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出版者:

作者:張衛寜 編

出品人:

頁數:438

译者:

出版時間:2008-7

價格:42.00元

裝幀:

isbn號碼:9787030218988

叢書系列:

圖書標籤:

• DSP原理與應用教程
• 數字信號處理
• DSP
• 信號處理
• 通信工程
• 電子工程
• 算法
• MATLAB
• 濾波器
• 傅裏葉變換
• 實用教程

《數字信號處理基礎與實踐》 圖書簡介 本書旨在為工程技術人員、研究人員以及相關專業學生提供一套全麵而深入的數字信號處理（DSP）理論基礎與前沿應用指南。我們聚焦於DSP係統的核心概念、關鍵算法的推導與實現，並結閤現代工程中的實際案例，展現如何將理論知識轉化為高效的解決方案。 本書內容結構清晰，由淺入深，力求在嚴謹的數學基礎上，提供直觀的物理意義闡釋。我們避開瞭對特定商業硬件或特定教材體係的過度依賴，而是將重點放在瞭普適性的信號處理原理和算法思想上。 第一部分：離散時間信號與係統基礎 本部分是理解整個DSP領域的基礎。我們首先界定瞭離散時間信號（DTS）的數學錶示法，包括序列的錶示、抽樣定理在理論層麵的意義，以及量化誤差的初步分析。重點探討瞭離散時間係統的基本性質，如綫性、時不變性（LTI）。 我們深入研究瞭LTI係統的衝激響應和捲積的概念。通過詳細的數學推導，清晰地展示瞭係統輸齣如何由輸入信號和係統自身的特性決定。為瞭更有效地分析時域信號，本部分引入瞭Z變換。Z變換的推導過程細緻入微，包括單邊和雙邊Z變換的定義、收斂域（ROC）的確定及其對係統穩定性和因果性的判彆作用。傅裏葉變換的離散版本——離散時間傅裏葉變換（DTFT）被視為Z變換在單位圓上的特例，通過對比分析，幫助讀者理解時域與頻域之間的深刻聯係。 第二部分：離散傅裏葉變換（DFT）及其快速算法 DFT是連接連續譜分析和實際數字處理的橋梁。本部分詳細闡述瞭DFT的定義、性質及其與DTFT的關係。我們著重分析瞭DFT在頻譜分析中的應用，例如周期延拓、柵欄效應（Leakage）的成因及緩解措施（如窗函數選擇）。 核心內容集中在快速傅裏葉變換（FFT）算法上。本書不僅介紹瞭最經典的基-2蝶形運算（如Cooley-Tukey算法的按時間抽取和按頻率抽取兩種主流實現方式），還探討瞭更通用的分段算法（如Rader算法和Chirp-Z變換）的適用場景。我們提供瞭詳細的算法流程圖和計算復雜度分析，強調瞭FFT在降低計算量、實現實時處理中的決定性作用。此外，本部分還涵蓋瞭周期捲積的實現，展示瞭如何利用FFT高效地計算綫性捲積。 第三部分：數字濾波器設計 濾波器是DSP應用中最核心的工具之一。本部分將數字濾波器分為兩大類進行深入剖析：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。 對於FIR濾波器，我們詳細講解瞭基於窗函數法的設計（如矩形窗、漢寜窗、海明窗等）及其對過渡帶寬度和旁瓣衰減的權衡。隨後，我們介紹瞭更精確的頻率采樣法和最優濾波器設計法（Parks-McClellan算法），並分析瞭它們在實現特定幅度響應時的優勢與挑戰。 對於IIR濾波器，重點在於如何將連續時間係統的特性映射到離散時間係統。我們詳盡地闡述瞭脈衝不變法和雙綫性變換法。特彆是雙綫性變換，我們對其引入的頻率壓縮效應（Warpage）進行瞭詳盡的數學解釋和校正方法探討。在設計實例中，我們將標準模擬濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫）的S平麵設計過程，清晰地轉換為Z平麵的濾波器結構。 本部分還涵蓋瞭濾波器的實現結構：直接型、正交型、級聯型以及格型結構，並從量化噪聲和運算速度的角度對比瞭這些結構的適用性。 第四部分：有限字長效應與DSP係統實現 數字信號處理的實際應用不可避免地要麵對有限精度運算帶來的誤差。本章係統性地分析瞭量化噪聲、截斷誤差以及溢齣問題。我們從統計學角度建立瞭對量化噪聲功率譜密度的模型，並指導讀者如何根據係統指標（如信噪比SNR）閤理選擇定點數的位寬。 在係統實現方麵，我們探討瞭流水綫技術在DSP處理中的應用，以提高吞吐量。對於乘法纍加（MAC）操作的優化、寄存器分配和指令集效率的考量，本書提供瞭不同架構下（如哈佛結構與馮諾依曼結構）的實現側重分析。 第五部分：自適應濾波與現代應用基礎 本部分引入瞭信號處理的高級主題——自適應濾波。我們詳細推導瞭最小均方（LMS）算法，分析瞭其收斂速度、穩態誤差和步長參數的選擇對性能的影響。隨後，我們簡要介紹瞭更快速的算法，如歸一化LMS（NLMS）和遞歸最小二乘（RLS）算法，並探討瞭它們在通信信道均衡、噪聲消除和迴聲消除等實際場景中的應用邏輯。 總結 本書的編寫風格側重於“為什麼”和“如何做”，確保讀者不僅掌握瞭算法的流程，更理解其背後的物理和數學原理。通過大量的推導、公式解釋和結構化對比，本書旨在培養讀者獨立分析和設計復雜數字信號處理係統的能力。我們不局限於理論闡述，而是用工程的視角審視每一個設計決策的權衡取捨。

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這本書的封麵設計得非常吸引人，色彩搭配和排版都顯得專業而不失親和力，讓人一眼就能感受到其內容的深度與廣度。裝幀質量也很紮實，拿在手裏很有分量，感覺能夠經受住長時間的翻閱和使用。尤其值得一提的是，印刷的清晰度和紙張的質感都達到瞭很高的水準，閱讀體驗非常舒適，長時間盯著書頁也不會感到明顯的視覺疲勞。從這本書的整體外觀來看，它顯然是經過精心策劃和製作的，體現瞭齣版方對知識傳播的嚴謹態度。

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我花瞭很長時間來挑選一本能夠真正指導我進行實際項目開發的參考書，最終選擇瞭這本。它最讓我感到踏實的是其詳盡的算例和代碼注釋。書中提供的許多算法實現細節，都配有清晰的僞代碼或者甚至可以直接運行的示例片段，這極大地降低瞭將理論轉化為工程實踐的門檻。對於我們這些需要快速將課堂知識落地到産品中的工程師來說，這種實用性是無價的。可以說，這本書不是放在書架上“供著”的，而是被我放在工作颱旁邊“磨”的。

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我特彆欣賞作者在解釋核心算法時的那種“庖丁解牛”式的剖析能力。很多教材對傅裏葉變換、Z變換這些關鍵工具往往隻是簡單介紹，但這本書卻花費瞭大量的篇幅，用不同的視角去闡述其背後的物理意義和數學本質，甚至還穿插瞭一些曆史背景和發展脈絡，極大地豐富瞭我的理解層次。這種深度挖掘的精神，讓這本書超越瞭一般的“工具書”範疇，更像是一部係統性的知識構建指南，讓人讀完後不僅知其然，更能知其所以然。

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這本書在內容組織上的一個亮點是它對前沿技術的關注度。在基礎理論講解紮實的基礎上，作者並未止步於傳統的應用案例，而是大膽地引入瞭現代信號處理領域的熱點方嚮，比如自適應濾波、小波分析在特定領域的新進展等。這些內容的加入，使得本書的生命力大大增強，即便對於已經工作瞭一段時間的工程師來說，它依然能提供新的視角和思考的起點。這證明瞭編著者不僅是理論專傢，更是緊跟行業發展趨勢的實踐者。

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這本書的章節安排邏輯性極強，從最基礎的概念齣發，逐步深入到復雜的應用場景，這種循序漸進的講解方式對於初學者來說簡直是福音。作者在每一步的推導過程中，都給予瞭詳盡的文字說明和直觀的圖示輔助，使得即便是像我這樣對某些抽象理論感到吃力的讀者，也能輕鬆跟上思路。更棒的是，每章末尾的習題設計得非常巧妙，既檢驗瞭對理論知識的掌握程度，又巧妙地引導讀者去思考實際工程中的問題，真正做到瞭理論與實踐的完美結閤。

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