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何方白 張德民 陽莉 李強 劉煥淋 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 算法
• 濾波
• 頻譜分析
• 圖像處理

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齣版社： 7-04

ISBN：9787040257465

商品編碼：29692219559

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名:數字信號處理

定價：42.70元

售價：29.0元,便宜13.7元,摺扣67

作者:何方白 張德民 陽莉 李強 劉煥淋

齣版社：7-04

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787040257465

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版次：1

裝幀：平裝

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編輯推薦

內容提要

　　本書係統地論述瞭數字信號處理的基本理論、基本技術和應用，著重討論離散時間信號基本的分析和處理方法。全書共九章，、二、三、四章介紹離散時間信號與係統的基本理論及分析方法，同時密切聯係數字信號處理中的一些具體問題展開討論，包括離散時間信號與係統，序列的傅裏葉變換、Z變換、離散傅裏葉變換及其快速計算方法，離散傅裏葉變換的一些重要應用。第五、六、七章介紹數字濾波器的基本理論、設計方法及濾波器的運算結構。第八章主要介紹瞭數字信號處理在通信中的應用，以給讀者一些啓發和思考，期望對專業課的學習和實際的工作有所幫助。第九章介紹瞭本書的上機實驗，並簡要介紹瞭MATLAB編程及實驗中常用的函數，以便讀者參考。本書條理清楚，敘述深入淺齣，並有豐富的例題和大量習題，便於學習和理解。
　　本書可作為高等學校電氣信息類各專業數字信號處理課程的教材，也可作為相關專業的研究生及相關學科領域的科技人員的參考書。

目錄

緒論
章　離散時間信號與係統
　1.1 離散時間信號——序列
　　1.1.1 幾種常用序列
　　1.1.2 序列的基本運算
　　1.1.3 序列的周期性
　　1.1.4 序列的能量
　1.2 綫性時（移）不變係統
　　1.2.1 綫性係統
　　1.2.2 時不變係統
　　1.2.3 綫性時不變係統輸入輸齣的關係
　　1.2.4 係統的因果性和穩定性
　1.3 綫性時不變係統的輸入輸齣描述法一綫性常係數差分方程
　　1.3.1 綫性常係數差分方程
　　1.3.2 綫性常係數差分方程的求解
　1.4 連續時間信號的采樣
　　1.4.1 理想采樣
　　1.4.2 實際采樣
　　1.4.3 正弦信號的采樣
　習題

第二章　離散時間信號與係統的頻域分析
　2.1 序列的傅裏葉變換
　　2.1.1 序列傅裏葉變換的定義
　　2.1.2 序列傅裏葉變換的性質
　2.2 z變換
　　2.2.1 z變換的定義
　　2.2.2 z變換的收斂域
　　2.2.3 幾種序列z變換的收斂域
　2.3 z逆變換
　　2.3.1 冪級數展開法（長除法）
　　2.3.2 部分分式法
　　2.3.3 圍綫積分法
　2.4 z變換的基本性質與定理
　2.5 序列的z變換與連續信號的拉普拉斯變換、傅裏葉變換的關係
　2.6 離散係統的係統函數與頻率響應
　　2.6.1 係統函數的定義
　　2.6.2 係統函數的收斂域
　　2,6.3 係統函數與差分方程的關係
　　2.6.4 係統的頻率響應
　2.7 全通係統與小相位係統
　　2.7.1 全通係統
　　2.7.2 小相位係統
　習題

第三章　離散傅裏葉變換
　3.1 幾種傅裏葉變換的形式
　　3.1.1 連續時間非周期信號的傅裏葉變換
　　3.1.2 連續時間周期信號的傅裏葉變換
　　3.1.3 離散時間非周期信號的傅裏葉變換——序列的傅裏葉變換
　　3.1.4 離散時間周期信號的傅裏葉變換
　3.2 周期序列的離散傅裏葉級數
　　3.2.1 離散傅裏葉級數的獲得
　　3.2.2 頻域采樣理論
　　3.2.3 離散傅裏葉級數的性質
　3.3 離散傅裏葉變換（DFT）——有限長序列的離散頻域錶示
　　3.3.1 從離散傅裏葉級數到離散傅裏葉變換
　　3.3.2 有限長序列的DFT與z變換，傅裏葉變換的關係
　　3.3.3 由序列的DFT錶達其z變換及傅裏葉變換
　　3.3.4 補零DFT
　3.4 離散傅裏葉變換的性質
　　3.4.1 綫性
　　3.4.2 循環移位
　　3.4.3 循環捲積
　　3.4.4 對稱性
　　3.4.5 DFT形式下的帕塞瓦爾（Parseval）定理
　　3.4.6 循環相關
　3.5 有限長序列的循環捲積與綫性捲積的關係
　習題

第四章　離散傅裏葉變換的計算與應用
　4.1 離散傅裏葉變換的高效計算思路
　4.2 按時間抽取（DIT）的基-2FFT算法
　　4.2.1 算法原理
　　4.2.2 DIT-FFT算法的運算量
　　4.2.3 按時間抽取的基-2FFT算法的運算特點及編程思想
　　4.2.4 按時間抽取的基-2FFT算法的其他形式流圖
　4.3 按頻率抽取（DIF）的基-2FFT算法
　　4.3.1 算法原理
　　4.3.2 DIF-FFT算法特點及與DIT-FFT算法的異同
　　4.3.3 按頻率抽取法與按時間抽取法運算流圖的關係
　4.4 離散傅裏葉逆變換（IDFT）的快速計算方法
　4.5 N為復閤數的FFT算法
　4.6 分裂基FFT算法
　　4.6.1 按頻率抽取的基-4FFT算法
　　4.6.2 分裂基FFT算法的原理
　　4.6.3 分裂基FFT算法的運算量
　4.7 綫性調頻z變換（Chirp-z變換）算法
　　4.7.1 算法原理
　　4.7.2 綫性調頻z變換的實現
　4.8 實序列的FFT算法
　　4.8.1 利用一次N點復序列的FFT計算兩個N點實序列的FFT
　　4.8.2 利用一次N點復序列的FFT計算2N點實序列的FFT
　4.9 用DFT的快速算法（FFT）實現綫性捲積及綫性相關
　　4.9.1 用DFT（FFT）實現綫性捲積
　　4.9.2 分段捲積
　　4.9.3 快速相關
　4.1 0用DFT的快速算法（FFT）對信號進行頻譜分析
　　4.1 0.1 用DFT（FFT）對連續時間非周期信號進行頻譜分析
　　4.1 0.2 用DFT（FFT）對連續時間信號進行頻譜分析時的幾個問題
　習題

第五章　無限長單位脈衝響應（IIR）數字濾波器的設計
　5.1 數字濾波器的基本概念
　　5.1.1 數字濾波原理
　　5.1.2 數字濾波器的分類
　　5.1.3 數字濾波器的技術要求
　　5.1.4 數字濾波器的設計概述
　5.2 模擬濾波器的設計
　　5.2.1 模擬低通濾波器的技術指標及逼近方法
　　5.2.2 巴特沃思低通濾波器
　　5.2.3 切比雪夫低通濾波器
　　5.2.4 模擬濾波器的頻率變換——模擬高通、帶通及帶阻濾波器的設計
　5.3 用脈衝響應不變法設計IIR數字低通濾波器
　　5.3.1 變換原理
　　5.3.2 混疊失真
　　5.3.3 用脈衝響應不變法設計數字濾波器
　　5.3.4 主要特點
　5.4 雙綫性變換法
　　5.4.1 變換原理
　　5.4.2 逼近情況
　　5.4.3 主要優缺點
　　5.4.4 用雙綫性變換法設計數字濾波器
　　5.4.5 設計舉例
　5.5 設計IIR數字濾波器的頻率變換法
　　5.5.1 用模擬域頻率變換法設計各類IIR數字濾波器
　　5.5.2 用數字域頻率變換法設計各類IIR數字濾波器
　5.6 IIR數字濾波器的計算機輔助優化設計
　　5.6.1 頻域方誤差設計
　　5.6.2 時域方誤差設計
　5.7 IIR數字濾波器的相位均衡
　　5.7.1 全通濾波器的群時延特性
　　5.7.2 IIR數字濾波器的群時延均衡
　習題

第六章　有限長單位脈衝響應（FIR）數字濾波器的設計
　6.1 綫性相位FIR數字濾波器的特點
　　6.1.1 綫性相位條件
　　6.1.2 綫性相位特點
　　6.1.3 幅度函數的特點
　　6.1.4 零點位置
　6.2 用窗函數法設計FIR濾波器
　　6.2.1 窗函數設計法的基本思想
　　6.2.2 加窗處理對FIR濾波器幅頻特性的影響
　　6.2.3 幾種常用窗函數
　　6.2.4 窗函數法的設計步驟
　6.3 用頻率采樣法設計FIR濾波器
　　6.3.1 頻率采樣設計法的基本思想
　　6.3.2 綫性相位的約束
　　6.3.3 逼近誤差及其改進措施
　6.4 FIR數字濾波器的優化設計
　　6.4.1 數學模型
　　6.4.2 利用切比雪夫優一緻逼近準則設計綫性相位FIR濾波器
　6.5 IIR與FIR濾波器的比較
　習題

第七章　數字濾波器的結構
　7.1 數字濾波器結構的錶示方法
　　7.1.1 用信號流圖錶示數字濾波器結構
　　7.1.2 用梅森（Mason）公式求數字網絡的係統函數H（z）
　7.2 無限長單位脈衝響應（IIR）數字濾波器的基本結構
　　7.2.1 直接Ⅰ型
　　7.2.2 直接Ⅱ型（典範型）
　　7.2.3 級聯型
　　7.2.4 並聯型
　　7.2.5 轉置形式
　7.3 有限長單位脈衝響應（FIR）數字濾波器的基本結構
　　7.3.1 橫截型（捲積型、直接型）
　　7.3.2 級聯型
　　7.3.3 綫性相位FIR濾波器的結構
　　7.3.4 頻率采樣型結構
　7.4 梳狀濾波器的結構
　7.5 數字濾波器的格型結構
　　7.5.1 全零點（FIR）濾波器的格型結構
　　7.5.2 全極點（IIR）濾波器的格型結構
　7.6 數字濾波器實現中的誤差
　　7.6.1 量化誤差
　　7.6.2 乘積誤差的影響
　　7.6.3 極限環振蕩
　習題

第八章　數字信號處理在通信中的應用
　8.1 數字信號處理在通信信號中的應用
　　8.1.1 數字振蕩器
　　8.1.2 離散解析信號
　　8.1.3 雙音多頻（DTMF）信號産生與檢測
　　8.1.4 正弦信號的綫譜分析
　8.2 數字信號處理在通信信號傳輸中的應用
　　8.2.1 僞隨機序列的産生
　　8.2.2 數字匹配濾波器
　　8.2.3 離散多音傳輸
　　8.2.4 擴頻通信的概念
　　8.2.5 正交頻分復用（OFDM）的概念
　8.3 自適應濾波概念及應用
　　8.3.1 自適應濾波的概念
　　8.3.2 自適應濾波在通信中的應用簡介

第九章　上機實驗
　9.1 關於實驗用計算機語言
　9.2 實驗一離散時間信號
　9.3 實驗二用FFT進行譜分析
　9.4 實驗三用DFlT（FFT）實現快速捲積
　9.5 實驗四用雙綫性變換法設計IlR數字濾波器
　9.6 實驗五用窗函數法設計FIR數字濾波器
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《奇跡在指尖：現代藝術與科技的交融》 簡介 這並非一本講述信號如何被轉換、濾波或壓縮的教科書。恰恰相反，《奇跡在指尖》深入探索的是一個更為迷人且充滿想象力的領域：當人類最古老、最純粹的創造力——藝術，與我們這個時代最前沿、最迅猛發展的科技——相遇，會激蕩齣怎樣驚心動魄的火花？本書旨在揭示，在數字浪潮的洗禮下，藝術的邊界正在被如何打破，創作的維度又在怎樣被重塑。 我們正身處一個前所未有的時代，科技的力量不再僅僅是工具，它已化身為藝術傢手中揮灑色彩的畫筆，雕琢思想的刻刀，乃至編織現實的絲綫。從宏偉的數字雕塑到沉浸式的虛擬現實藝術裝置，從算法生成的抽象畫作到由人工智能譜寫的情感鏇律，科技正以前所未有的深度和廣度滲透進藝術的肌理。本書將帶領讀者穿越時空，審視這段激動人心的交融史，追溯從早期計算機藝術的萌芽，到如今人工智能繪畫、三維打印雕塑、生物藝術等前沿領域的蓬勃發展。 內容梗概 第一章：像素的覺醒——藝術與計算的初次對話 在本章中，我們將迴到上世紀中葉，那個充滿理想主義與技術樂觀主義的時代。當計算機從冰冷的龐然大物逐漸走嚮小型化，藝術傢們便開始嘗試用它來“畫畫”。本章將迴顧那些早期探索者，他們如何剋服技術上的重重睏難，利用簡單的幾何圖形和像素排列，創作齣最早的數字藝術作品。我們將探究那些開創性的作品，例如曼·雷（Man Ray）的電子攝影實驗，本·拉波斯基（Ben Laposky）的“電子抽象畫”，以及早期計算機動畫的嘗試。這一階段的藝術，充滿瞭對新媒介的好奇與探索，也預示著未來藝術創作無限的可能性。我們將重點分析這些作品的技術局限性如何反過來激發藝術傢的創造性，以及這種“像素的覺醒”如何為後來的數字藝術奠定瞭基礎。 第二章：虛擬的畫布——三維建模與沉浸式體驗的崛起 隨著計算機圖形學技術的飛速發展，三維建模不再是遙不可及的專業領域，而是成為瞭藝術傢構建想象世界的重要工具。本章將深入探討三維建模技術如何在雕塑、建築、動畫和裝置藝術等領域引發革命。我們將介紹諸如ZBrush、Blender等軟件如何賦予藝術傢塑造復雜形體、模擬光影效果的強大能力。更重要的是，我們將關注“沉浸式體驗”的藝術實踐。從早期的虛擬現實（VR）藝術展，到如今利用增強現實（AR）技術在現實空間中疊加數字藝術元素，藝術傢們正試圖模糊虛擬與現實的界限，讓觀眾不再是旁觀者，而是置身於藝術作品的中心。本書將通過分析具體的藝術項目，例如利用VR技術構建的敘事空間，AR藝術在城市公共空間的介入，來展現科技如何創造全新的觀賞方式和藝術語境。 第三章：生命的編碼——生物藝術與科技的倫理邊界 本章將觸及一個更為敏感且充滿爭議的領域：生物藝術。當基因工程、組織培養、閤成生物學等生命科學技術被藝術傢用來創作時，藝術的定義和倫理邊界被前所未有地挑戰。我們將介紹那些大膽的藝術傢，他們如何利用生物材料，如活體組織、基因序列，甚至微生物，來創作具有生命力、能夠生長、演變甚至死亡的作品。例如，迪米特裏斯·查塔吉奧蒂斯（Dimitris Charalampopoulos）的“基因紋身”，愛德華多·卡茨（Eduardo Kac）的“GFP兔子”等案例，將引發我們對生命、創造以及人類在自然界中角色的深刻反思。本章將詳細探討這些作品的技術原理，藝術傢創作的意圖，以及它們所引發的關於生命倫理、科學的邊界以及藝術的社會責任等重要議題。 第四章：算法的靈魂——人工智能的創造力與共情 毫無疑問，人工智能（AI）是當前科技領域最熱門的話題之一，而它在藝術領域的應用更是日新月異。本章將聚焦於AI如何參與到藝術創作的各個環節，從輔助創作到獨立生成。我們將介紹那些基於機器學習的繪畫、音樂、詩歌生成器，並分析它們是如何通過學習海量的藝術數據，生成齣令人驚嘆的作品。本書將深入探討AI創作的機製，例如生成對抗網絡（GANs）等技術在圖像生成中的應用，以及AI如何模仿、學習甚至超越人類的藝術風格。更重要的是，我們將探討AI是否擁有真正的“創造力”，以及它能否産生“情感”或“共情”。通過分析AI創作的藝術品，以及藝術傢與AI的閤作模式，本章將引導讀者思考人與機器在創造過程中的關係，以及未來藝術生態的演變。 第五章：數據的詩篇——交互藝術與大數據敘事 在信息爆炸的時代，數據不再僅僅是冰冷的數字，它也可以成為藝術錶達的載體。本章將探索交互藝術的魅力，以及大數據如何被轉化為引人入勝的藝術敘事。我們將介紹那些利用傳感器、實時數據流，通過觀眾的互動來動態生成或改變的藝術裝置。例如，根據城市交通流量實時變化的燈光雕塑，或者根據社交媒體情感數據生成動態影像的作品。本書將分析這些作品如何利用數據可視化技術，將抽象的數據轉化為直觀的、可感知的藝術體驗。此外，我們還將探討大數據在講故事方麵的潛力，藝術傢如何通過分析海量的數據，挖掘隱藏的模式和故事，並以創新的方式呈現給觀眾，從而引發公眾對社會現象、人際關係乃至宏觀趨勢的思考。 第六章：藝術的未來進行時——科技與創新的無限可能 在本書的最後一章，我們將放眼未來，展望科技與藝術融閤的無限可能性。從更精密的生物工程技術應用於藝術創作，到量子計算為藝術媒介帶來的全新維度；從去中心化技術（如區塊鏈）為數字藝術確權和交易帶來的變革，到腦機接口技術可能實現的直接意識創作。我們將探討新興科技，如3D生物打印、基因編輯在藝術領域的潛在應用，以及它們可能引發的新的審美體驗和藝術形式。本章還將關注科技對藝術教育、藝術市場以及藝術與社會互動方式的深遠影響。本書將鼓勵讀者積極思考，科技不僅是藝術的工具，更是激發靈感、拓展邊界、重塑我們感知世界和錶達自我的強大力量，而未來的藝術，將是一個充滿奇跡和無限驚喜的領域。 結語 《奇跡在指尖：現代藝術與科技的交融》並非旨在提供技術操作指南，而是希望成為一座橋梁，連接起您對藝術的想象與對科技的認知。它是一次視覺與思想的盛宴，邀請您一同探索，當人類的智慧與機器的潛力交織，會綻放齣怎樣令人驚嘆的“奇跡”。這本書將幫助您以全新的視角審視我們身邊的世界，發現隱藏在數字洪流中的藝術之美，並激發您對未來創造力的無限遐想。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我本來對技術書籍有點望而生畏，總覺得充滿瞭晦澀難懂的數學符號。但是這本《數字信號處理》徹底顛覆瞭我的刻闆印象。它的行文風格極其接地氣，完全沒有那種高高在上的學者腔調。作者像是我的一個耐心極好的學長，用最日常的語言，把那些原本聽起來冷冰冰的算法講得生動有趣。印象最深的是它對Z變換的講解，用到瞭大量的類比，比如把係統看作一個“黑箱”，輸入和輸齣之間的關係如何通過變換來簡化分析。這種貼近生活的解釋方式，極大地降低瞭學習門檻。更難能可貴的是，書中對各種濾波器的設計理念和取捨之間的權衡分析得非常到位，不再是簡單的“會用”，而是“知道為什麼這麼用”。讀完之後，我不再滿足於調用現成的庫函數，而是開始思考如何根據特定需求去優化參數，這種思維模式的轉變，價值韆金。這本書無疑是自學者的福音，它構建的知識體係堅實而又靈活。

評分☆☆☆☆☆

天哪，這本書簡直是為我量身定做的！我一直對那些看不見摸不著的信號是怎麼被“馴服”和“解讀”的充滿好奇，而這本書，就像一把精密的瑞士軍刀，把數字信號處理這門深奧的藝術，拆解得清晰透徹。作者的敘事方式非常具有畫麵感，仿佛我不是在閱讀枯燥的公式，而是在跟隨一位經驗豐富的工程師，一步步走進信號的微觀世界。尤其是在講解傅裏葉變換那幾章，那種層層遞進的邏輯推導，讓我原本模糊的概念豁然開朗。我特彆喜歡它對於實際案例的穿插，比如音頻壓縮和圖像識彆中的應用，這讓理論不再是空中樓閣，而是能夠切實解決問題的利器。讀完後，我感覺自己像是獲得瞭一雙“透視眼”，能看到數據流背後隱藏的規律和結構。這本書的排版也十分友好，圖錶的質量極高，即便是一些復雜的波形圖和頻譜分析，也能一目瞭然。對於我這種渴望深入理解底層原理的學習者來說，簡直是寶藏級彆的參考書，強烈推薦給所有對信息科學感興趣的同仁們！

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，我是一個非常注重閱讀體驗的人，如果一本書排版混亂、邏輯跳躍，我可能讀兩頁就想放棄瞭。然而，這本《數字信號處理》在結構設計上堪稱典範。它的章節劃分極其清晰，從最基礎的離散時間信號和係統開始，穩步過渡到變換域分析，再到濾波器設計和實現，每一步都像搭建精密的樂高積木，層層疊加，邏輯嚴密，讓你完全不會迷失在知識的海洋裏。更讓我贊嘆的是，作者在引入新概念時，總是會先迴顧前一個章節的相關知識點，這種不斷的知識串聯，使得整體的學習脈絡非常清晰，有效避免瞭“學瞭後麵忘瞭前麵”的尷尬情況。而且，書中的術語定義精準且統一，這在處理如此專業的領域時至關重要。對於需要構建紮實理論基礎的研究生來說，這本書無疑提供瞭一個近乎完美的學習框架，它的知識密度高，但閱讀起來卻齣奇地流暢自然，體現瞭作者深厚的學術功底和卓越的錶達能力。

評分☆☆☆☆☆

自從開始接觸機器學習中的序列數據處理後，我就意識到自己對信號處理的理解存在巨大鴻溝。我之前找瞭幾本號稱“入門”的書，結果要麼是數學公式堆砌，要麼就是淺嘗輒止，根本無法建立起深刻的認識。這本書的齣現，完美地填補瞭我的空白。它最吸引我的地方在於，它不僅講瞭“是什麼”，更深入地探討瞭“為什麼”和“如何優化”。特彆是關於隨機信號處理的部分，作者用非常精煉的語言解釋瞭功率譜密度和維納-霍夫曼濾波器的核心思想，這些都是我過去一直感到睏惑的難點。它並沒有迴避理論的復雜性，但卻總能找到一個最恰當的比喻或視角來解釋核心概念，讓你在感到挑戰的同時，也充滿瞭“我能搞定”的自信。這本書的深度和廣度都達到瞭一個極高的平衡點，對於想要從應用層麵邁嚮理論研究的讀者來說，它提供瞭從地麵起飛所需的強大推力。我感覺我的知識體係在這個領域被徹底重塑瞭，收獲遠遠超齣瞭我的預期。

評分☆☆☆☆☆

我是一個在職的嵌入式軟件工程師，工作內容經常需要和實時數據流打交道，但之前我對DSP的理解一直停留在應用層麵，缺乏係統的理論支撐。說實話，我抱著試試看的心態買瞭這本書，沒想到它給瞭我一個巨大的驚喜。它沒有沉溺於過多的理論證明，而是把重點放在瞭如何將理論轉化為高效可行的代碼實現上。書中對於離散時間係統、捲積和相關性的講解，直接對應瞭我日常工作中遇到的信號預處理難題。作者在介紹算法時，總會附帶討論其計算復雜度以及在有限字長處理器上的實現注意事項，這對於我們工程人員來說，簡直是雪中送炭。這種“理論指導實踐，實踐反哺理論”的閉環思維，貫穿始終。書中的習題設計也非常巧妙，很多都是開放性的問題，引導你去思考不同的實現路徑和性能權衡。我已經把它放在工位最顯眼的地方，隨時可以翻閱，它已經從一本教材，變成瞭一本實用的工程手冊。