计算机图形学的基础算法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:工程技术出版分社

作者:刘勇奎

出品人:

页数:188

译者:

出版时间:2007-1

价格:36.00元

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isbn号码:9787030183118

丛书系列:

图书标签:

• 计算机图形学
• 算法
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现代通信系统中的信号处理与调制技术 一、 引言：信息时代的基石 在当今信息爆炸的时代，我们对高效、可靠、高速的通信系统的需求达到了前所未有的高度。从移动电话到卫星通信，再到物联网设备，所有这一切都依赖于对信息进行精确的编码、传输和解码。本书《现代通信系统中的信号处理与调制技术》旨在深入探讨支撑现代通信系统的核心数学工具和工程实践，专注于信号的表示、变换、滤波以及高效的数字调制方案。 本书的重点并非计算机图形学中的几何变换或渲染管线，而是侧重于信息论指导下的信号如何在信道中可靠地传输。我们将从信号本身的数学本质出发，逐步构建起理解复杂通信协议所需的理论框架。 二、 信号的数学表征与变换 通信系统的第一步是对待传输的信息进行数字化和数学建模。 1. 连续时间信号与离散时间信号 我们首先回顾连续时间信号（如模拟语音或射频波形）的特性，并详细阐述如何通过采样定理（如奈奎斯特-香农采样定理）将连续信号转换为离散时间序列。这包括对采样率选择、量化误差的分析，以及如何使用Z变换来分析离散时间系统的动态特性。不同于图形学中对空间域信号（如图像像素阵列）的处理，本书关注的是时间域和频率域信号的演变。 2. 傅里叶分析在通信中的应用 傅里叶分析是理解信号频谱特征的基石。我们将深入研究连续时间傅里叶变换（CTFT）和离散时间傅里叶变换（DTFT），并重点讨论离散傅里叶变换（DFT）及其快速实现——快速傅里叶变换（FFT）。在通信系统中，FFT被广泛应用于频谱分析、信道均衡、以及正交频分复用（OFDM）的解调。我们将详细分析FFT算法的复杂度、周期延拓效应（栅栏效应）和泄漏问题，并探讨如何通过窗函数（如汉宁窗、海明窗）来优化频谱观测结果。 3. 线性时不变（LTI）系统理论 通信信道和滤波器的核心模型是线性时不变系统。本书将通过系统的冲激响应和卷积运算来描述信号通过这些系统时的行为。我们将分析系统的稳定性和因果性，并探讨如何设计满足特定频率响应要求的滤波器。 三、 数字滤波技术：信号的净化 在数字通信中，信号不可避免地会受到噪声和干扰的影响。滤波技术是去除这些杂讯、提取有用信息的核心手段。 1. 滤波器设计理论 我们将区分两种主要的数字滤波器：无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器。对于FIR滤波器，我们将介绍窗函数法和频率采样法，重点分析如何通过改变窗函数的类型来平衡过渡带宽和阻带衰减。对于IIR滤波器，我们将侧重于巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的设计原理，包括将模拟原型滤波器（如巴特沃斯）通过双线性变换映射到数字域的过程。 2. 滤波器在通信中的实际应用 我们探讨滤波器在通信链中的具体角色：信道匹配滤波（提高信噪比）、抗混叠滤波、以及在数字解调器中用于信号分离（如在多载波系统中）。 四、 数字调制技术：信息的编码与映射 信息被数字化后，需要高效地映射到适合在物理信道上传输的波形上。这是现代通信系统的核心竞争力所在。 1. 基本的基带与带通调制 本书详细剖析了主要的数字调制技术。对于基带传输，我们将讨论曼彻斯特编码和差分编码。对于带通传输，重点放在了线性调制技术： 幅度键控（ASK）与幅度相位键控（PSK）：包括BPSK、QPSK的星座图、最小欧氏距离的计算以及理论上的误码率（BER）性能分析，特别是与高斯白噪声（AWGN）信道下的性能比较。 正交幅度调制（QAM）：深入研究16-QAM、64-QAM等高阶QAM的原理，分析其频谱效率的提升与抗噪能力下降之间的权衡。 2. 高级频谱效率技术 为了应对频谱资源的稀缺，我们将研究超越传统调制方案的技术： 正交频分复用（OFDM）：作为4G/5G和Wi-Fi的核心技术，我们将详细解析OFDM的原理，包括其对频率选择性衰落的抵抗能力，循环前缀（CP）的作用以消除符号间干扰（ISI），以及FFT/IFFT在实现中的关键作用。 MIMO与空时编码：虽然本书重点是信号处理，但我们也会简要介绍多输入多输出（MIMO）系统如何利用空间复用和分集增益来提升数据吞吐量和可靠性，这与信号的空域处理紧密相关。 五、 接收机设计中的关键算法 信号到达接收端后，需要进行复杂的处理以恢复原始信息。 1. 最佳接收机与匹配滤波 我们探讨了在AWGN信道下，基于最大似然准则的最优接收机的设计——匹配滤波器。我们将推导在判决时刻，如何通过匹配滤波器的输出，结合判决门限，实现最小错误概率的符号判决。 2. 信道均衡技术 对于存在多径效应的信道（如移动通信），信号会发生严重的符号间干扰（ISI）。本书将深入探讨如何使用自适应均衡器来对抗这种干扰，包括线性均衡器（如迫击-迫击，ZF）和非线性均衡器（如最大似然序列估计，MLSE，基于维特比算法的应用）。 结论 《现代通信系统中的信号处理与调制技术》为读者提供了一个从数学理论到工程实践的完整路径图，专注于信息如何在复杂的物理环境中被有效地编码和传输。本书的知识体系侧重于信号的时频分析、滤波设计以及高频谱效率的数字调制方案，是通信工程、电子工程和相关领域研究人员的必备参考。

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我最近沉迷于《三维建模与渲染技术详解》，这本书的深度和广度都超乎我的预期。它不像市面上许多同类书籍那样，仅仅停留在软件操作的层面上，而是深入剖析了计算机图形学背后的几何学原理和光照模型。特别是关于光线追踪算法的章节，作者对蒙特卡洛积分、重要性采样等高级概念的处理，简直是教科书级别的范例。它没有回避数学的复杂性，但通过精妙的结构设计，将复杂的推导过程拆解成了若干个易于理解的小模块，每一步都有明确的逻辑支撑。我花了整整一个周末才啃完关于全局光照的部分，但那种豁然开朗的感觉无与伦比。这本书的排版和插图设计也极为专业，那些复杂的数学表达式和三维空间变换的示意图，都印刷得清晰锐利，阅读体验非常好。对于想真正理解渲染管线内部工作机制的工程师或资深爱好者来说，这本书绝对是案头必备的参考书，它提供的视角是真正从底层原理出发的。

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我最近拜读了《自然场景模拟与程序化生成》，这本书给我带来了极大的启发，它将数学美学与计算机的逻辑完美地结合在了一起。它探讨的不是如何渲染一个预设好的模型，而是如何让计算机“创造”出看起来真实自然的场景，比如山脉的起伏、植被的分布乃至云彩的飘动。书中对分形理论、噪声函数（Perlin Noise, Simplex Noise）的介绍详尽而富有启发性，作者巧妙地将这些看似简单的数学工具，与真实世界的物理过程联系起来，比如使用L-系统来模拟树木的生长。更让我印象深刻的是它对“真实感”的定义和追求，不只是视觉上的逼真，更是物理过程的合理性。这本书的叙述风格非常流畅，充满了对自然现象的好奇心和探索欲，读起来仿佛是在进行一场美妙的科学探索之旅，而不是枯燥地学习编程技巧。它让我对“创造”这个行为有了全新的理解。

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这本《数字图像处理与计算机视觉导论》简直是为初学者量身打造的入门宝典！我之前对图像处理的领域总有些敬畏之心，觉得那些复杂的数学公式和晦涩的理论会让我望而却步。然而，这本书从最基础的像素操作、颜色空间转换讲起，循序渐进，讲解得极其清晰。作者似乎深谙读者的困惑，总能在关键的转折点用通俗易懂的语言进行解释，甚至配上了大量的图示来辅助理解。比如，在讲解傅里叶变换在图像滤波中的应用时，它没有直接抛出复杂的积分公式，而是先从声音信号处理的类比入手，让我瞬间明白了频谱分析的核心思想。更让我惊喜的是，它不仅仅停留在理论层面，还提供了大量使用Python和OpenCV库实现的示例代码，代码结构清晰，注释详尽，跟着敲一遍，那些原本抽象的算法立马就变得鲜活起来了。读完这本书，我感觉自己像是掌握了一套新的“视觉语言”，能够自信地去分析和处理生活中的各种图像问题，为后续深入学习更专业的领域打下了无比坚实的基础。

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作为一名资深的交互式应用开发者，我一直在寻找一本能够弥合“算法理论”和“实时性能”之间鸿沟的资料，而《实时图形学性能优化策略》恰好填补了这个空白。这本书的视角非常独特，它没有过多地纠缠于图形管线的标准流程，而是把重点放在了“如何让它跑得更快”上。从GPU架构的并行计算特性到显存带宽的优化，再到几何体的LOD（细节层次）管理，每一个章节都充满了实战经验。作者引用的案例大多来自实际的工业项目，比如大型游戏引擎或仿真系统的瓶颈分析，这使得书中的优化技巧具有极强的可操作性。我特别欣赏其中关于异步计算和多线程渲染调度的讨论，这些内容在很多基础教材中都是一笔带过或者完全缺失的。看完这本书，我重新审视了我们项目中的渲染批处理逻辑，效率得到了显著提升，真正体会到了理论指导实践的巨大威力。

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《几何数据结构与算法实现》这本书，简直是一股清流，它专注于计算机图形学领域中相对低调但至关重要的一个分支——几何数据结构。市面上的书大多关注最终的视觉效果，而这本书却把焦点放在了“如何高效地存储和操作几何信息”上。我尤其赞赏作者对拓扑结构、空间划分结构（如k-d树、八叉树）的讲解深度。它不仅介绍了这些结构的定义，更详细地对比了它们在不同场景下的时间复杂度、内存占用以及最关键的——鲁棒性。书中对于网格简化算法（如二次误差度量QEM）的剖析非常透彻，从最初的概念引入到最终的最小化误差求解过程，环环相扣，逻辑严密。这本书更像是一本给算法工程师的“内功心法”，它训练的不是快速出图的能力，而是处理复杂三维数据的底层思维能力，读完后感觉自己在处理点云和复杂网格时的信心大增。

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