数字信号处理教程(第四版)——经典版 9787302405719 清华大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程佩青著 著

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• 清华大学出版社
• 第四版
• 教程
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• 9787302405719
• 经典教材

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302405719

商品编码：29424834986

包装：平装

出版时间：2015-08-01

基本信息

书名：数字信号处理教程(第四版)——经典版

定价：49.5元

作者：程佩青著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2015-08-01

ISBN：9787302405719

字数：819000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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近年来，数字信号处理的理论得到快速发展，其应用领域也日益广泛。作为电子信息类专业重要的专业基础课程，数字信号处理的学科内容在不断充实和完善，从而推动教材内容也随之进行充实和更新。

本书历经多个版本，受到广大读者的认可，被众多高校采用作为教材。为适应学科发展，结合教学实践，且参考一些外教材，作者充实了教材内容，完善了表达方式，改进了教材的可读性，更便于自学，充实了例题和习题，更加实用。

本书特色：

（1）在编写方式上做了全面及重大的改变，即在全书都采用将内容分条目的论述方式，使得脉络更加清晰； 对基础理论、概念及基本分析方法又加注了“学习重点”的提示。使读者在学习时感到更加顺畅，更容易掌握内容。

（2）对每章内容，分别作了归纳、补充、整理、改动，使得其内容更加充实、完整，论述更加流畅、透彻。

（3）增加了大量例题，覆盖面更广，凡是设计方面的内容，都有一个或多个例题，这对理解、消化和掌握课程内容，掌握分析和设计方法都很有助益。

 （4）适应教材内容的充实和完善，各章习题都有的改动和补充，补充了一些必须用MATLAB来实现的习题。提供给读者更多的练习机会和选择余地。

内容提要

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本书系统地讨论了数字信号处理的基础理论、基本概念、基本分析方法、算法、设计。全书共9章，包括四个部分。部分是离散时间信号（序列）与系统的时域、频域的分析，包括、2章的内容； 第二部分是离散傅里叶变换及其快速算法，包括第3、4章的内容； 第三部分是IIR及FIR数字滤波器的理论、结构与算法，包括第5~7章的内容； 第四部分是多抽样数字信号处理的基础理论以及数字滤波器实现中的有限字长效应，包括第8、9章的内容。

本书以条目式方法论述，条理清晰，内容充实，讨论全面，深入浅出，并有大量的例题和习题，便于教学，便于自学。

本书可作为大学本专科院校通信工程、信息工程、电子信息工程、自动控制等专业的教材，也可供从事这些专业及相近的理工科专业的科学研究和工程技术人员作为参考书。

目录

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作者介绍

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程佩青 北京信息科技大学原电子技术与通信系主任。1958年毕业于清华大学无线电系“无线电技术”专业。1956—1986年在清华大学无线电系（无线电电子学系）、电子系工作。1986年到北京信息工程学院（现北京信息科技大学）创建通信工程系（后改名电子技术与通信系）并任系主任。长期从事通信、信号与信息处理的教学和科研工作。讲授过无线电基础、高频电子线路、数字滤波器、数字信号处理、电视接收机原理、数字信号处理（二）（选修）等课程。给清华大学、中国科技大学研究生院、北京广播学院（现中国传媒大学）的研究生多次讲数字信号处理原理与应用（二）（统计信号处理为主）课程。著有《信息与系统（合编）》、《数字滤波与快速傅里叶变换》、《数字信号处理教程（一、二、三版）》（此书被评为校教材）、《数字信号处理分析与解答》、《晶体管电视机原理（合著）》、《高频电子线路》等教材。译有《多维数字信号处理（合译）》等4种著作。参与研发的“SCA-4数据传输机”曾获国防科委奖。

文摘

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序言

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随着信息、通信、计算机科学与技术的迅速发展，数字信号处理已成为各大专院校相关专业的专业基础必修课程。作者所著《数字信号处理教程》多年来被许多高校采用，受到读者认可。为使教材内容更加充实完善，表达方式更便于教学，便于自学，便于掌握和应用，作者决定对第三版教材进行修订和改写，形成本教材——第四版（经典版）。作者认为数字信号处理课程的核心内容应是“一个基础，两个支柱”，一个基础是离散时间信号与离散时间系统的时域与频域的分析，两个支柱是离散傅里叶变换及其快速算法以及数字滤波器的理论和设计。本书的指导思想是围绕这个核心内容，对第三版教材进行充实和补充。具体修改如下：

1. 重要的是在编写方式上做了全面及重大的改变，即在全书的论述中都采用将内容分条目（1,2,…）的论述方式，使得脉络更加清晰； 同时，对以基础理论、概念及基本分析方法为主的前5章又加注了“学习重点”的提示。这样的处理方式，可使读者在学习（包括自学）时感到更加顺畅，更容易掌握内容。

2. 对每章内容，尤其是对核心部分的三章（第3,6,7章）内容，都按上述核心内容要求，分别作了归纳、补充、整理、改动，使得其内容更加充实、完整，论述更加流畅、透彻。

（1） 章离散时间信号与系统。补充了相关性及其计算方法的内容，同时重点讨论了线性卷积和线性相关，并分别用一小节来论述；增加了利用向量�渤朔ń�行有限长序列卷积计算的内容，这极有利于编程运算； 重点讨论了数字频率ω这一基本概念； 增加带通信号的抽样一小节； 增加了能量信号与功率信号的描述。

（2） 第2章z变换与离散时间傅里叶变换（DTFT）。补充了单边z变换下的移位，同时增加了利用z变换求解差分方程一小节，讨论了利用单边z变换求系统的零输入响应、零输入状态；改写了傅里叶变换的对称性，使读者理解时变得更为流畅； 对模拟信号、理想抽样、信号、序列及它们的频率域、复频率域（s域、z域）之间的关系作了归纳。作者认为，归纳和综合也是一种重要的学习方法。

（3） 第3章离散傅里叶变换（DFT）。增加了用矩阵表示DFT的内容，有利于编程计算； 深入讨论了DFT（通过FFT算法）在计算线性卷积、线性相关上的应用； 全面深入讨论了DFT在模拟信号频谱分析上的应用，包括参量的选择，频率分辨率的定义及其与其他参量的关系，处理过程中可能产生的三种误差（失真）以及解决办法。

（4） 第4章快速傅里叶变换（FFT）。给出了重叠相加法和重叠保留法的FFT实现步骤。

（5） 第5章数字滤波器的基本结构。为适应MATLAB上的编程要求，将一些结构参数的表示方法做了调整，对各种结构的特点做了更深入的讨论。

（6） 第6章无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器设计方法。对本章大部分内容都做了改写、完善和充实，主要有： 对小相位系统及全通系统补充了很多重要内容，对它们的特点和应用做了深入的改写、论述，增加了对切贝雪夫Ⅱ型滤波的分析与设计方法的论述；增加了“模拟频域频带变换”一节内容； 讨论了三种IIR数字滤波器设计方案，给出实用的设计步骤和清晰的设计流程图。

（7） 第7章有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器设计方法。对窗函数法设计线性相位FIR滤波器进行了改写和充实，增加了“理想低通、带通、带阻、高通的线性相位数字滤波器的表达式”一小节，以便于设计；对窗函数设计线性相位微分器及希尔伯特变换器（90°移相器）这一小节做了改写，并做了较深入的讨论，完善和补充了很多内容和例子；在频率抽样法设计线性相位FIR滤波器中增加了一节设计步骤及举例的内容； 此外，对这一章还做了不少补充和改写。

（8） 第8章序列的抽取与插值——多抽样率数字信号处理基础。在单级及多级抽取论述中，给出了各级防混叠滤波器技术指标的分配方案。

（9） 考虑到FFT作为计算工具已有成熟的标准模块，故删除第4章FFT中基��4及分裂基算法，但作为科技工作者，对一些重要技术问题，不但要知结果，更要知如何得到这个结果，因而仍保留第4章中其他FFT算法的分析； 将第9章中IIR滤波器的定点运算中的溢出振荡及FFT算法的有限字长效应两部分删除。

3. 增加了大量例题，覆盖面更广，凡是设计方面的内容，都有一个或多个例题，这对理解、消化和掌握课程内容，掌握分析和设计方法都很有助益。

4. 适应教材内容的充实和完善，各章习题都有的改动和补充，补充了一些必须用MATLAB来实现的习题。习题量增加了14%，提供给读者更多的练习机会和选择余地。

全书共有9章，可分为四个部分。

部分是章和第2章。此两章是数字信号处理的基础内容，即上面提到的一个基础。它引出了一系列基本概念，例如数字频率、频谱混叠、常用典型序列、线性移（时）不变系统、因果性、稳定性、抽样等；也涉及一些基本方法，例如相关函数、卷积和、零极点分析、周期序列与非周期序列的傅里叶变换、z变换及z反变换等。

第二部分是第3章和第4章。离散傅里变换（DFT）是数字信号处理的两大支柱之一，它不仅是重要的理论支柱，也是许多领域的技术支撑和重要工具，起着“承前启后”的作用，在线性滤波、相关分析，尤其是谱分析时都是极为重要的工具。本书对DFT的基本理论、性质、特点及应用都做了较深入的论述。DFT的重要性还在于它有行之有效的快速算法FFT的帮助。

第三部分是第5~第7章，这三章是数字信号处理的另一大支柱，讨论的是数字滤波器设计内容，同样，数字滤波器不但有重要的理论意义，而且在实际应用中有主要的价值。这三章讨论了IIR及FIR数字滤波器的基本结构、IIR滤波器三种设计方法，讨论了各种模拟滤波器之间、数字滤波之间以及它们两者之间的频带变换方法；讨论了线性相位FIR滤波器、微分器及希尔伯特变换器（90°移相器）的三种设计方法，即窗函数法、频率抽样法及优化Park�睲cclellan算法。

第四部分是第8和第9章。第8章讨论多抽样率数字信号处理的基础知识，包括抽取、插值及有理数抽样率变换基本理论及其流图结构，变抽样率的多级实现等。抽样率转换用于多种媒体传输中以及其他一些希望改变抽样频率的应用中。第9章讨论数字信号处理的有限字长效应，包括A/D变换，系数，以及运算中的有限字长效应。这两章标上“*”号，是供选择的内容。

本书的主要特点是主要和重要的内容讨论全面深入，内容充实，逻辑性强，条目脉络清晰，深入浅出，有大量的精选例题，便于教、便于学，尤其便于自学； 配合177道习题另有《数字信号处理教程习题分析与解答（第4版）》一书，可作为解题时的提示和校对工具。

考虑到有不少院校（包括使用过本书第三版的部分院校）在学习本课程之前已经学过MATLAB，因而本书没有包含MATLAB的内容。本书第四版（经典版）在论述方式，内容充实度，讨论深度，例题的精选度上都完全优于第三版教材，而且更适于教学、自学。因此，作者认为它更适于这些院校使用。

期望本教材对相关读者有更大的帮助，并受到读者的欢迎。

本书在编写过程中参考了一些文献（见书后所列“参考文献”）的编写思路，参考或采用了其中一些内容的思路、例题和习题，特此向这些文献的作者致以衷心的感谢。

限于作者水平，书中定有不妥之处，恳切欢迎广大读者批评指正。

本书的建议学时为54或64两种，书中有“*”部分内容视各院校情况可选学或不学。作者认为教学大纲要求的内容并不是全要讲授的，有的要求应该由学生自学来掌握。 

作者

2015年6月

探索数字世界的声音与图像：一场跨越时空的信号处理之旅 在这个信息爆炸的时代，我们每天都在被海量的数据包围。从聆听音乐、观看高清视频，到进行远程通信、享受精准的医疗诊断，这一切都离不开一个关键的技术——数字信号处理。它就像一座无形的桥梁，将现实世界的模拟信号转化为机器能够理解和处理的数字信息，再将这些数字信息还原成我们能够感知的声音、图像或其他有意义的形式。 本书并非一本关于“数字信号处理教程（第四版）——经典版 9787302405719 清华大学出版社”的书籍介绍，而是旨在引领读者踏上一场深入探索数字信号处理奥秘的旅程，理解其核心概念、发展历程、关键技术及其在各个领域的广泛应用。我们将从最基础的信号概念出发，逐步揭示数字信号处理的强大力量。 第一章：信号的本质与数字化之魅 万事万物，皆有其“信号”。无论是微风拂过树叶的沙沙声，还是心电图上起伏的波形，亦或是天文望远镜捕捉到的遥远星光，本质上都是信息的载体。本章将深入剖析信号的定义、分类（如模拟信号与数字信号、连续时间信号与离散时间信号），以及信号的基本数学表示方法。我们将理解信号的频谱特性，即信号包含哪些频率成分，以及这些频率如何共同构成我们所感知的一切。 随后，我们将聚焦于“数字化”这一革命性的过程。模拟信号如何被采样，即在离散的时间点上测量其值，又如何被量化，即用有限的离散数值来近似模拟信号的幅度。这一过程中涉及的关键概念，如采样定理（奈奎斯特-香农采样定理）将得到详细阐述，解释为何我们需要以高于信号最高频率两倍的速率进行采样才能无损地还原原始信号。量化误差、比特深度等概念也将一一解析，让我们认识到数字化的精度和局限性。 第二章：从时域到频域：理解信号的语言 人类的直觉往往更倾向于在时间维度上理解信号的变化，即信号在不同时刻的值。然而，许多信号的本质特征，特别是其周期性、谐波关系以及不同频率成分的强度，在频域中才能得到更清晰的表达。本章将引导读者掌握从时域信号转换到频域表示的关键工具——傅里叶变换。 我们将介绍离散时间傅里叶变换（DTFT），它能够将无限长的离散时间信号分解为无限多个频率分量的叠加。然而，在实际应用中，我们处理的往往是有限长度的离散信号，此时离散傅里叶变换（DFT）便应运而生。DFT能够将有限长度的离散时间信号变换到有限的离散频率点上，其计算效率也得到了极大的提升，催生了著名的快速傅里叶变换（FFT）算法。FFT的出现极大地加速了信号处理的进程，使得许多复杂的信号分析和处理任务成为可能。 通过深入理解傅里叶变换，我们将能够分析信号的频谱，识别信号中的噪声、干扰，甚至可以对信号进行滤波，提取我们感兴趣的频率成分。这种从时域到频域的视角转换，是理解和操作数字信号的基石。 第三章：滤波的艺术：塑造与净化信号 在实际信号处理过程中，我们常常需要对信号进行“塑造”和“净化”。例如，在音频播放中，我们需要去除高频的嘶嘶声；在图像处理中，我们需要模糊掉不必要的细节或者增强边缘的锐利度。这些操作都离不开“滤波”技术。本章将深入探讨数字滤波器的设计与应用。 我们将区分两种主要的滤波器类型：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。IIR滤波器通常具有更低的计算复杂度，能够用较少的系数实现给定的滤波特性，但其稳定性分析和设计相对复杂。FIR滤波器则具有良好的线性相位特性，易于设计和保证稳定性，尤其适用于对相位失失真要求严格的应用。 本章还将介绍多种滤波器设计方法，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器等，以及它们的特性和适用场景。读者将学会如何根据实际需求，选择合适的滤波器类型和设计参数，从而有效地去除噪声、提取有用信息，达到优化信号质量的目的。 第四章：系统分析与设计：理解信号的处理过程 数字信号处理的核心在于对信号进行各种变换和操作，而这些操作通常是通过“数字系统”来实现的。数字系统可以被看作是一个“黑箱”，它接收输入信号，经过内部的运算处理，输出处理后的信号。本章将深入分析数字系统的性质，并介绍其设计方法。 我们将探讨系统的“线性”、“时不变”等重要特性。线性系统满足叠加原理，即输入信号的线性组合经过系统处理后，输出信号也是对应输出信号的线性组合。时不变系统则意味着系统的特性不随时间而改变，输入信号的延迟会导致输出信号的相应延迟。这些特性使得系统的分析和设计变得更加简单和可预测。 本章还将介绍线性时不变（LTI）系统的核心表示方法——卷积。卷积操作是描述LTI系统如何响应输入信号的关键数学工具。通过理解系统的冲激响应，我们可以预测系统对任何输入信号的处理结果。此外，我们还将学习如何利用Z变换来分析和设计数字系统，Z变换是拉普拉斯变换在离散时间系统中的对应，它能够将复杂的时域系统分析转化为频域的代数运算，大大简化了系统设计和稳定性分析。 第五章：变换域的强大力量：从傅里叶到小波 除了傅里叶变换，还有其他强大的变换工具能够从不同角度揭示信号的特性，并为信号处理提供更丰富的手段。本章将介绍几种重要的变换域方法。 我们将回顾离散余弦变换（DCT），它在图像和音频压缩领域有着广泛的应用，例如JPEG图像压缩和MP3音频压缩。DCT能够将信号分解为一系列离散余弦函数，并在许多实际信号中展现出良好的能量集中特性，从而实现高效的数据压缩。 随后，我们将目光投向更具现代意义的小波变换。与傅里叶变换只能提供信号的频率信息不同，小波变换能够同时提供信号在不同时间段和不同频率上的信息，即具有“时频局部化”能力。这使得小波变换在处理非平稳信号（如语音、生物信号）时具有独特的优势，能够捕捉到信号的瞬时特征和局部细节。我们将介绍连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT），以及它们在信号去噪、特征提取、信号压缩等方面的应用。 第六章：信号处理在现实世界的应用 数字信号处理并非只是理论上的概念，它已经渗透到我们生活的方方面面，并持续推动着科技的进步。本章将通过一系列生动的案例，展示数字信号处理的强大应用。 通信系统： 从手机通话到无线网络，数字信号处理是实现高效、可靠通信的关键。调制解调、信道编码、多路复用等技术都离不开数字信号处理的支持。 音频与图像处理： 音乐的录制、编辑、播放，以及照片的拍摄、增强、压缩，背后都有复杂的数字信号处理算法。人工智能在图像识别、语音识别等领域的突破，更是依赖于先进的信号处理技术。 医学工程： 心电图、脑电图、X光、CT、MRI等医学影像的采集、处理和分析，都是数字信号处理的重要应用领域，为疾病的诊断和治疗提供了 vital 的支持。 控制系统： 自动驾驶汽车、工业机器人、航空航天器等自动化系统，都需要精确的传感器信号处理来感知环境、做出决策并控制执行机构。 科学研究： 在物理、化学、生物、天文等众多科学领域，数据采集和分析都严重依赖于数字信号处理技术，帮助科学家们从海量数据中提取有价值的信息。 第七章：前沿进展与未来展望 数字信号处理领域始终在不断发展，新的算法、新的技术层出不穷。本章将简要回顾近年来该领域的一些前沿进展，并对未来的发展趋势进行展望。 我们将触及诸如深度学习在信号处理中的应用，例如利用神经网络进行信号去噪、信号分类、特征提取等，其强大的学习能力为信号处理带来了新的突破。此外，我们还将关注实时信号处理、低功耗信号处理、以及在边缘计算和物联网设备中的信号处理挑战。 结语 数字信号处理，是连接模拟世界与数字世界的桥梁，是理解和操控信息流动的语言。掌握数字信号处理的知识，不仅是对一项重要技术能力的提升，更是对我们理解这个日益数字化的世界的一种深刻洞察。愿这场探索之旅，能为各位读者打开一扇通往数字世界声音与图像奥秘的大门，激发您在这一迷人领域中进一步探索的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我最直观的感受是它的“实用性”很强。虽然是教程，但它并不只是堆砌理论，而是非常注重理论与实践的结合。例如，在介绍FFT算法时，作者不仅讲解了其原理，还提供了相应的伪代码和一些实际应用场景的分析，让我能够更直观地理解这个强大的算法。我特别喜欢书中关于“数字滤波器的实现”这一章，它详细介绍了不同滤波器的实际实现方式，包括直接型、级联型等，并且还讨论了在实际系统中需要考虑的一些工程问题，比如量化误差、运算效率等。这对于我这种未来可能需要进行嵌入式开发的人来说，非常有价值。我曾经尝试着根据书中的方法，用MATLAB模拟了一个简单的滤波器，效果很好，也让我更加确信这本书的实用性。对于想要将DSP理论知识应用于工程实践的读者来说，这本书无疑是一本宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和编辑风格也给我留下了深刻的印象。它采用了清晰的章节划分和逻辑结构，使得阅读起来非常流畅。我喜欢书中对关键概念的突出显示，以及重要的公式和定理都会有单独的标记，方便我回顾和查找。同时，书中大量的图表和示意图，不仅美观，更重要的是能够有效地辅助理解，将一些抽象的概念形象化。我尤其欣赏书中在讲解算法时，会给出详细的步骤和流程图，这让我能够更容易地理解算法的执行过程。虽然这本书内容比较丰富，可能需要花费较多时间去消化，但其精良的编辑和严谨的学术风格，让我觉得物有所值。对于想要系统学习数字信号处理的读者，这本书提供了一个非常好的起点，它既有深度又不失易读性，能够帮助你构建起坚实的专业基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对信号处理充满好奇的研究生，我一直希望能找到一本能够引领我进入这个领域的权威教材。而这本书，可以说很好地满足了我的期望。它在理论深度上做得相当出色，但又不失严谨性。我对其中关于随机信号处理和谱估计的部分印象深刻。作者在讲解这些内容时，并没有回避复杂的统计学原理，而是以清晰的逻辑和精确的数学语言进行阐述。我尤其欣赏书中对各种估计方法的比较分析，例如最大熵谱估计、AR模型估计等，作者会详细分析它们的优缺点以及适用场景，这对于我进行科学研究中的算法选择非常有帮助。另外，书中提供的习题也很有挑战性，能够很好地检验我对理论知识的掌握程度，也促使我主动去思考和解决一些实际问题。虽然有些习题需要花费大量时间和精力去钻研，但每一次的解决都让我感到非常有成就感。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的感受就是其系统性和全面性。它不仅仅是讲解了一些孤立的算法，而是将整个数字信号处理的知识体系构建得非常完整。从信号的采样、量化，到滤波器的设计，再到各种变换的应用，几乎涵盖了DSP领域的核心内容。我发现，作者在讲解每个部分的时候，都会将它置于整个DSP框架下进行解释，让读者能够清楚地看到不同概念之间的联系和区别。这种整体性的视角，对于建立起扎实的理论基础至关重要。我个人特别喜欢书中关于滤波器设计的部分，它详细介绍了FIR和IIR滤波器的原理、设计方法以及各种改进算法。作者不仅给出了详细的数学推导，还结合了实际应用的例子，比如音频信号的去噪、图像的处理等，让我明白这些理论知识是如何转化为实际应用的。虽然有时候章节内容比较密集，需要反复阅读和消化，但这种深入的讲解让我觉得物超所值，学到的知识是真正有用的，而不是停留在表面。

评分☆☆☆☆☆

《数字信号处理教程(第四版)——经典版 9787302405719 清华大学出版社》这本书，从我拿到它开始，就觉得它是一本值得深入研读的厚重之作。书中对傅里叶变换、Z变换等基础概念的讲解，细致入微，层层递进，仿佛一位经验丰富的老师，将复杂的理论娓娓道来。我尤其欣赏作者在概念引入时的循序渐进，不会一开始就抛出过于抽象的公式，而是先通过直观的例子或者类比，帮助读者建立起初步的理解，然后再逐步深入到数学推导。这种方式对于初学者来说，极大地降低了学习门槛，也让我这种数学功底不是特别深厚的读者，能够相对轻松地跟上思路。而且，书中配有的丰富插图和图示，更是起到了画龙点睛的作用，将抽象的数学模型具象化，使得理论不再是枯燥的文字，而是生动鲜活的知识体系。我常常会在推导公式的时候，对照着图示来理解，感觉豁然开朗。虽然我还没有完全掌握书中的所有内容，但仅仅是前几章的学习，就已经让我对数字信号处理有了全新的认识，也激发了我进一步探索这个领域的兴趣。