，將重點放到其他章節中的離散時間信號和係統內容。其中1學分是通過每周安排不定期的實驗課得到的。
我們自身的教學經驗錶明，本書及其相關的教輔材料可以根據教師的喜好和課程學時以多種不同的方式采用。如同前述討論所示，本書第2版不是一本普通的信號與係統書，一個區彆是包含瞭大量有關正弦信號和復相量信號的內容。在傳統的電子工程課程體係中，在學習信號和係統之前，這些基本概念一般在綫性電路範疇內學習。事實上，我們為本書第2版和第1版所起的書名就是為瞭強調與傳統的不同之處。一個重要觀點是，講授信號處理首先開闢瞭一種講授綫性電路課程的新方法，因為有很多內容能夠建立一種平颱，幫助我們重新講解電路課程的重點知識。
本書與傳統信號和係統教材的第二個顯著不同是更強調有關頻域的概念。這意味著，在電子工程課程體係中，像拉普拉斯變換、狀態空間和反饋控製等內容，將會在後續綫性電路或有關控製係統的高年級課程中討論。雖然本書明顯基於一個特定理念撰寫，但是這並不意味著書中內容和配套網站的素材隻能用單一方式進行使用。事實上，我們自身的教學經驗錶明，通過選擇閤適的主題，本書可作為任何一學季或一學期的信號與係統課程的學習內容，它強調瞭從頻域角度來描述通信和信號處理中的應用。對於大多數電子工程課程，麵嚮控製的專題內容列入另一門課程中。
對於其他專業，例如計算機科學和計算機工程，本書更注重那些和計算緊密相關的信號分析內容。這就如同在其他工程領域，數據采集和頻域分析在現代工程分析和設計中扮演瞭重要角色。
本書和配套網站凝聚瞭三位作者、許多同事和學生的大量工作。幸運的是，我們有一批極有纔華的學生為本書提供瞭MATLAB的演示內容。這裏無法一一提及他們的名字，我們隻能感謝他們為本書做齣的寶貴貢獻。Greg Krudysz提供的演示程序已經在開發新的演示程序和基於GUI的可視化中發揮著主要作用。從1993年年初開始，很多教授作為任課教師和習題課老師參與瞭佐治亞理工學院大二課程ECE-2025（現在是ECE-2026）的教學。同樣，我們無法在這裏提及所有習題課老師，但是在過去12年的課程演變過程中，他們的建議和反饋已經賦予瞭課程新的生機。例如，Pamela Bhatti開發瞭一個實驗，用來模擬人工耳蝸聽覺係統的濾波器組。最近，課程講授和管理由Russ Mersereau、Fred Juang、Chin Lee、Elliot Moore、Mark Clements、Chris Rozell、G.K.Chang、David Taylor、David Anderson、 John Barry、 Doug Williams和Aaron Lanterman共同負責。非常感激他們，他們對本書第2版提齣瞭許多積極的建議和改進意見，尤其是有關DFT與DTFT的新內容。也非常感謝Wayne Padgett和Bruce Black，他們在羅斯霍曼理工學院講授ECE-380課程時提齣瞭很多好的想法。感謝Ed Doering，他為ECE-180課程設計瞭一整套新實驗用於大學一年級學生的DSP導論學習。這些實驗從傳統的音頻處理開始，以視頻對象跟蹤處理結束。
也感謝Tom Robbins（以前在Pearson Prentice-Hall）的貢獻，他是我們在ECE教育中努力推齣DSP課程的早期支持者。Tom從一開始就理解和接受本書的理念，並且在項目初期和2003年齣版那本書的過程中給予瞭我們鼓勵。最近，Andrew Gilfillan 和 Julie Bai兩位編輯為本書第2版的齣版付齣瞭辛勤的工作。
最後，我們想感謝愛人（Carolyn McClellan、Dorothy Schafer和Sarah Yoder）的理解和支持。第1章中插入瞭Carolyn的貓Kilby的照片（見圖1-3）。多年來，她們貢獻瞭大量的精力和時間持續地支持我們來完成這一項目。
James H.McClellanRonald W.SchaferMark A.Yoder

《數字信號處理：頻譜與濾波器原理深度解析》 內容概述： 本書是一部關於數字信號處理（DSP）領域核心概念與技術的高階參考書，旨在為讀者提供一個係統、深入的理解框架，尤其側重於頻譜分析和濾波器設計兩大關鍵分支。作者以嚴謹的數學基礎為支撐，輔以直觀的物理概念闡釋，力求揭示數字信號處理的精髓，幫助讀者建立紮實的理論根基，並能靈活應用於實際工程問題。全書內容圍繞“信號在頻域的特性”和“信號的有效處理”兩大主綫展開，通過對離散傅裏葉變換（DFT）及其衍生技術的詳細剖析，以及對各類數字濾波器設計原理和實現方法的全麵介紹，引導讀者掌握分析和改造數字信號的強大工具。 核心內容亮點： 第一部分：深入理解離散傅裏葉變換（DFT）及其應用 本部分是本書的基石，它將帶領讀者超越對DFT的錶麵認識，深入探索其內在機製和廣泛應用。 DFT的數學本質與幾何直觀： 我們將從一維和多維的離散信號齣發，循序漸進地介紹DFT的數學定義。不同於簡單的公式堆砌，本書將通過嚮量空間、正交基等概念，賦予DFT一種幾何上的直觀理解。讀者將瞭解到，DFT實際上是將一個離散信號投影到一組復指數（或稱為復正弦）基嚮量上，從而獲得信號在不同頻率上的“成分”。這種基於幾何理解的方式，將極大地加深對頻譜分析的認識。 傅裏葉級數與傅裏葉變換的聯係： 書中將清晰地梳理離散傅裏葉級數（DFS）、連續傅裏葉級數（FS）、連續傅裏葉變換（FT）與DFT之間的內在聯係和區彆。我們將強調，DFT可以看作是周期信號的離散傅裏葉級數在某些條件下的推廣，也是連續傅裏葉變換在離散時間和幅度上的采樣。理解這些聯係，有助於讀者在不同場景下選擇最閤適的分析工具。 快速傅裏葉變換（FFT）算法的原理與優化： FFT作為DFT的高效計算算法，是數字信號處理領域的一項革命。本書將深入剖析幾種經典的FFT算法，如按時間抽取（Cooley-Tukey）和按頻率抽取算法，詳細闡述其分治思想、蝶形運算以及如何通過位翻轉等技術實現高效計算。同時，我們還會探討FFT算法在實際應用中的優化技巧，例如窗口函數的使用、數據填充策略等，以應對實際信號的復雜性和計算資源限製。 頻譜泄漏、柵欄效應與分辨率： 在進行頻譜分析時，不可避免會遇到頻譜泄漏（Spectral Leakage）和柵欄效應（Scalloping Loss）等問題。本書將深入分析這些現象産生的根源，即有限長信號的采樣和截斷。通過詳細的數學推導和實例演示，讀者將理解不同窗口函數（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊特科文窗等）如何權衡頻率分辨率和旁瓣抑製，以及如何選擇閤適的窗口函數以最小化頻譜失真。 二維DFT及其應用： 針對圖像處理等二維信號的應用，本書將擴展DFT的概念至二維，並介紹二維FFT算法。讀者將學習如何通過二維DFT分析圖像的紋理、邊緣等空間頻率特性，以及如何利用頻域濾波技術進行圖像增強、去噪等操作。 功率譜密度（PSD）與周期圖法： 除瞭幅度和相位譜，功率譜密度是衡量信號功率在不同頻率上分布的重要指標。本書將詳細介紹功率譜密度的概念，並重點講解周期圖法及其改進方法（如Welch方法），分析它們在估計非平穩信號功率譜時的優缺點，以及如何通過平均等技術提高譜估計的準確性。 第二部分：數字濾波器設計與應用 數字濾波器是數字信號處理中用於改變信號頻譜特性的核心工具。本部分將係統介紹數字濾波器的類型、設計方法和實際應用。 濾波器基本概念與分類： 我們將從基本概念齣發，定義濾波器的功能——選擇性地通過或阻止特定頻率範圍內的信號。本書將清晰地區分無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器兩大類，並深入分析它們各自的優勢和劣勢，例如IIR濾波器在達到相同性能時通常需要更低的階數，但可能存在穩定性問題和綫性相位難以實現；而FIR濾波器易於設計且可以輕鬆實現綫性相位，但通常需要較高的階數。 FIR濾波器設計方法： 窗函數法： 這是設計FIR濾波器最直接和常用的方法。本書將詳細講解如何基於理想濾波器的頻率響應，通過選擇閤適的窗函數（如矩形窗、三角窗、海明窗、布萊特科文窗、凱撒窗等）來截斷並逼近理想濾波器。我們將提供具體的計算步驟，並分析不同窗函數對濾波器性能（如過渡帶寬度、阻帶衰減）的影響。 頻率采樣法： 介紹如何直接在頻率域指定濾波器的響應，然後通過逆DFT獲得濾波器係數。本書將探討該方法的優點在於直觀，但對於復雜濾波器設計可能存在收斂性問題。 最優（Minimax）設計法（Remez-Parks-McClellan算法）： 這是設計FIR濾波器最重要和最有力的工具之一。本書將深入闡述Remez算法的迭代原理，它能夠在給定的約束下，使濾波器在通帶和阻帶上的最大誤差最小化，從而獲得最優的濾波器性能。我們將詳細介紹算法的實現步驟和參數選擇。 IIR濾波器設計方法： 模擬濾波器原型設計與轉換： IIR濾波器設計通常藉鑒成熟的模擬濾波器設計理論。本書將介紹幾種經典的模擬濾波器原型，如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev I/II）和橢圓（Elliptic）濾波器，並詳細闡述如何通過雙綫性變換（Bilinear Transform）等方法將這些模擬濾波器的係統函數轉換為數字濾波器的係統函數。我們將分析不同原型在幅頻響應和相頻響應上的權衡。 衝激響應不變法： 介紹另一種將模擬濾波器轉換為數字濾波器的方法，並分析其在某些情況下的適用性。 濾波器性能指標與選擇： 本書將係統梳理衡量濾波器性能的關鍵指標，包括通帶紋波（Passband Ripple）、阻帶衰減（Stopband Attenuation）、過渡帶寬度（Transition Bandwidth）、階數（Order）、穩定性（Stability）和綫性相位（Linear Phase）。通過大量的對比分析和實例，讀者將學會如何根據具體的應用需求，權衡這些指標，選擇最閤適的濾波器類型和設計方法。 典型濾波器應用： 低通、高通、帶通、帶阻濾波器： 詳細介紹這些基本濾波器類型的功能，並通過具體例子展示它們在信號平滑、噪聲抑製、頻率成分提取等方麵的應用。 梳狀濾波器（Comb Filter）： 介紹其在去除周期性噪聲（如陷波器）或産生特殊音效（如閤唱效果）中的應用。 自適應濾波器（Adaptive Filter）： 引入自適應濾波器的概念，如LMS（Least Mean Squares）算法，並探討其在迴聲消除、噪聲自適應抑製等動態場景中的強大能力。 濾波器實現與性能評估： 本部分還將涉及濾波器在不同硬件平颱上的實現考量，例如直接型、並聯型、串聯型等結構，以及如何進行數值精度和運算效率的權衡。同時，我們將討論如何利用仿真工具和實際數據來評估濾波器的性能，並進行調優。 本書特色： 理論與實踐並重： 本書不僅提供瞭嚴謹的數學推導和理論框架，還通過豐富的實例和圖示，將抽象的概念具象化，幫助讀者理解理論在實際應用中的意義。 係統化與深度： 內容覆蓋數字信號處理的核心領域，並深入挖掘各個環節的原理，力求讓讀者掌握“知其然”更“知其所以然”。 清晰的邏輯結構： 書本內容被劃分為邏輯清晰的章節，從基礎概念到高級應用，層層遞進，便於讀者逐步掌握。 麵嚮工程應用： 緊密結閤實際工程問題，介紹濾波器設計和頻譜分析在通信、音頻、圖像、生物醫學等領域的應用，提升讀者的解決實際問題的能力。 目標讀者： 本書適閤以下人群閱讀： 電子工程、通信工程、計算機科學、自動化等專業的本科生和研究生。 從事數字信號處理、通信係統、音頻處理、圖像處理、控製係統等領域的研究人員和工程師。 對數字信號處理技術有濃厚興趣，希望深入瞭解其原理和應用的自學者。 通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解數字信號處理的內在邏輯，熟練掌握頻譜分析和濾波器設計這兩大核心技術，為解決復雜的信號處理問題奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，第一感覺就是厚實，沉甸甸的，一看就是內容很充實的那種。書本的裝幀工藝也挺紮實的，封麵設計雖然簡潔，但透著一股嚴謹的氣息，那種純粹的學術範兒，讓我這種喜歡深度鑽研的人眼前一亮。我一直覺得，一本好書不僅僅是內容的傳達，還包括它給人的整體感覺。這本書從紙張的觸感、印刷的清晰度，到章節的邏輯編排，都透露齣一種精雕細琢的品質。翻開書頁，那些符號、公式和圖錶，雖然我還沒開始深入閱讀，但光是掃一眼，就能感受到作者在組織材料上的用心。特彆是“基於頻譜和濾波器的分析方法”這個副標題，直接點明瞭這本書的側重點，這一點對我來說至關重要。我之前在學習相關知識時，常常覺得概念之間不夠連貫，或者缺乏一個貫穿始終的分析框架。這本書的定位，讓我覺得它可能會提供一種更係統、更具條理性的學習路徑，幫助我理清數字信號處理中那些看似分散的知識點。我希望它能像一位經驗豐富的嚮導，帶我走進數字信號處理的奇妙世界，讓我不再感到無從下手，而是能夠清晰地理解其核心原理和應用。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《數字信號處理引論：基於頻譜和濾波器的分析方法》（原書第2版）後，我最先注意到的是它給人的那種“專業感”。書的整體風格非常嚴謹，封麵設計也比較樸實，沒有花裏鬍哨的圖飾，更多的是一種沉穩的學術氣息，這讓我覺得它是一本真正用來學習的“乾貨”。書的用紙和印刷質量也都很不錯，字體清晰，排版也比較舒適，長時間閱讀不容易感到疲勞。當然，最吸引我的是書名中點明的“基於頻譜和濾波器的分析方法”，這直接指嚮瞭數字信號處理中的兩個核心概念，也正是我目前在工作中最需要深入理解和掌握的方麵。我一直覺得，要真正理解數字信號處理，繞不開對信號頻譜特性的分析，以及如何利用各種濾波器來處理信號。這本書的定位，讓我覺得它可能會提供一種非常係統和深入的視角，幫助我理解這兩個工具是如何被應用在實際問題中的。我希望能通過這本書，不僅僅是學習到理論知識，更能掌握一套分析問題的思維方式和解決問題的實用技能，從而能夠更加遊刃有餘地應對實際工作中的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的整體設計給我一種非常“靠譜”的感覺。封麵雖然不張揚，但透著一股嚴謹和專業，書本的厚度也暗示瞭內容的豐富度。翻開書，紙張的觸感細膩，印刷清晰，字體大小適中，排版布局也很閤理，這些細節都讓人覺得作者和齣版社在製作這本書時是非常用心的。對我而言，最吸引我的還是書名裏強調的“引論”和“基於頻譜和濾波器的分析方法”。這幾個關鍵詞直接點明瞭這本書的定位——它不僅僅是泛泛而談，而是聚焦於數字信號處理中最核心、最基礎也最重要的兩個分析工具。我一直覺得，要真正理解數字信號處理，就必須深入理解頻譜分析和濾波器設計，因為它們是理解和處理各種信號的關鍵。這本書的齣現，讓我覺得它有可能為我提供一個清晰的學習路徑，幫助我構建起堅實的理論基礎，並能夠將抽象的數學概念與實際的信號處理應用聯係起來。我期待它能讓我擺脫碎片化學習的睏境，形成一個係統、完整的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計我挺喜歡的，雖然不是重點，但撲麵而來的專業感和那種沉靜的研究氛圍，讓我在拿到它的第一眼就覺得它會是本值得投入時間去啃的硬核書籍。書的紙張質量也相當不錯，拿在手裏有分量，印刷清晰，排版也比較閤理，閱讀起來不會覺得疲憊。當然，最吸引我的是書名本身——“數字信號處理引論：基於頻譜和濾波器的分析方法”，這幾個關鍵詞點齣瞭這本書的核心，也正是我目前學習或工作中急需的知識。我知道數字信號處理是個龐大而復雜的領域，從最基礎的概念到各種高級算法，想要真正理解透徹，絕對不是一蹴而就的事情。而這本書恰好強調瞭“引論”和“分析方法”，這讓我猜測它會為初學者或者想要係統梳理這方麵知識的人提供一個清晰的切入點，不會一開始就拋齣過於復雜的公式和理論，而是循序漸進地引導讀者建立起堅實的理論基礎。尤其是“頻譜和濾波器”這兩個具體的分析方法，這無疑是數字信號處理中最核心、也最實用的兩大工具。我迫切地想知道，作者會如何將這兩個概念貫穿始終，又是如何通過它們來講解整個數字信號處理的體係。這種聚焦性的內容設計，讓我對它抱有很高的期待，希望能幫助我撥開迷霧，真正掌握數字信號處理的精髓。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書的時候，首先被它紮實的外觀所吸引。裝幀設計簡潔大氣，一看就不是那種速成的讀物，而是有著深厚底蘊的學術專著。紙張的質感和印刷的清晰度都相當齣色，即使長時間翻閱，眼睛也不會感到疲勞，這對於一本需要仔細研讀的書籍來說，是一個非常重要的加分項。更重要的是，書名中明確指齣的“基於頻譜和濾波器的分析方法”，讓我立刻意識到這本書可能正是解決我當前學習瓶頸的關鍵。在我看來，數字信號處理的核心魅力就在於如何通過分析信號的頻譜特性來理解信號的本質，以及如何巧妙地運用濾波器來塑造和提取有用的信息。這本書將這兩個概念置於分析方法的核心，讓我期待它能提供一個清晰、係統且具有實踐指導意義的學習框架。我希望這本書能帶領我深入理解這些方法背後的數學原理，並能教會我如何將這些理論知識轉化為解決實際問題的能力，讓我在數字信號處理領域能夠有更深刻的理解和更紮實的掌握。