正版世信號處理教程9787563522415印勇 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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印勇 著

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齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563522415

商品編碼：29596287546

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基本信息

書名：信號處理教程

定價：25.00元

作者：印勇

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：

ISBN：9787563522415

字數：

頁碼：213

版次：1

裝幀：

開本：

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編輯推薦

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內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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跨越時空的智慧之聲：音樂的科學、技術與藝術 本書將帶您踏上一段穿越時空的奇妙旅程，探索構成音樂本質的科學原理、塑造音樂體驗的技術演進以及賦予音樂靈魂的藝術錶現。我們並非專注於某個特定的教程或教科書，而是緻力於勾勒齣“聲音”——這個人類最古老、最普遍的溝通和情感錶達方式——的宏大圖景。我們將從物理學的基本定律齣發，解析聲波的生成、傳播與感知，逐步深入到我們如何理解和處理這些復雜的聲信號，最終觸及音樂創作、演奏、錄製、傳播及欣賞的各個環節。 第一章：聲音的物理學基石 一切音樂的根源都離不開物理學。本章將從最基本的聲波概念入手。您將瞭解到，聲音是一種介質（如空氣、水或固體）中的機械波，由物體的振動産生。我們將深入探討波的特性，包括頻率（決定音高）、振幅（決定響度）、波長以及它們之間的關係。通過一係列生動形象的例子，我們將解釋諧波、泛音以及它們如何塑造樂器的獨特音色，為何同一音高的鋼琴聲和吉他聲聽起來如此不同。 我們還將研究聲音的傳播方式，包括聲速、反射、摺射、衍射和乾涉等現象。您將理解迴聲的形成機製，以及聲波在不同介質中的行為差異。共振的概念將被深入剖析，揭示為何某些物體在特定頻率下會強烈振動，以及這在樂器設計和聲學空間處理中的重要性。 為瞭讓抽象的物理概念更加直觀，本章將穿插介紹一些經典的聲學實驗和觀察，例如著名的“共鳴管”實驗，以及曆史上科學傢們是如何一步步揭示聲音的奧秘的。同時，我們也會初步觸及人類聽覺係統的物理學基礎，為後續章節中更深入的生理學和心理學分析打下基礎。 第二章：聲音的感知與生理學 聲音從物理波轉化為我們大腦中的聽覺體驗，是一個復雜而精妙的生理過程。本章將聚焦於人類的聽覺係統，從耳朵的結構開始，解析聲波如何被收集、放大並轉化為神經信號。我們將詳細介紹外耳、中耳和內耳的各個組成部分，以及它們在聲音傳導和轉換過程中的功能。 您將瞭解到鼓膜、聽小骨、耳蝸等關鍵結構的運作方式。特彆是耳蝸內部的毛細胞，它們是感受不同頻率振動的“傳感器”，其振動會觸發神經衝動，最終傳遞到大腦的聽覺皮層。我們將探討聽覺閾值、響度感知（分貝的由來）、音高感知（頻率與主觀音高的關係）以及音色感知（我們如何區分不同的聲源）的生理學機製。 本章還將涉及聽覺的生理限製，例如聽覺適應、掩蔽效應（一種聲音如何影響另一種聲音的感知）以及人耳對不同頻率範圍的敏感度差異。我們還將簡要介紹聲音在空間定位中的作用，即我們如何利用雙耳的聽覺差異來判斷聲源的方嚮和距離。 為瞭幫助理解，本章會引入一些神經科學的研究成果，解釋大腦是如何對聽覺信號進行處理和解釋的，包括聽覺通路、聽覺皮層的分工以及聽覺記憶的形成。我們將強調，我們對音樂的感受，不僅僅是物理信號的接收，更是大腦對這些信號進行高級整閤和解讀的結果。 第三章：音樂信號的處理與分析 將物理的聲波轉化為可供分析、操作和理解的“信號”，是音樂科學與技術的核心。本章將深入探討聲音信號的數字化過程以及常用的信號處理技術，這些技術是現代音樂製作、音頻工程和聲音研究的基礎。 我們將從模擬信號和數字信號的概念開始，講解采樣率、量化深度等數字音頻的關鍵參數。您將瞭解為何我們需要將連續的聲波離散化，以及這些參數如何影響數字音頻的質量和保真度。傅裏葉變換（FFT）將是本章的重點，我們將解釋它是如何將一個復雜的聲音信號分解成一係列簡單的正弦波（頻率分量）的，這對於理解聲音的頻譜構成至關重要。 頻率分析、時域分析和時頻分析等信號處理方法將被詳細介紹。您將學習如何通過頻譜圖來可視化聲音的頻率成分隨時間的變化，從而分析音樂的音高、和聲和音色動態。我們將探討濾波器（低通、高通、帶通）的工作原理及其在音頻處理中的應用，例如去除噪音、強調特定頻率或改變音色。 此外，本章還將涉及一些更高級的信號處理技術，如壓縮、擴展、均衡（EQ）、混響、延遲等效果器的原理和應用。這些技術是如何被音樂傢和工程師用來塑造聲音的動態、空間感和情感色彩的。我們還將初步介紹一些用於語音識彆和音樂信息檢索的信號處理技術，展示聲音分析在更廣泛領域的應用。 第四章：音樂的數字化與存儲 隨著數字技術的飛速發展，音樂的數字化和存儲方式發生瞭革命性的變化。本章將追溯這一過程，並探討不同的數字音頻格式及其特點。 我們將從早期的數字錄音技術談起，介紹CD（Compact Disc）等裏程碑式的産品如何將模擬音樂帶入數字時代。您將瞭解CD的編碼方式，如PCM（Pulse Code Modulation）以及它的采樣率和量化深度。 隨後，我們將深入探討現代數字音頻文件格式，包括無損格式（如FLAC、ALAC）和損失格式（如MP3、AAC）。我們將詳細解釋“有損壓縮”的原理，即如何通過去除人耳難以察覺的聲音信息來減小文件大小，以及不同損失格式的優缺點和適用場景。 本章還將關注音頻編碼和解碼的過程，以及數字音頻在互聯網上的傳播，如流媒體技術。我們將探討現代音樂流媒體平颱的工作原理，以及它們如何利用高效的編碼技術和網絡協議，為用戶提供高質量的音樂體驗。 此外，我們還將觸及數字音頻的存儲介質，從光盤到硬盤，再到雲存儲，以及它們在存儲容量、訪問速度和數據持久性方麵的演進。這些技術的進步，使得海量的音樂資源得以被保存和分享，深刻地改變瞭我們獲取和聆聽音樂的方式。 第五章：音樂的創作與製作 音樂的創作與製作是一個融閤瞭藝術靈感、技術手段和專業知識的復雜過程。本章將帶領您瞭解現代音樂創作和製作的流程，以及其中涉及的關鍵技術和工具。 我們將從音樂理論的基礎開始，簡要介紹音階、和弦、鏇律和節奏等音樂元素，以及它們如何相互作用構成音樂作品。然後，我們將聚焦於數字音樂工作站（DAW）——這是現代音樂製作的核心工具。您將瞭解DAW的功能，包括多軌錄音、MIDI編程、虛擬樂器、音頻效果處理以及混音和母帶處理。 本章將詳細介紹虛擬樂器（VSTi）的概念，以及它們如何模擬真實樂器的聲音，甚至創造齣全新的音色。您將瞭解到采樣技術的重要性，以及如何通過采樣來構建豐富的音樂素材。 混音（Mixing）的過程將被深入剖析，包括如何平衡不同樂器和人聲的音量、聲像、均衡和動態，以創造齣清晰、飽滿、富有層次感的整體聲音。母帶處理（Mastering）則被視為最後一道關卡，它通過對混音後的音頻進行整體的音量、動態和頻率調整，以確保音樂在各種播放設備上都能呈現齣最佳的效果，並符閤商業發布的標準。 此外，本章還將探討音樂製作中的一些新興技術，例如人工智能在音樂創作中的應用、空間音頻（Spatial Audio）技術如何創造更沉浸式的聽覺體驗，以及沉浸式音樂製作的未來趨勢。 第六章：音樂的傳播與體驗 音樂的生命力在於它的傳播與分享，以及它帶給聽眾的情感體驗。本章將探討音樂是如何從創作者的手中傳播到世界各地，以及技術如何影響我們的音樂體驗。 我們將迴顧音樂傳播方式的演進，從早期的樂譜傳播、唱片，到廣播、磁帶，再到今天的數字流媒體。您將瞭解不同傳播媒介的特點，以及它們如何塑造瞭不同時代人們的音樂消費習慣。 本章將重點關注數字音樂的傳播，包括流媒體平颱的商業模式、內容分發網絡（CDN）的作用，以及音樂版權和盜版問題。我們還將探討社交媒體在音樂推廣和粉絲互動中的角色。 除瞭技術層麵，本章還將深入探討音樂的感官體驗。我們將討論影響音樂欣賞的因素，包括音響設備（耳機、音箱）、聆聽環境（房間聲學）以及聽眾自身的情緒狀態和文化背景。 最後，本章將展望音樂體驗的未來，例如虛擬現實（VR）和增強現實（AR）在音樂演齣和沉浸式音樂體驗中的應用。我們將思考，隨著技術的不斷進步，音樂將如何繼續觸動我們的心靈，並深刻影響我們的生活。 結語 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解聲音和音樂背後蘊含的科學、技術和藝術。我們希望通過這些探索，您能夠更深刻地欣賞音樂的魅力，理解其創作的艱辛，並體會科技如何不斷拓展音樂的可能性。這趟旅程沒有終點，聲音的奧秘，音樂的藝術，將永遠是人類探索不盡的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

從時域到頻域的思維轉變 坦白說，從時域分析轉嚮頻域分析，對我來說是一個巨大的思維挑戰。一開始，我習慣於在時間綫上觀察信號的變化，看到信號的幅值隨時間如何起伏。但當傅裏葉變換齣現時，一切都顛覆瞭。突然之間，我需要學會用“頻率”這個維度來審視信號，理解信號是由哪些不同頻率的成分組成的，以及它們各自的“能量”有多大。這種從“看信號怎麼隨時間變化”到“看信號包含瞭哪些頻率”的轉變，真的需要一個過程來適應。很多時候，我會盯著時域圖和頻域圖發呆，試圖在它們之間找到內在的聯係。例如，一個突然齣現的脈衝信號，在時域上是一個尖峰，但在頻域上卻可能包含非常寬的頻率成分，這又是為什麼？我開始意識到，有些在時域上難以分析的問題，在頻域上可能會變得異常清晰。比如，判斷一個信號中是否存在特定頻率的乾擾，在頻域圖上一覽無餘。我正在努力訓練自己，在麵對新的信號處理問題時，能夠迅速判斷齣應該從時域還是頻域入手，選擇最有效的分析方法。

評分☆☆☆☆☆

探索信號處理算法的精妙之處 在深入學習信號處理的過程中，我越來越被各種精巧的算法所吸引。從基礎的濾波器設計，到更高級的自適應濾波、譜估計方法，每一個算法的背後都蘊含著數學傢的智慧和工程上的巧妙設計。我對於離散傅裏葉變換（DFT）和快速傅裏葉變換（FFT）之間的關係尤其著迷。DFT的計算量如此龐大，而FFT則以一種指數級的速度提升瞭計算效率，這其中的數學原理是如何實現的？我試圖去理解FFT的蝶形運算，以及它如何將一個大問題分解成若乾個小問題逐層遞歸。這種算法層麵的優化，對於實際應用中的實時處理能力至關重要。此外，我還開始接觸一些譜估計的算法，比如周期圖法、Welch法，它們如何能夠更精確地估計齣信號的功率譜密度？不同的方法在計算復雜度和估計精度上有什麼權衡？這些問題都讓我對信號處理的理論深度和工程實用性有瞭更深的認識。我發現，學習信號處理不僅僅是記憶公式，更是理解算法背後的邏輯和思想，並且能夠根據實際需求選擇和調整最閤適的算法。

評分☆☆☆☆☆

學習信號處理的睏惑與頓悟 最近在學習信號處理過程中，我常常陷入一種“似懂非懂”的狀態。理論公式推導得頭頭是道，但一旦遇到實際問題，又感覺無從下手。比如，關於係統響應的概念，綫性時不變係統，捲積定理，這些都學瞭一遍，但如何將這些抽象的概念應用到具體的係統設計中，去預測一個係統的輸齣，或者設計一個能夠實現特定功能的係統，我感覺自己還是停留在比較淺的層麵。我嘗試著去閱讀一些應用型的文獻，看看彆人是如何利用信號處理技術解決實際問題的，比如在圖像去噪、語音識彆等領域。我發現，很多時候，成功的應用並不是單純地套用課本上的公式，而是需要結閤對具體問題的深入理解，對信號特性的準確把握，以及對各種算法優缺點的權衡。這種“知其然，更要知其所以然”的學習方式，讓我感到一種強烈的需求。我渴望能夠有更多的實踐機會，通過實際操作來加深對理論的理解，也希望能找到一些能夠點撥迷津的資源，幫助我突破當前的瓶頸。

評分☆☆☆☆☆

關於信號處理學習的那些思考 最近一直在琢磨信號處理這門課，感覺內容實在太龐雜瞭，從最基礎的時域分析，到傅裏葉變換、拉普拉斯變換，再到Z變換，還有各種濾波器的設計和實現，每一樣都像一個巨大的知識黑洞，需要投入大量的時間和精力去啃。尤其是在學習傅裏葉變換的時候，一開始真的很難理解那個“分解”的概念，為什麼一個復雜的信號可以分解成那麼多簡單的正弦波的疊加？雖然課本上給齣瞭數學推導，但那種直觀的理解總覺得欠缺瞭點什麼。我嘗試著去搜索一些可視化工具，看看不同頻率的正弦波是如何組閤成各種波形的，這種直觀的感受確實能幫助理解，但要真正掌握它，還得靠反復的練習和思考。而且，很多時候，課本上的例子都是理想化的，現實世界中的信號往往充滿噪聲，如何有效地去除噪聲，保留有用信息，又是另一門大學問。這讓我開始反思，是不是隻盯著書本上的理論公式，而忽略瞭實際應用場景，所以纔會覺得學起來這麼吃力？也許，我需要多去瞭解一些信號處理在通信、醫療、音頻等領域的實際案例，看看那些理論是如何落地生根，解決實際問題的。這樣，學習的動力會不會更足一些？

評分☆☆☆☆☆

深入理解數字信號處理的挑戰與樂趣 進入數字信號處理的世界，就像是踏入瞭一個由0和1構成的奇妙宇宙。這裏的一切都變得離散化，采樣率、量化誤差這些新概念層齣不窮。我尤其對采樣定理感到好奇，為什麼存在一個“奈奎斯特頻率”，一旦信號的頻率超過瞭這個閾值，就會發生混疊，導緻信息丟失？這就像是在描述一個信息傳輸的物理極限，非常有意思。再往後學習，涉及到濾波器的設計，各種巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器的名字聽起來就讓人頭大，它們各自的頻率響應特性、阻帶衰減、通帶紋波有什麼區彆？如何根據實際需求選擇最閤適的濾波器？這需要結閤大量的數學計算和對濾波器性能的深刻理解。有時候，我會覺得自己在做一道復雜的數學題，但又明白這背後是解決實際信號問題的關鍵。我嘗試著在MATLAB等工具中模擬一些簡單的濾波器，觀察不同濾波器對信號的濾波效果，雖然生成的代碼可能有些生澀，但看到自己的代碼能夠“淨化”信號，還是很有成就感的。這種從理論到實踐的轉化過程，充滿瞭挑戰，也充滿瞭探索的樂趣，讓我對接下來的學習充滿期待。