基本信息
书名:数字信号处理
定价:43.00元
作者:焦瑞莉
出版社:机械工业出版社
出版日期:2011-10-01
ISBN:9787111359210
字数:
页码:
版次:1
装帧:平装
开本:16开
商品重量:0.499kg
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内容提要
本书系统地讲述数字信号处理的基本概念、基本原理及基本分析方法。全书共8章(不含绪论部分),分别为离散时间信号和系统的时域分析、离散时间信号和系统的频域复频域分析、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换、数字滤波器结构、无限长脉冲响应数字滤波器设计、有限长脉冲响应数字滤波器设计和有限字长效应。
本书强调知识体系与学科基础,注重理论和实际的结合。同时本书恰当地以图形化方式展示基本理论与方法,既便于学生理解又可以引导学生掌握图解的科学方法与手段。各章核心内容使用MATLAB对复杂理论加以图形化展现及释疑,使学生易于理解和接受,同时引导学生学习掌握MATLAB软件工具。
本书适合作为高等院校理工科电类各专业数字信号处理课程的本科生教材,也可作为从事数字信号处理的科技人员的基础性参考书。
为了便于教与学,与本书配套的学习指导和实验及课程设计指导将相继成书。学习指导包括数字信号处理知识要点、典型习题解答、自测题及提高题。实验及课程设计指导包括MATLAB基础、数字信号处理实验指导及课程设计指导等内容。
目录
前言
绪论
章 离散时间信号和系统的时域分析
1.1 离散时间信号
1.1.1 典型离散时间信号
1.1.2 离散时间信号的运算
1.2 离散时间系统
1.2.1 离散时间系统的定义和描述方法
1.2.2 离散时间系统的特性
1.2.3 线性时不变系统的特性
习题
第2章 离散时间信号和系统的频域、复频域分析
2.1 离散时间傅里叶变换
2.1.1 离散时间傅里叶变换的定义
2.1.2 离散时间傅里叶变换的性质
2.1.3 离散时间傅里叶变换的应用
2.2 周期序列的离散傅里叶级数及傅里叶变换
2.2.1 周期序列的离散傅里叶级数
2.2.2 离散傅里叶级数的性质
2.2.3 周期序列的傅里叶变换
2.3 z变换
2.3.1 z变换的定义及收敛域
2.3.2 z反变换
2.3.3 z变换的性质
2.3.4 z变换与其他变换的关系
2.4 z变换的应用
2.4.1 利用z变换解差分方程
2.4.2 系统函数
2.4.3 利用z变换分析系统的频率响应特性
2.4.4 系统的各种描述方法及相互转换
2.4.5 几种特殊系统*
习题
第3章 离散傅里叶变换
3.1 傅里叶变换的四种形式
3.1.1 连续时间傅里叶变换
3.1.2 周期信号的傅里叶级数
3.1.3 离散时间傅里叶变换
3.1.4 周期序列的傅里叶级数
3.1.5 四种形式的傅里叶变换的关系与比较
3.2 离散傅里叶变换的定义
3.2.1 离散傅里叶变换的定义
3.2.2 离散傅里叶变换与离散时间傅里叶变换和z变换的关系
3.3 离散傅里叶变换的性质
3.3.1 线性性质
3.3.2 移位性质
3.3.3 Parseval定理
3.3.4 对称性质
3.3.5 卷积性质
3.4 离散傅里叶变换的应用
3.4.1 计算线性卷积
3.4.2 信号的谱分析
3.4.3 信号的时频分析*
3.4.4 多抽样率数字信号处理*
习题
第4章 快速傅里叶变换
4.1 引言
4.2 基-2 FFT算法
4.2.1 时间抽取基-2 FFT算法
4.2.2 时间抽取基-2 FFT算法的运算规律及编程思想**
4.2.3 频率抽取基-2 FFT算法
4.2.4 离散傅里叶反变换的高效算法
4.3 其他快速算法
4.3.1 混合基算法*
4.3.2 分裂基算法**
4.4 线性调频z变换*
4.4.1 线性调频z变换的定义
4.4.2 线性调频z变换的计算
习题
第5章 数字滤波器的结构
5.1 数字滤波器的基本概念
5.2 数字滤波器的信号流图描述方法
5.3 IIR数字滤波器的基本结构
5.3.1 直接型结构
5.3.2 级联型结构
5.3.3 并联型结构
5.3.4 转置型结构
5.4 FIR数字滤波器的基本结构
5.4.1 横截型(卷积型、直接型)结构
5.4.2 级联型结构
5.4.3 频率抽样型结构
5.4.4 FIR线性相位数字滤波器结构
5.5 数字滤波器的格型结构**
5.5.1 全零点数字滤波器的格型结构
5.5.2 全极点数字滤波器的格型结构
5.5.3 零极点数字滤波器的格型结构
习题
第6章 无限长脉冲响应数字滤波器设计
6.1 引言
6.1.1 数字滤波器的分类
6.1.2 数字滤波器的频率响应
6.1.3 数字滤波器的设计指标
6.1.4 IIR数字滤波器的设计
6.2 模拟滤波器的设计
6.2.1 模拟低通滤波器的设计指标
6.2.2 巴特沃兹模拟低通滤波器的设计
6.2.3 切比雪夫模拟低通滤波器的设计
6.2.4 椭圆模拟低通滤波器的设计
6.3 模拟滤波器的数字化方法
6.3.1 脉冲响应不变法
6.3.2 双线性变换法
6.4 滤波器的频带变换
6.4.1 模拟频带变换
6.4.2 数字频带变换
6.5 其他设计方法简介**
6.5.1 IIR数字滤波器的直接设计法
6.5.2 IIR数字滤波器的优化设计法
习题
第7章 有限长脉冲响应数字滤波器设计
7.1 引言
7.2 线性相位滤波器的条件和特点
7.2.1 FIR数字滤波器的线性相位条件
7.2.2 FIR线性相位数字滤波器的幅频响应函数
7.3 窗函数设计法
7.3.1 设计原理
7.3.2 各种窗函数介绍
7.3.3 FIR数字滤波器的窗函数法设计步骤
7.3.4 设计举例
7.4 频率抽样设计法
7.4.1 设计原理
7.4.2 线性相位的约束
7.4.3 频率抽样的两种方法
7.4.4 阻带及过渡带的优化设计
7.4.5 FIR数字滤波器的频率抽样法设计步骤
7.5 IIR和FIR滤波器的比较
习题
第8章 有限字长效应
8.1 引言
8.1.1 数的表示方法
8.1.2 尾数的处理方法
8.2 A-D转换的有限字长效应
8.2.1 量化误差的统计分析
8.2.2 量化噪声通过线性系统
8.3 数字滤波器系数的有限字长效应
8.3.1 系数量化误差对滤波器稳定性的影响
8.3.2 系数量化误差对滤波器零极点位置的影响
8.4 数字滤波器运算中的有限字长效应
8.4.1 定点运算IIR滤波器的有限字长效应
8.4.2 定点运算FIR滤波器的有限字长效应
习题
部分习题参考答案
附录
附录A 巴特沃兹模拟低通滤波器参数表格
附录B 切比雪夫模拟低通滤波器参数表格
附录C 常用术语的英汉对照
参考文献
作者介绍
文摘
序言
《数字信号处理 焦瑞莉》这本书在统计信号处理部分的深入探讨,让我感觉自己仿佛进入了一个更高级别的信号分析殿堂。我一直认为,信号的随机性和不确定性是信号处理中一个非常重要的方面,而这本书在这方面提供了非常系统的讲解。作者从概率论和数理统计的基础概念入手,详细介绍了随机变量、概率密度函数、期望、方差等基本工具,并阐述了它们在描述和分析随机信号中的重要性。我被书中对各种常用随机过程(如高斯白噪声、泊松过程)的详细介绍所吸引,理解了它们的统计特性以及在实际信号处理中的应用。接着,书中深入探讨了如何从观测到的信号中估计出信号的统计参数,以及如何对随机信号进行建模。作者介绍了一些经典的统计信号处理方法,比如卡尔曼滤波器,这是一种非常强大的状态估计工具,能够有效地处理具有噪声的动态系统。我被书中对卡尔曼滤波器在目标跟踪、导航系统等领域的应用所震撼。此外,书中还涉及了一些关于假设检验和模式识别的内容,这让我对如何从数据中做出决策有了更清晰的认识。这部分内容让我觉得,统计学原理是理解和处理复杂随机信号的关键。
评分《数字信号处理 焦瑞莉》这本书带给我的震撼,不仅仅是知识的系统性,更是其在滤波技术部分的精妙阐述。我一直认为数字滤波是信号处理的核心应用之一,但如何设计一个性能优良的滤波器,却是一门深奥的学问。这本书在这方面做得非常到位。作者从基本的滤波器概念讲起,逐步深入到FIR(有限脉冲响应)和IIR(无限脉冲响应)滤波器的设计原理。对于FIR滤波器,书中详细介绍了窗函数法、等纹波逼近法等多种设计方法,并且针对每种方法都给出了详细的公式推导和设计步骤。我印象特别深刻的是,书中用图表清晰地展示了不同窗函数(如矩形窗、汉宁窗、海明窗等)对滤波器频率响应的影响,这让我一下子就理解了为什么选择合适的窗函数如此重要。而对于IIR滤波器,作者则从模拟滤波器的原型(如巴特沃斯、切比雪夫等)出发,通过双线性变换等方法,详细讲解了如何将其转换为数字滤波器。这部分内容虽然理论性较强,但作者的讲解非常清晰,逻辑严谨,让我逐渐掌握了设计IIR滤波器的关键技巧。书中还提供了不同滤波器设计工具的介绍,以及如何在实际工程中评估滤波器性能的指标,比如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度等。读到这里,我仿佛看到了一个滤波器从概念走向实际应用的完整过程,对我来说,这不仅仅是一本书,更是一个珍贵的实践指南。
评分我对《数字信号处理 焦瑞莉》这本书最大的感触,在于其对信号的分析和处理部分,有着非常独到的见解和详尽的阐述。特别是关于自相关和互相关函数的讲解,让我对信号的内在特性有了更深刻的理解。作者从基础的定义出发,详细介绍了这些函数在描述信号周期性、相似性以及预测信号行为方面的作用。书中通过大量的数学推导和图形化示例,清晰地展示了自相关函数如何揭示信号的内部结构,而互相关函数又如何衡量两个信号之间的相似程度,或者用于信号的延迟估计和匹配滤波。我发现,在理解了这些概念之后,我才真正明白了很多信号处理算法背后的逻辑。比如,在语音识别和图像处理领域,自相关和互相关函数是如何被用来进行特征提取和模式匹配的。作者还特别强调了这些函数在噪声抑制和信号增强方面的应用,这让我对如何从含有噪声的信号中提取有用信息有了全新的认识。书中还涉及到了一些高级的信号分析技术,比如功率谱密度(PSD)的计算和解释,以及如何通过PSD来分析信号的频率成分和能量分布。我之前对PSD一直有些模糊的概念,但通过这本书的讲解,我才真正理解了它的物理意义以及在信号分析中的重要性。总而言之,这部分内容对我来说,不仅仅是知识的补充,更是思维方式的启迪。
评分当我开始深入阅读《数字信号处理 焦瑞莉》的后续章节时,我发现这本书在理论深度和广度上都做得相当出色。特别是关于离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)的部分,简直是为我量身定做的。我一直以来都对傅里叶变换感到困惑,总觉得它是一种非常强大的工具,但具体的实现和应用却一知半解。这本书的作者,焦瑞莉老师,用了非常详细的篇幅来拆解DFT的原理,从频域的视角去分析信号的组成,并且通过大量的图例,把那些抽象的复数运算变得直观易懂。最让我惊喜的是,书中不仅仅停留在理论推导,还深入浅出地讲解了FFT算法的由来和优势,以及在实际工程中是如何优化计算效率的。作者甚至列举了不同FFT算法的优缺点,并对比了它们在特定应用场景下的适用性。我花了整整一个下午的时间,反复研读了关于FFT的部分,一边看书,一边在电脑上敲代码进行验证,确实收到了事半功倍的效果。书中提供的伪代码和一些算法的实现思路,对我来说是宝贵的财富,让我在理论学习的同时,也能够动手实践。此外,对于一些容易混淆的概念,比如DFT和DTFT(离散时间傅里叶变换)的区别,作者也给出了清晰的界定和区分方法。我发现,这本书的价值不仅仅在于知识的传授,更在于它能够激发读者自主学习和探索的兴趣。
评分这本《数字信号处理 焦瑞莉》的书,我拿到手里的时候,就被它扎实的封面和沉甸甸的分量所吸引。迫不及待地翻开,首先映入眼帘的是清晰的排版和合理的章节划分,仿佛打开了一扇通往数字信号处理神秘世界的大门。我不是科班出身,对这个领域一直有些敬畏,总觉得充满了复杂的数学公式和抽象的概念,但这本书的开篇就以一种非常平易近人的方式,循序渐进地引导我进入主题。作者在第一部分就花了大量的篇幅来解释什么是数字信号,以及它与模拟信号的区别,并且通过一些生活中的例子,比如收音机、手机通信等,让我对这个概念有了直观的认识。接着,关于采样定理的讲解,简直是点睛之笔。我以前总是在理论上听说过它,但总觉得它离我有点远。这本书里,作者不仅详细推导了公式,更重要的是,通过图形化的展示和生动的比喻,让我真正理解了为什么采样率如此重要,以及欠采样和过采样可能带来的问题。我甚至在书的空白处自己画了几个示意图,以便更好地理解。整本书的逻辑性非常强,一步步推进,不会让我感到突兀或者迷失。而且,作者似乎非常注重理论与实际的结合,在讲解基础概念的同时,时不时会穿插一些应用场景的介绍,让我对接下来的学习内容充满期待。不得不说,这本书的语言风格也很吸引人,没有那种枯燥的教科书式写作,而是更像一位经验丰富的老师在耐心讲解,偶尔还带着一点幽默感,让我在学习的过程中感到轻松愉快。
评分阅读《数字信号处理 焦瑞莉》的过程中,关于参数估计和模型辨识的部分,让我觉得这本书在理论与实践之间找到了一个很好的平衡点。我一直对如何从观测到的信号中推断出潜在的系统模型感到好奇,而这本书在这方面提供了非常系统的讲解。作者首先介绍了各种参数估计的基本原理,比如最大似然估计(MLE)和最小二乘估计(LSE),并详细阐述了它们在不同条件下的适用性。我被书中对这些估计方法在信号处理中的具体应用所吸引,例如,如何利用它们来估计信号的幅度、频率或者相位。接着,书中深入探讨了模型辨识的概念,即如何根据观测数据来建立一个能够描述系统行为的数学模型。作者介绍了一些常用的模型辨识方法,例如AR(自回归)模型、MA(移动平均)模型以及ARMA(自回归移动平均)模型。他不仅讲解了这些模型的数学形式,还演示了如何通过实际数据来辨识出模型的参数。我尤其欣赏的是,书中为每种模型都提供了清晰的算法步骤和计算流程,并且用图表展示了模型辨识的结果,让我能够直观地理解模型的有效性。这部分内容对我来说,不仅增长了知识,更启发了我如何去分析和理解现实世界中的系统。
评分《数字信号处理 焦瑞莉》这本书在小波变换及其应用方面的讲解,让我觉得耳目一新,也为我打开了一个全新的视角。我一直知道小波变换是一种非常强大的信号分析工具,但之前对其原理和应用了解甚少。这本书在这方面做得非常出色,从基础的小波概念开始,循序渐进地介绍了各种小波基函数(如Haar小波、Daubechies小波)的特点和性质。作者通过直观的图例和数学推导,让我理解了小波变换如何能够同时在时间和频率域上对信号进行局部化分析,这使得它在处理非平稳信号方面具有天然的优势。书中详细讲解了离散小波变换(DWT)的原理,并介绍了多分辨率分析的概念,这让我对信号的分解和重构过程有了清晰的认识。最让我兴奋的是,书中还列举了小波变换在图像压缩、去噪、边缘检测等领域的实际应用案例。作者不仅介绍了应用原理,还提供了相关的算法流程和伪代码,这对我来说是极具价值的学习资源。我甚至开始尝试用Python来实现一些简单的图像去噪算法,效果令人惊喜。这本书让我深刻体会到,小波变换是如何成为现代信号处理领域不可或缺的一项技术。
评分在阅读《数字信号处理 焦瑞莉》的最后阶段,关于信号压缩和编码的章节,为我提供了一个非常完整的知识体系,也让我对未来的应用前景有了更清晰的认识。我一直觉得,随着信息量的爆炸式增长,如何高效地存储和传输信号变得越来越重要。这本书在这方面提供了非常实用的技术和理论。作者从信息论的基础出发,讲解了熵的概念,以及它如何衡量信息的冗余度。我被书中对不同数据压缩方法(如无损压缩和有损压缩)的深入分析所吸引。对于无损压缩,书中介绍了霍夫曼编码、算术编码等经典算法,并详细阐述了它们的编码原理和效率。对于有损压缩,书中重点讲解了如何通过感知模型来去除人耳或人眼不敏感的信息,从而实现高压缩比。我尤其关注了书中关于JPEG和MP3等常见有损压缩标准的介绍,理解了它们背后的技术细节。此外,书中还探讨了如何将这些压缩和编码技术应用到实际的信号处理系统中,例如在多媒体通信、存储设备等领域。这本书让我深刻理解了,信号压缩和编码技术不仅仅是为了减小数据量,更是为了在保证信号质量的前提下,最大化地利用有限的传输和存储资源。这对我来说,是一次非常有益的学习体验。
评分《数字信号处理 焦瑞莉》这本书在量化和编码技术方面的论述,让我觉得非常实用和具有启发性。我一直认为,数字信号的最终目的是要在数字系统中进行存储和传输,而量化和编码就是实现这一目标的关键步骤。书中对模拟信号数字化过程中的量化误差进行了深入的分析,详细介绍了不同量化策略(如均匀量化、非均匀量化)的优缺点,以及如何通过调整量化步长和选择合适的量化器来减小量化噪声。这部分内容让我意识到,看似简单的信号数字化过程,其实蕴含着很多精妙的设计考虑。更让我印象深刻的是,书中对各种数字信号编码技术进行了详细的介绍,从基本的PCM(脉冲编码调制)到更高级的差分脉冲编码调制(DPCM)和自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)。作者不仅讲解了这些编码方式的原理和算法,还深入分析了它们在实际应用中的效率和性能。我特别关注了书中关于数据压缩的讨论,理解了为什么一些编码技术能够有效地减小数据量,而又不至于损失过多的信息。书中还提到了一些关于信息论在信号编码中的应用,这让我对编码技术有了更深层次的认识。这本书让我明白,如何在保证信号质量的前提下,最大化地提高传输和存储效率,是数字信号处理中一个非常重要的课题。
评分在我翻阅《数字信号处理 焦瑞莉》这本书的过程中,关于自适应滤波器的章节,让我对信号处理的动态调整能力有了更深刻的认识。我之前一直认为滤波器是固定参数的,一旦设计好就难以改变。然而,这本书让我了解到,自适应滤波器能够根据输入信号的统计特性进行实时调整,从而达到最优的滤波效果。作者首先从自适应滤波器的基本原理出发,解释了它如何通过迭代的方式来更新滤波器的系数,以最小化某个代价函数。书中详细介绍了LMS(最小均方误差)算法,这是最常用的一种自适应滤波算法,并给出了其详细的推导过程和算法流程。我被书中对LMS算法在不同应用场景下的演示所吸引,比如在噪声抵消、回声消除以及信道均衡等方面的应用。作者还介绍了RLS(递归最小二乘)算法等其他更高级的自适应滤波算法,并对比了它们在收敛速度、计算复杂度等方面的优劣。这部分内容让我了解到,在实际的通信系统和音频处理中,自适应滤波器是如何发挥关键作用的。它能够根据不断变化的环境来调整自身,从而保证信号处理的有效性。这本书让我看到了信号处理领域更具动态性和智能化的发展方向。
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