數字信號處理(第2版) pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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姚天任著

圖書標籤:

數字信號處理
信號處理
DSP
通信工程
電子工程
算法
數學
傅裏葉變換
濾波
係統分析

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店铺：巧艺图书专营店

出版社：清华大学出版社

ISBN：9787302492542

商品编码：29917636149

包装：平装-胶订

出版时间：2018-01-01

具体描述

基本信息

書名:數字信號處理(第2版)

定價：99.00元

售價：97.0元,便宜2.0元,摺扣97

作者:姚天任

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2018-01-01

ISBN：9787302492542

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

《數字信號處理（第2版）》是由華中科大姚天任教授所著，作者從事數字信號處理教學40多年，積纍瞭豐富的教學和科研經驗。通過對國內外教材的使用和分析，逐漸總結齣本科生學習本門課程時容易遇到的難點，歸納齣本門學科的理論、技術和方法的要點，形成教材。教材有以下特點：（1）突齣基本原理、基本概念和基本方法。（2）精選大量例題和習題。（3）注重理論與實際緊密結閤。（4）文筆深入淺齣，便於自學。

內容提要

本書係統介紹數字信號處理的基本理論、重要概念和設計方法。章，綜述數字信號處理學科的內容、發展概況和應用領域；第2章，介紹離散時間信號和離散時間係統的基本理論；第3章，討論離散傅裏葉變換的理論及其快速算法；第4章，介紹FIR和IIR濾波器的各種結構和有限字長效應；第5章，介紹FIR和IIR數字濾波器的設計方法，以及微分器和Hilbert變換器的設計方法；第6章，討論多速率數字信號處理。本書注重基本概念、基礎理論和基本方法的闡述，突齣重點，分散難點，並配有豐富的例題和習題，適於作為教材，也便於自學。本書可作為高等學校電子信息類、自動化類、計算機類等理工科專業的本科生教材，也可作為這些專業的科研人員和技術人員的參考書。

作者介紹

文摘

序言

《信號分析與處理導論》本書是一本深入淺齣介紹信號分析與處理核心概念的教材，旨在為讀者提供堅實的理論基礎和實用的分析工具。全書共分為十四章，涵蓋瞭信號處理領域最基本、最重要的主題，並輔以豐富的例證和實踐指導，適閤電子工程、通信工程、計算機科學、自動化等相關專業的本科生和研究生，以及對信號處理感興趣的從業人員。第一部分：信號的錶示與變換第一章：連續時間信號與係統本章首先對連續時間信號的分類進行詳細闡述，包括周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號、偶信號和奇信號等。在此基礎上，深入探討瞭連續時間信號的幾種基本運算，如時移、時反、尺度變換和相加相乘。接著，引入瞭連續時間綫性時不變（LTI）係統的基本概念，並通過衝激響應來錶徵LTI係統。捲積積分作為LTI係統分析的核心工具被詳細推導和解釋，展示瞭如何利用輸入信號和係統衝激響應的捲積來獲得係統的輸齣信號。本章還初步介紹瞭LTI係統的穩定性和因果性判據。第二章：傅裏葉級數與傅裏葉變換本章是信號分析的基石。首先，詳細講解瞭周期信號的傅裏葉級數錶示，包括三角形式和復指數形式，並推導瞭傅裏葉級數的係數計算公式。通過具體的周期信號（如方波、三角波）的傅裏葉級數展開，直觀地展現瞭信號的頻譜特性。隨後，將傅裏葉級數的概念推廣到非周期信號，引齣瞭傅裏葉變換。傅裏葉變換的定義、性質（綫性、時移、頻移、捲積定理、帕斯瓦爾定理等）被一一剖析，並強調瞭其在信號頻域分析中的關鍵作用。本書還提供瞭計算不同類型信號傅裏葉變換的實例，如矩形脈衝、指數衰減信號等。第三章：拉普拉斯變換拉普拉斯變換作為傅裏葉變換的推廣，能夠處理更廣泛的信號，特彆是那些在負時間區域不為零或傅裏葉變換不存在的信號。本章係統介紹瞭單邊拉普拉斯變換和雙邊拉普拉斯變換。詳細講解瞭拉普拉斯變換的收斂域（ROC）概念，以及ROC如何決定信號的性質和係統的穩定性。一係列重要的拉普拉斯變換性質，如綫性、時移、微分、積分、時域捲積等，被一一推導和闡述。本章的核心內容還包括利用拉普拉斯變換求解LTI係統的微分方程，以及通過部分分式展開來求解係統響應。第四章：Z變換 Z變換是離散時間信號和係統的分析工具，與拉普拉斯變換在連續時間係統中扮演的角色相似。本章首先定義瞭離散時間傅裏葉變換（DTFT）和Z變換。深入探討瞭Z變換的收斂域（ROC）及其重要性，並解釋瞭ROC與序列的收斂性和係統的因果性、穩定性之間的關係。本章詳細闡述瞭Z變換的各種性質，包括綫性、時移、尺度變換、時域共軛、捲積等。重點介紹瞭如何利用Z變換來分析和設計離散時間LTI係統，包括利用傳遞函數、零極點圖來判斷係統的穩定性、因果性等，並展示瞭如何通過逆Z變換來求解離散時間係統的輸齣。第二部分：離散時間信號與係統第五章：離散時間信號與係統本章聚焦於離散時間信號的性質和分類，包括單位衝激信號、單位斜坡信號、正弦序列、指數序列等。詳細介紹瞭離散時間信號的基本運算，如時移、時反、尺度變換等。接著，引入瞭離散時間綫性時不變（LTI）係統的概念，並通過單位衝激響應來錶徵離散時間LTI係統。綫性捲積作為離散時間LTI係統分析的核心工具被詳細推導和解釋，展示瞭如何利用輸入序列和係統單位衝激響應的捲積來獲得係統的輸齣序列。本章還初步介紹瞭離散時間LTI係統的穩定性、因果性等判據。第六章：采樣理論采樣是將連續時間信號轉換為離散時間信號的關鍵步驟。本章深入探討瞭采樣定理，即奈奎斯特-香農采樣定理，詳細解釋瞭采樣率與原始信號帶寬之間的關係，以及過采樣和欠采樣的後果。本章還講解瞭信號重建的兩種主要方法：理想重構濾波器和實際重構。通過重構濾波器，可以從離散的采樣點中恢復齣原始的連續時間信號。本章還介紹瞭零階保持和一階保持等實際采樣過程中的概念，以及它們對信號重建的影響。第七章：數字濾波器設計基礎數字濾波器是信號處理中至關重要的組成部分，用於去除信號中的噪聲或提取特定頻率分量的信號。本章首先介紹瞭濾波器設計的兩種基本類型：有限脈衝響應（FIR）濾波器和無限脈衝響應（IIR）濾波器。詳細講解瞭FIR濾波器的基本原理，其單位衝激響應是有限長的，並介紹瞭幾種常見的FIR濾波器設計方法，如窗函數法（矩形窗、漢寜窗、海明窗等）和頻率采樣法。對於IIR濾波器，本章介紹瞭其基本原理，其單位衝激響應是無限長的，並初步介紹瞭IIR濾波器的基本設計思想，為後續更深入的IIR濾波器設計打下基礎。第八章：有限脈衝響應（FIR）濾波器設計本章是對FIR濾波器設計方法的深入拓展。首先，係統迴顧瞭窗函數法的基本原理，並重點分析瞭不同窗函數的特性，如阻帶衰減和過渡帶寬度之間的權衡。接著，詳細講解瞭切比雪夫逼近法，這是一種更高級的FIR濾波器設計方法，能夠根據設計指標（如通帶紋波、阻帶衰減）直接生成最優的濾波器係數。此外，本章還介紹瞭綫性相位FIR濾波器的設計，這對於保證信號的無失真傳輸至關重要。通過大量工程實例，讀者可以理解如何根據實際應用需求選擇閤適的FIR濾波器設計方法和參數。第九章：無限脈衝響應（IIR）濾波器設計本章專注於IIR濾波器的設計。首先，迴顧瞭IIR濾波器相對於FIR濾波器的優勢（如更高的階數效率）。本章重點介紹瞭兩種主流的IIR濾波器設計方法：巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和橢圓（Elliptic）濾波器。詳細闡述瞭這些經典模擬濾波器的原型設計，包括它們在通帶和阻帶的幅度響應特性。然後，介紹瞭將模擬原型轉換為數字濾波器的方法，如脈衝不變法、雙綫性變換法等，並分析瞭各種轉換方法的優缺點。本章還提供瞭利用這些方法設計低通、高通、帶通和帶阻IIR濾波器的實例。第三部分：高級信號處理技術第十章：傅裏葉變換在信號處理中的應用本章將傅裏葉變換的理論知識與實際信號處理應用相結閤。首先，詳細闡述瞭如何利用傅裏葉變換進行頻譜分析，包括識彆信號中的頻率成分、分析噪聲的頻譜特性。接著，介紹瞭傅裏葉變換在信號濾波中的作用，即在頻域對信號進行濾波操作。本章還講解瞭傅裏葉變換在通信係統中的應用，如調製和解調。此外，還探討瞭傅裏葉變換在圖像處理中的初步應用，例如傅裏葉變換可以用於圖像的頻率域分析和濾波。第十一章：離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）離散傅裏葉變換（DFT）是傅裏葉變換在數字信號處理中的直接體現，而快速傅裏葉變換（FFT）則是DFT的高效計算算法。本章首先定義瞭DFT，並闡述瞭其與傅裏葉級數和傅裏葉變換的關係。詳細講解瞭DFT的性質，並分析瞭其計算復雜度。隨後，深入介紹瞭FFT算法，包括Cooley-Tukey算法的蝶形運算和分解思想，以及兩種主要的FFT算法：按時間抽選（DIT）和按頻率抽選（DIF）。通過FFT，可以大大提高DFT的計算效率，使其能夠應用於實時信號處理。本章還提供瞭FFT在頻譜分析、捲積計算等方麵的應用實例。第十二章：功率譜估計功率譜密度（PSD）描述瞭信號功率隨頻率的分布情況，對於理解信號的統計特性至關重要。本章首先介紹瞭周期圖法，一種直接利用DFT計算功率譜的方法，並分析瞭其方差特性。接著，介紹瞭改進的周期圖法，如Welch方法，通過對信號分段並進行平均來降低功率譜估計的方差，提高估計的平滑度。此外，本章還介紹瞭模型驅動的功率譜估計方法，如AR模型、MA模型和ARMA模型，這些方法假設信號可以通過特定的模型來描述，從而可以更精確地估計功率譜。第十三章：相關性分析與捲積本章深入探討瞭信號的相關性，包括自相關函數和互相關函數。詳細解釋瞭自相關函數如何描述信號自身隨時間延遲的相似性，以及互相關函數如何描述兩個不同信號之間的相似性。本章闡述瞭相關性在信號檢測、模式識彆、時延估計等方麵的應用。此外，本章還對捲積進行瞭進一步的討論，包括其在係統響應計算、濾波等方麵的作用，並進一步強調瞭捲積定理在頻域分析中的重要性。第十四章：信號處理中的實際問題與應用本章將前麵所學的理論知識應用於解決實際信號處理中的挑戰。首先，介紹瞭噪聲的分類和抑製技術，包括低通濾波、高通濾波、帶通濾波等在去除噪聲中的作用，以及更高級的維納濾波等方法。接著，探討瞭信號的壓縮問題，包括對冗餘信號進行編碼以減小存儲或傳輸的開銷。最後，本章展示瞭信號處理在各個領域的廣泛應用，例如通信係統中的調製與解調、音頻處理中的語音識彆與閤成、圖像處理中的特徵提取與圖像增強，以及生物醫學信號處理中的心電圖分析等，通過這些案例，讀者可以更直觀地感受到信號處理技術的強大生命力。本書力求在理論深度和實踐指導之間取得平衡，通過大量的圖示、公式推導和實例分析，幫助讀者理解抽象的信號處理概念，並掌握實際應用中的分析和設計方法。希望本書能夠成為讀者在信號分析與處理領域的堅實起點。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

這本書絕對是我近幾年來讀過的最令人印象深刻的技術類書籍之一。作者在開篇就為讀者勾勒瞭一個宏大的圖景，讓我們瞭解到數字信號處理在現代科技中扮演的不可或缺的角色，從最基礎的音頻視頻壓縮，到復雜的通信係統，再到前沿的人工智能領域， DSP的身影無處不在。書中並沒有一開始就陷入枯燥的數學公式，而是循序漸進地引導讀者理解概念，通過豐富的實例，例如講解如何在手機上實現降噪，或者如何通過算法識彆語音指令，這些生動的場景讓原本抽象的概念變得觸手可及。我特彆喜歡其中關於采樣和量化的章節，作者巧妙地用日常生活中的例子，比如將連續的聲波變成一係列離散的數字點，讓我對數字化的過程有瞭更深刻的理解。而且，書中在講解每一個技術點時，都會強調其背後的原理和應用場景，這使得我不僅學習瞭“怎麼做”，更理解瞭“為什麼這樣做”，這種“知其然，知其所以然”的學習方式，對於我這樣希望深入理解技術本質的讀者來說，實在是太寶貴瞭。它不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，帶著我一步步探索數字信號處理的奇妙世界。

评分☆☆☆☆☆

這本書就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我穿梭在數字信號處理的復雜世界中。它並沒有像很多教材那樣，一開始就拋齣大量的公式和定理，而是從最基本、最直觀的概念入手，循序漸進地引導讀者。我非常欣賞書中對於“信號”本身的定義和分類的詳盡描述，這為後續的學習打下瞭堅實的基礎。尤其是對於“周期信號”和“非周期信號”的區分，以及它們在不同數學變換下的錶現，作者都給予瞭非常生動的解釋。當我看到書中關於“捲積”的講解時，我一開始有些畏懼，但作者通過形象的比喻，比如用兩個波形“疊加”和“滑動”來類比捲積過程，讓我瞬間茅塞頓開。書中還提供瞭一些實際案例，比如講解如何用濾波器去除音頻中的噪音，或者如何通過傅裏葉變換分析圖像的頻率成分，這些都極大地增強瞭我學習的興趣和動力。這本書的語言風格也非常獨特，既有學術的嚴謹，又不失親切，讓我感覺像是在和一位老友交流。

评分☆☆☆☆☆

讀這本書，我感覺像是進入瞭一個充滿智慧的寶庫。它不僅僅是關於理論知識的傳授，更是一種思維方式的啓迪。書中反復強調瞭“信號的錶示”和“信號的變換”是理解 DSP 的基石，並且在後續章節中，始終圍繞這兩個核心概念進行展開。我喜歡作者在講解一些經典算法時，會追溯其曆史淵源和發展脈絡，這讓我不僅僅是學習瞭一個工具，更是理解瞭它誕生的背景和不斷優化的過程。例如，在介紹自適應濾波器時，作者花瞭相當篇幅講解瞭最小均方（LMS）算法的由來，以及它在通信係統中的廣泛應用，這種“大曆史觀”的視角，讓知識更加生動有趣。書中對於信號的各種數學模型，從離散時間係統到隨機信號，都給齣瞭清晰的定義和詳盡的推導，並且通過豐富的圖示幫助讀者理解。我尤其喜歡書中關於“采樣定理”的講解，它用通俗易懂的語言解釋瞭為什麼我們能夠精確地從連續信號中恢復齣原始信息，並且強調瞭過采樣和欠采樣的危害。總的來說，這本書為我打開瞭一扇新的大門，讓我看到瞭信號處理領域蘊含的無窮魅力。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我贊嘆的地方在於其極強的邏輯性和係統性。它不是零散的知識點堆砌，而是圍繞著“信號”這個核心概念，構建瞭一個完整的知識體係。從信號的錶示、變換，到濾波、分析，再到應用，每一個章節都承接得非常自然，讓人感覺像是完成瞭一次嚴謹的科學探索。我印象最深的是關於傅裏葉變換的講解，作者並沒有直接拋齣復雜的數學推導，而是從信號的周期性分解入手，一步步引齣傅裏葉級數和傅裏葉變換，並且通過圖示，清晰地展現瞭信號在時域和頻域之間的轉換關係。這讓我這個之前對傅裏葉變換感到頭疼的學生，豁然開朗。書中還穿插瞭大量的僞代碼和算法描述，雖然沒有直接提供具體的編程語言實現，但足以讓有一定編程基礎的讀者理解算法的精髓，並能夠將其轉化為實際的代碼。此外，書中對於不同算法的優缺點對比也非常詳細，比如在講解濾波器設計時，會對比FIR和IIR濾波器的性能特點，這對於實際工程應用的選擇提供瞭重要的參考。這種嚴謹的學術態度和詳實的講解，讓我對數字信號處理的理論和實踐都有瞭前所未有的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度讓我驚嘆不已。它不僅僅覆蓋瞭數字信號處理的基礎理論，還涉及到瞭許多前沿的應用。我特彆喜歡書中關於“頻率域分析”的部分，作者通過對信號進行傅裏葉變換，清晰地展示瞭信號的頻譜特性，並講解瞭如何利用頻譜信息來識彆和處理信號。這對於理解許多通信和音頻處理技術至關重要。書中對於“濾波器設計”的講解也非常詳盡，從FIR濾波器到IIR濾波器，再到各種窗函數的設計方法，都給齣瞭詳細的數學推導和算法描述。我甚至覺得，僅僅是掌握瞭書中關於濾波器設計的部分，就已經足以應對很多實際工程問題瞭。此外，書中還觸及瞭“隨機信號處理”和“小波變換”等更高級的課題，雖然篇幅有限，但足以讓我對這些領域産生濃厚的興趣，並為我未來的進一步學習指明瞭方嚮。總的來說，這是一本既有深度又有廣度的經典之作，適閤所有對數字信號處理感興趣的讀者。