數字信號處理原理與實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉紀紅 等 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• MATLAB
• 算法
• 通信
• 圖像處理
• 濾波
• 理論與實踐
• 工程應用

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118059953

版次：1

商品編碼：10359400

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2009-01-01

用紙：膠版紙

頁數：230

字數：341000

正文語種：中文

內容簡介

《數字信號處理原理與實踐》結閤Matlab仿真軟件和相關硬件平颱，較係統地討論瞭數字信號處理的基本理論、基本方法、基本算法和典型的應用實例。全書共分為9章。前4章主要討論瞭離散時間信號與係統、z變換、離散傅裏葉變換和快速傅裏葉變換；第5章～第7章討論瞭數字濾波器的基本結構、無限長單位衝激響應濾波器和有限長單位衝激響應濾波器，並給齣瞭在Matlab環境下的濾波器設計方法和實例；第8章結閤TI公司的TMS320係列芯片介紹瞭數字信號處理器和相關設計及應用的平颱；第9章從話音和圖像處理的角度齣發，論述瞭DSP應用實例。《數字信號處理原理與實踐》結閤實例進行論述，條理清楚、深入淺齣，便於自學和快速應用。《數字信號處理原理與實踐》可以作為大專院校通信工程、電子信息工程、信息工程、自動控製工程和生物醫學工程等專業的教材，也可以作為通信和信息技術、圖像處理、遙感、雷達、話音處理和生物信息處理等領域從事信號處理的科學工作者的參考書。

目錄

第1章 離散時間信號與係統
1.1 離散時間信號——序列
1.1.1 序列的定義與錶示
1.1.2 一些常用的時間序列
1.1.3 序列的運算
1.1.4 序列的周期性
1.1.5 序列的能量與功率
1.2 離散時間係統
1.2.1 綫性係統
1.2.2 時不變係統
1.2.3 單位衝激響應
1.2.4 因果性
1.2.5 穩定性
1.3 綫性時不變係統性質
1.4 常係數綫性差分方程
1.4.1 常係數綫性差分方程形式
1.4.2 常係數綫性差分方程的求解
1.4.3 邊界條件對差分方程的影響
1.4.4 差分方程錶示法的用途
1.5 信號的數字化處理
1.5.1 信號的采樣
1.5.2 信號的恢復
1.6 係統的頻率響應
本章小結
習題

第2章 z變換
2.1 z變換的定義和收斂域
2.1.2 z變換的定義
2.1.2 z變換的收斂域
2.2 z變換的性質
2.3 z反變換
2.3.1 冪級數展開法
2.3.2 圍綫積分法
2.3.3 部分分式法
2.4 利用z變換求解差分方程
2.5 係統函數
2.5.1 係統函數的定義
2.5.2 係統函數的收斂域
本章小結
習題

第3章 離散傅裏葉變換
3.1 傅裏葉變換的幾種形式
3.2 周期序列的離散傅裏葉級數
3.3 離散傅裏葉級數的性質
3.4 有限長序列的離散傅裏葉變換
3.5 離散傅裏葉變換的性質
3.6 利用DFT計算綫性捲積
本章小結
習題

第4章 快速傅裏葉變換
4.1 離散傅裏葉變換存在的問題
4.2 按時間抽取的基-2FFT算法
4.2.1 算法的推導
4.2.2 算法的討論
4.3 按頻率抽取基-2FFT算法
4.4 運算量進一步減少的方法
4.5 IDFF的快速計算方法IFFF
4.6 分裂基FFT算法
4.6.1 基-4FFT算法
4.6.2 分裂基算法
4.7 快速傅裏葉變換的程序實現
4.7.1 FFT算法的Matlab實現
4.7.2 FFT算法的C語言實現
本章小結

第5章 數字濾波器的基本結構
5.1 數字係統的信號流圖錶示方法
5.2 無限長單位衝激響應濾波器的基本結構
5.2.1 直接Ⅰ型
5.2.2 直接Ⅱ型
5.2.3 級聯型
5.2.4 並聯型
5.3 有限長單位衝激響應濾波器的基本結構
5.3.1 直接形式（橫截型）
5.3.2 級聯型
5.3.3 頻率采樣型
5.3.4 綫性相位FIR濾波器
本章小結
習題

第6章 無限長單位衝激響應濾波器
6.1 引言
6.2 由模擬濾波器設計IIR數字濾波器
6.3 衝激響應不變法
6.4 雙綫性變換法
6.5 階躍響應不變法
6.6 頻率變換法
6.7 模擬頻率變換法
6.7.1 模擬低通濾波器變換成數字高通濾波器
6.7.2 模擬低通濾波器變換成數字帶通濾波器
6.7.3 模擬低通濾波器變換成數字帶阻濾波器
6.8 數字頻率變換法
本章小結
習題

第7章 有限長單位衝激響應濾波器
7.1 引言
7.2 綫性相位FIR濾波器的特點
7.2.1 綫性相位條件
7.2.2 綫性相位的特點
7.2.3 零點特性
7.3 窗函數設計法
7.3.1 設計思想
7.3.2 各種窗函數
7.4 頻率采樣法
本章小結
習題

第8章 數字信號處理器
8.1 數字信號處理器簡介
8.2 DSP係統及其開發和應用
8.2.1 DSP係統構成
8.2.2 DSP係統的特點
8.2.3 DSP係統的設計過程
8.2.4 DSP芯片的應用
8.3 幾種DSP芯片介紹
8.3.1 TMS320C5402DSP芯片
8.3.2 TMS320VC5416DSP芯片
8.3.3 TMS320DM642DSP芯片
8.3.4 TMS320LF2407芯片
8.4 DSP常用實驗平颱
8.4.1 CCdeComposerStudio集成開發環境
8.4.2 TMS320C5402DSK闆
8.4.3 TMs320DM642EVM闆
8.4.4 網絡開發工具包NDK
8.4.5 Matlab／Simulink仿真軟件

第9章 DSP應用實例
9.1 DSP在話音處理中的應用
9.1.1 話音處理功能的總體設計
9.1.2 話音的采集和濾波器的理論設計
9.1.3 基於TMS320C5402DsK的功能實現
9.2 DSP在運動目標跟蹤中的應用
9.2.1 總體設計
9.2.2 Matlab中仿真結果
9.2.3 係統在TMS320DM642EVM闆上的設計實現
9.2.4 實驗結果
本章小結
參考文獻

精彩書摘

第1章 離散時間信號與係統
信號是傳載信息的函數，在數學上信號可以錶示為一個或多個獨立變量的函數。這些獨立變量可以是連續的，也可以是離散的。在連續時間域上定義的信號稱為連續時間信號或模擬信號，在離散時間點上定義的信號稱為離散時間信號。數字信號是在時問與幅值上都離散化的信號。當一個係統的輸入和輸齣都是連續時間信號，稱該係統為連續時間係統；當一個係統的輸入和輸齣都是離散時間信號，稱該係統為離散時間係統。在數字信號處理中，研究和處理的對象為數字信號。本書的重點是研究離散時間信號與係統。在這一章中，將介紹離散時間信號與係統的基礎理論知識，定義瞭離散時間信號的錶示方式——序列，以及一些常用的時間序列和信號處理中的常用的運算，建立瞭離散係統的概念以及離散係統的一些性質，介紹瞭離散係統的錶示方式、信號的數字化處理以及係統的頻率響應。
1.1 離散時間信號——序列
1.1.1 序列的定義與錶示
在數字信號處理中，信號是用數字序列來錶示的。序列（Sequence）是一組以序列號為自變量的有序數字的集閤，錶示瞭在對應的離散時間點上的信號樣本值。
通過對模擬信號在時域進行等時間間隔采樣，可以獲得時問量化的離散時間信號x（nT）。x（nT）是一個有序的數字序列，其中，T為采樣周期，n錶示樣點先後順序。為瞭簡化書寫，采樣周期T可以省略，直接錶示為x（n），即序列x（n）。
序列是離散時間信號在數學上的錶示，其錶示形式有兩種，即集閤或函數的錶示形式以及序列圖錶示形式。

前言/序言

《數字世界的聲音：信號的變換與解析》 在這個信息爆炸的時代，我們每天都在與各種各樣的信號打交道，從手機裏傳遞的語音，到電視屏幕上閃爍的圖像，再到互聯網上傳輸的數據，它們共同構成瞭我們豐富多彩的數字世界。然而，這些看似尋常的現象背後，隱藏著一套深刻而精妙的科學原理，它們賦予瞭我們理解、處理和創造這些信號的能力。本書旨在揭開數字信號處理的神秘麵紗，帶領讀者深入探索信號的本質，掌握對其進行分析、變換和應用的強大技術。 一、信號的語言：離散與數字的魅力 萬物皆有信號，而數字信號處理正是研究那些以離散形式、數值化形式存在的信號。與連續變化的模擬信號不同，數字信號是在特定時間點上取樣，並用數值來錶示其幅度的。這種離散化和數字化過程，是數字信號處理的基石，它使得信號的處理和存儲變得前所未有的便捷和精確。 本書將從最基礎的概念入手，詳細闡述離散時間信號的定義，包括其采樣過程、量化誤差以及數字錶示的特性。我們將探討不同類型的離散信號，如單位脈衝信號、單位階躍信號、指數信號和正弦信號，理解它們的數學模型及其在信號分析中的重要作用。通過對這些基本信號的深入理解，讀者將為後續更復雜的信號處理技術打下堅實的基礎。 二、時間的迴響：序列的運算與捲積的奧秘 在數字信號的世界裏，信號的演變與相互作用，主要通過序列運算和捲積來體現。本書將詳細介紹各種基本的序列運算，包括加法、減法、乘法以及標量乘法，並通過實例演示它們如何應用於信號的組閤和調製。 捲積，作為數字信號處理中最核心的概念之一，將得到深入的剖析。我們將從其數學定義齣發，理解捲積在描述綫性時不變（LTI）係統對輸入信號的響應時的重要性。通過圖解和算例，讀者將掌握如何計算兩個序列的捲積，並理解捲積在濾波、係統分析等方麵的實際應用。例如，當我們聽到一段音頻，其最終的聲音效果，就是原始聲源信號經過揚聲器、房間等係統的捲積結果。 三、頻率的歌唱：傅裏葉變換的視角 如果說時間域的分析讓我們看到信號的“過去”，那麼頻率域的分析則讓我們洞察信號的“本質”。傅裏葉變換，這項偉大的數學工具，能夠將一個在時域中復雜的信號，分解為一係列不同頻率的正弦波的疊加。這就像將一首樂麯分解為各個音符的組閤，讓我們能夠清晰地看到音樂的構成。 本書將係統地介紹傅裏葉變換的理論基礎，從連續時間傅裏葉變換（CTFT）到離散時間傅裏葉變換（DTFT），再到我們最為關注的離散傅裏葉變換（DFT）。我們將詳細推導DFT的計算方法，並探討其性質，如綫性和周期性。為瞭提高計算效率，快速傅裏葉變換（FFT）算法也將被重點介紹，揭示其背後的蝶形運算和分治策略。通過對傅裏葉變換的學習，讀者將能夠理解信號的頻譜特性，例如，音頻信號中的高頻成分對應著尖銳的聲音，低頻成分則對應著渾厚的聲音。 四、係統的透視：Z變換與傳遞函數 理解一個信號，離不開對其所經過的係統的理解。Z變換，是傅裏葉變換在離散時間係統分析中的推廣，它將時域的序列轉換為復平麵上的函數，極大地簡化瞭係統的分析和設計。 本書將深入探討Z變換的定義、性質以及逆Z變換的方法。我們將重點關注Z變換在描述和分析綫性時不變（LTI）離散時間係統中的應用。傳遞函數，作為描述LTI係統輸入輸齣關係的頻域錶示，將通過Z變換得到清晰的解析。讀者將學習如何利用傳遞函數來判斷係統的穩定性、頻率響應以及設計濾波器。例如，手機的降噪功能，就是通過設計一個具有特定傳遞函數的濾波器來實現的。 五、信息的過濾：濾波器設計與應用 濾波器是數字信號處理中最常見的應用之一，它能夠有選擇地允許某些頻率成分通過，而阻止另一些頻率成分。從音頻降噪到圖像增強，濾波器無處不在。 本書將詳細介紹兩種主要的濾波器類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。我們將探討它們的數學模型、設計方法以及各自的優缺點。讀者將學習如何根據實際應用的需求，選擇閤適的濾波器類型，並掌握設計低通、高通、帶通和帶阻濾波器的基本原理。通過具體的實例，例如音頻信號中的背景噪音去除，圖像信號中的模糊處理，讀者將直觀地感受到濾波器在提升信號質量方麵的強大作用。 六、數字世界的脈搏：采樣與重建的藝術 將連續的模擬信號轉換為數字信號，離不開采樣過程；而將處理後的數字信號還原為可聽可看的模擬信號，則需要重建過程。奈奎斯特-香農采樣定理，是這一過程的理論基石，它告訴我們以兩倍於最高頻率的速率進行采樣，纔能夠無損地還原原始信號。 本書將深入闡述采樣定理的原理，並討論欠采樣、過采樣等實際應用中的采樣策略。我們將詳細介紹數字信號重建的方法，包括插值技術，如零階保持、綫性插值和多項式插值。通過對采樣與重建理論的理解，讀者將能更深入地認識到數字信號處理在音視頻編解碼、通信係統等領域的關鍵作用。 七、信號的壓縮與編碼：讓信息更有效 在數字信號傳輸和存儲過程中，信號的冗餘往往會占用大量的資源。信號壓縮技術旨在去除這些冗餘，從而減小數據量，提高傳輸和存儲效率。 本書將介紹一些基本的信號壓縮和編碼原理，例如幅度調製、頻率調製和相位調製等。雖然不深入探討復雜的現代壓縮算法，但我們將通過基礎的編碼技術，讓讀者理解信號信息如何被高效地錶示。例如，將一段文本信息轉換為二進製編碼，就是一種最簡單的編碼方式。理解這些基本原理，為理解更復雜的編碼技術打下基礎。 八、實際的呼喚：多媒體信號處理入門 理解瞭數字信號處理的基本原理，我們便能進一步將其應用於各種多媒體信號的處理。本書將觸及一些與日常生活息息相關的多媒體信號處理的應用，例如： 音頻信號處理： 噪聲消除、迴聲抑製、語音識彆、音樂閤成等。 圖像信號處理： 圖像增強、邊緣檢測、圖像濾波、特徵提取等。 視頻信號處理： 視頻壓縮、運動估計、視頻穩定等。 通過這些實際應用的案例分析，讀者將能夠看到抽象的理論如何轉化為解決實際問題的強大工具，進一步激發學習的興趣和動力。 總結： 《數字世界的聲音：信號的變換與解析》旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字信號處理入門體驗。我們不僅會探索理論的深度，更會強調實踐的應用。本書力求通過清晰的講解、豐富的實例和易於理解的數學推導，幫助讀者掌握數字信號處理的核心概念和技術，從而更好地理解我們身處的數字世界，並能夠運用這些知識去創造更美好的數字未來。無論您是初學者，還是希望鞏固和擴展知識的從業者，本書都將是您探索數字信號處理領域的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直就是為我量身定做的！作為一個剛入門的DSP愛好者，我之前嘗試過幾本教材，但都覺得晦澀難懂，概念性的東西太多，而實際操作的例子卻少得可憐。這本《數字信號處理原理與實踐》完全打破瞭我的顧慮。它從最基礎的概念講起，比如離散時間信號和係統的基本性質，用非常直觀的圖示和通俗易懂的語言進行解釋，讓我這個初學者也能迅速把握核心要點。更讓我驚喜的是，書中穿插瞭大量基於MATLAB的編程實例，每一個算法都附帶完整的代碼和運行結果分析。我跟著書中的例子，一步步在電腦上復現，親眼看到理論如何轉化為實際的輸齣，這種“動手實踐”的學習方式，極大地鞏固瞭我對知識的理解，也讓我對DSP的學習充滿瞭信心。書中對於傅裏葉變換、Z變換、濾波器設計等關鍵章節的講解，邏輯清晰，層層遞進，即使是復雜的數學推導，也通過圖形化和類比的方式變得生動起來。我不再隻是機械地記憶公式，而是真正理解瞭它們背後的物理意義和應用場景。這對於我後續深入學習和解決實際問題至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常親切，就像一位經驗豐富的老師在娓娓道來。作者在講解過程中，經常會引用一些生活中的例子或者比喻，讓原本枯燥的數學概念變得生動有趣。例如，在講解捲積定理時，作者用瞭一個生動的手部動作比喻，瞬間就讓這個抽象的概念變得容易理解。而且，書中對於各個章節的銜接處理得非常自然，不會讓人感到突兀。從信號的錶示，到係統的分析，再到濾波器設計，每一個環節都像是在為下一個環節鋪墊，邏輯性極強。我尤其喜歡書中關於自相關函數和互相關函數的講解，作者不僅解釋瞭它們的數學定義，還詳細說明瞭它們在信號檢測、時延估計等方麵的應用，並提供瞭相應的MATLAB代碼實現。讀這本書，我感覺自己是在和一位良師益友一起探索數字信號處理的奧秘，而不是在被動地接受信息。這種沉浸式的學習體驗，讓我對DSP的熱情也與日俱增。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字信號處理原理與實踐》的編排風格真是太棒瞭！作者並沒有拘泥於死闆的理論體係，而是以一種更加開放和探索性的方式來引導讀者。我特彆喜歡書中關於離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）的章節。作者沒有一開始就拋齣復雜的數學公式，而是先從信號的周期性和頻譜的概念入手，通過形象的比喻和生動的圖示，解釋瞭為什麼我們需要進行頻譜分析，以及DFT是如何將時域信號分解成不同頻率的正弦和餘弦分量的。隨後，他纔引入DFT的定義，並循序漸進地講解FFT算法的原理，包括蝶形運算、按位倒序等關鍵步驟。書中還提供瞭不同FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的MATLAB實現代碼，並詳細解釋瞭代碼的每一部分，讓我能夠清晰地理解算法的執行流程。讀完這部分內容，我感覺自己對傅裏葉變換的理解已經提升瞭好幾個層次，再也不像以前那樣覺得它是“天書”瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的啓發在於，它將復雜的理論知識與實際的工程應用無縫對接。例如，在講解信號采樣和量化時，作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是深入探討瞭采樣定理的實際意義，以及量化誤差如何影響信號的質量。書中還通過一些具體的案例，比如音頻信號的采集和處理，演示瞭采樣率、位深度等參數的選擇對最終音質的影響。更令我贊賞的是，書中對於各種濾波器的介紹，不僅僅停留在數學模型的層麵，還結閤瞭實際應用場景，分析瞭不同類型濾波器的優缺點，以及在通信、生物醫學信號處理等領域中的具體應用。作者還分享瞭一些在實際項目中遇到的問題和解決方案，這些寶貴的經驗對於我們這些正在學習DSP的學生來說，簡直是無價之寶。我感覺自己不再是孤立地學習知識，而是能夠將所學到的理論應用到實際問題中去，解決實際挑戰。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我纔真正體會到“實踐齣真知”這句話的深刻含義。我之前一直覺得數字信號處理是一個非常抽象的學科，充滿瞭各種看不懂的公式和理論。但這本書的作者，似乎洞悉瞭我們這些學習者的睏惑，將理論知識與實際應用巧妙地結閤在瞭一起。它不僅僅是一本介紹理論的教科書，更像是一本指導我們如何解決實際工程問題的“秘籍”。書中關於濾波器設計的部分，從經典濾波器（Butterworth, Chebyshev, Inverse Chebyshev）的原理講到各種實現方式，並詳細闡述瞭低通、高通、帶通、帶阻濾波器的設計步驟和注意事項。最令我印象深刻的是，作者還講解瞭如何利用MATLAB的濾波器設計工具箱來快速生成濾波器係數，並提供瞭完整的代碼示例，讓我可以立刻上手，驗證設計效果。此外，書中對FFT算法的講解也讓我茅塞頓開，不僅理解瞭算法的數學原理，還學會瞭如何分析FFT結果，並將其應用於頻譜分析和信號去噪。這本書的價值在於，它教會瞭我“如何做”，而不僅僅是“是什麼”。