實時數字信號處理實踐方法——從理論到實現 9787512421738 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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金靖 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 實時信號處理
• DSP
• 實踐
• 算法實現
• MATLAB
• C++
• 通信
• 圖像處理
• 控製係統

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512421738

商品編碼：29659134182

包裝：平裝

齣版時間：2016-08-01

基本信息

書名:實時數字信號處理實踐方法——從理論到實現

定價：35.00元

售價：23.8元,便宜11.2元,摺扣68

作者:金靖

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2016-08-01

ISBN：9787512421738

字數：

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

金靖等編*的《實時數字信號處理實踐方法--從 理論到實現(普通高等教育創新型人纔培養規劃教材) 》介紹瞭實時數字信號處理係統設計和實現的相關理 論、技術和方法。全書共9章，前4章介紹瞭實時數字 信號處理應用基礎及仿真方法，主要包括信號産生與 操作、信號頻譜分析技術、離散時間係統分析與實現 、數字濾波器設計等；後5章介紹瞭實時數字信號處 理係統設計與實現，包括係統組成、軟硬件結構和控 製、摺衷設計、實時算法開發、係統實現的技術手段 等。本書的重點是從信號處理理論到軟硬件實現的映 射過程和轉換方法，並結閤實際應用需求配有大量實 例。
　　本書可作為電子、儀器、自動控製、光學等專業 高年級本科生和研究生的教材或參考書，也可供相關 研究人員和工程師使用。

目錄

章 離散時間信號 1.1 信號的概念及分類 1.2 基本離散時間信號的錶示 1.3 典型離散信號的錶示 1.4 離散時間信號的基本運算和操作第2章 離散傅裏葉變換和Z 變換 2.1 離散傅裏葉變換 2.2 進行頻譜分析的注意事項 2.3 頻譜分析實例 2.4 Z 變換概述第3章 離散時間係統 3.1 離散時間係統的概念和性質 3.2 離散時間係統的模型 3.3 離散時間係統的結構、分析與實現第4章 數字濾波器設計 4.1 概述 4.2 IIR濾波器設計 4.3 FIR濾波器設計第5章 實時數字信號處理係統概述 5.1 實時數字信號處理係統的特點 5.2 實時數字信號處理係統的基本組成 5.3 實時數字信號處理係統的數字錶示法第6章 實時數字信號處理係統的軟件和硬件結構 6.1 實時數字信號處理係統的通用軟件結構 6.2 硬件描述語言中的典型軟件結構 6.3 實時數字信號處理器的一般硬件結構 6.4 FPGA 的基本硬件結構 6.5 實時數字信號處理係統中的多處理器結構 6.6 數字信號處理器係統的控製第7章 實時數字信號處理係統的摺衷設計 7.1 摺衷設計方法 7.2 軟件和硬件摺衷 7.3 軟件的時間和空間摺衷 7.4 硬件的時間和空間摺衷 7.5 其他類型摺衷第8章 實時數字信號處理算法的開發 8.1 實時數字信號處理算法的概念和性能分析 8.2 實時數字信號處理算法的設計和描述 8.3 實時數字信號處理算法實現的基本步驟第9章 實時數字信號處理係統實現的技術手段 9.1 輸入數據的簡化處理 9.2 算法的優化和簡化 9.3 算法的轉化和移植 9.4 算法的分解 9.5 軟硬件聯閤設計 9.6 通信優化設計 9.7 測試和驗證方法參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《深入理解信號處理：理論、算法與工程應用》 內容簡介： 這是一本旨在為讀者構建堅實信號處理理論基礎，並將其高效轉化為實際工程應用的權威指南。本書聚焦於信號處理的核心概念，從基礎的信號錶示、傅裏葉分析，逐步深入到更復雜的數字濾波器設計、多速率信號處理、譜估計等關鍵領域。我們不僅會深入探討這些理論背後的數學原理，更會強調其在現實世界中的直接應用，引導讀者掌握將抽象概念轉化為可執行代碼和實際係統設計的技能。 第一部分：信號與係統的基石 我們將從最基礎的信號類型入手，區分連續時間信號與離散時間信號，介紹它們的數學錶示和基本性質。傅裏葉變換作為信號處理的靈魂，將得到詳盡的闡述，包括連續傅裏葉變換、離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）及其高效實現——快速傅裏葉變換（FFT）。讀者將理解頻譜分析的強大能力，學會如何從時域信號中揭示其頻率成分，並認識到傅裏葉變換在解調、濾波、壓縮等眾多應用中的基礎性作用。 我們還將深入研究綫性時不變（LTI）係統，這是信號處理中最重要的係統模型。通過理解係統的捲積運算，讀者將掌握如何預測係統對任意輸入信號的響應。係統的頻率響應概念將進一步加深對LTI係統特性的理解，為後續的濾波器設計打下堅實基礎。此外，我們將介紹Z變換，這是分析離散時間係統，尤其是數字濾波器的重要工具，它能夠幫助我們理解係統的穩定性、因果性以及頻率響應特性。 第二部分：數字濾波器設計與實現 數字濾波是信號處理中最核心、應用最廣泛的技術之一。本書將係統地介紹兩種主要的數字濾波器類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。 對於IIR濾波器，我們將講解如何從模擬原型濾波器（如巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器）齣發，通過雙綫性變換等方法設計齣高性能的數字濾波器。我們將深入分析IIR濾波器的優勢（如高階濾波器可以用較低的階數實現）和潛在的缺點（如可能齣現非綫性相位）。 對於FIR濾波器，我們將重點介紹其設計方法，包括窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、漢明窗、布萊剋曼窗）和頻率采樣法。FIR濾波器最顯著的優點在於其綫性相位特性，這在許多對相位失真敏感的應用（如語音信號處理、圖像處理）中至關重要。本書將詳細分析不同窗函數的選擇對濾波器頻率響應的影響。 除瞭理想濾波器的設計，我們還將探討實際工程中遇到的挑戰，如濾波器係數的量化誤差、硬件實現的約束等。讀者將學習如何根據具體的應用需求，在濾波器性能、計算復雜度、實現成本之間做齣權衡。 第三部分：高級信號處理技術 本書將超越基礎的濾波理論，深入探討一係列更高級的信號處理技術，以應對更復雜的信號處理任務。 多速率信號處理： 許多實際應用需要處理不同采樣率的信號，如音頻的采樣率轉換、通信係統中基帶信號與高頻信號的處理。我們將詳細介紹信號的抽取（decimation）和插值（interpolation）原理，以及相關的濾波器設計和算法實現。讀者將理解如何高效地改變信號的采樣率，同時避免混疊和失真。 譜估計： 除瞭傳統的傅裏葉分析，當信號的統計特性隨時間變化時（非平穩信號），傳統的傅裏葉變換可能無法準確描述其頻譜特性。我們將介紹更先進的譜估計方法，如短時傅裏葉變換（STFT）及其在時頻分析中的應用，以及更復雜的參數化譜估計方法（如AR模型、ARMA模型），用於描述和預測信號的頻譜行為。 自適應信號處理： 在許多應用中，信號的特性或噪聲的統計特性是未知或隨時間變化的。自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整其濾波器係數，以達到最優的信號分離或噪聲抑製效果。我們將重點介紹最小均方（LMS）算法及其變種，並展示它們在迴聲消除、噪聲消除、信道均衡等方麵的實際應用。 小波分析： 作為一種強大的時頻分析工具，小波分析能夠提供比短時傅裏葉變換更好的時間和頻率分辨率。我們將介紹小波變換的基本原理，包括連續小波變換和離散小波變換，並探討其在信號去噪、特徵提取、圖像壓縮等領域的應用。 第四部分：工程實踐與工具 理論知識的掌握是基礎，但最終的價值體現在將理論轉化為可工作的係統。本書將引導讀者將所學的信號處理理論應用於實際工程問題。 算法實現： 我們將提供 MATLAB、Python 等常用信號處理工具和語言的示例代碼，展示如何實現本書介紹的各種算法。讀者將學會如何將數學公式轉化為可執行的代碼，並對算法的性能進行仿真和評估。 硬件平颱： 隨著數字信號處理芯片（DSP）和現場可編程門陣列（FPGA）等硬件平颱的普及，將算法部署到硬件上成為越來越重要的技能。我們將討論在不同硬件平颱上實現信號處理算法時需要考慮的因素，如計算資源、存儲器限製、實時性要求等，並介紹一些常見的硬件加速技術。 實際應用案例： 為瞭加深讀者對理論與實踐聯係的理解，本書將穿插大量的實際應用案例。我們將探討信號處理在通信係統（如調製解調、信道編碼）、音頻處理（如迴聲消除、降噪、音頻編碼）、圖像和視頻處理（如圖像去噪、邊緣檢測、視頻壓縮）、生物醫學工程（如心電圖、腦電圖信號分析）、雷達與聲納係統等領域的具體實現和挑戰。 目標讀者： 本書適閤於電子工程、通信工程、計算機科學、自動化、生物醫學工程等相關專業的本科生、研究生，以及從事相關領域研發工作的工程師和研究人員。無論您是初次接觸信號處理，還是希望深化理解並掌握工程實現的專業人士，本書都將為您提供一條清晰的學習路徑。 學習方法： 本書強調理論與實踐相結閤的學習方法。在閱讀理論部分時，鼓勵讀者積極思考其背後的數學原理和物理意義。在學習算法實現時，務必動手實踐，運行示例代碼，並嘗試修改參數以觀察結果變化。通過解決書中提供的練習題和思考題，讀者可以鞏固所學知識，並培養獨立解決問題的能力。 總結： 《深入理解信號處理：理論、算法與工程應用》緻力於為讀者提供一個全麵、深入且實用的信號處理學習體驗。我們相信，通過本書的學習，您將能夠掌握信號處理的核心理論，精通關鍵算法的設計與實現，並最終能夠自信地將這些知識應用於解決現實世界中的各種工程挑戰，在快速發展的數字技術領域開闢新的天地。

評分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅不算薄，但閱讀體驗卻齣奇地流暢，這得益於其清晰的章節邏輯和大量的圖錶支持。我發現，作者在講解復雜的信號處理算法時，很少使用大段的純文字堆砌，而是巧妙地穿插瞭大量的流程圖、狀態圖以及數據流圖。例如，在講解自適應濾波算法（如LMS）時，他沒有直接拋齣復雜的收斂性證明，而是先用一個形象的“盲目尋優”過程圖來解釋其工作原理，這對於理解算法的動態調整機製非常有幫助。另外，這本書在代碼示例的選取上非常具有針對性。它提供的代碼片段往往是高度模塊化的，而不是一個龐大臃腫的整體。我特彆注意到，書中對C語言實現的優化技巧非常慷慨，比如對循環展開、位操作替代乘除法等這些在底層性能優化中至關重要的技巧，作者都用小提示框的形式標注瞭齣來。我曾嘗試將書中一個基礎的譜分析模塊移植到我正在開發的一個低功耗傳感器係統中，發現直接套用作者提供的結構，代碼的可讀性和初步性能都遠超我之前自己摸索的版本。這種“拿來即用”的代碼範例，極大地縮短瞭從學習到應用的時間周期，可以說是極大地提升瞭我的開發效率。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計倒是挺抓人眼球的，那種深邃的藍色調配上一些幾何圖形的綫條，一看就知道是技術類的書籍。我當初買它，其實是衝著“實踐方法”這幾個字去的，畢竟理論學得再好，落地到實際操作上總是會遇到各種稀奇古怪的問題。說實話，剛翻開的時候，我對它並沒有抱太大的期望，很多DSP的書籍都是把理論嚼得爛熟，但到瞭代碼實現階段就含糊其辭，讓人摸不著頭腦。然而，這本書的開篇部分，在介紹一些基礎概念的時候，就明顯帶有一種“動手做做看”的傾嚮，它不隻是羅列公式，而是會把公式和具體的應用場景緊密地串聯起來，這讓我感覺作者是真正理解瞭初學者在跨越理論到實踐時的那道坎。比如，在講解FFT的快速實現時，它沒有直接拋齣一個復雜的算法流程圖，而是先用一個非常直觀的比喻來闡述為什麼要這麼做，然後纔逐步引入蝶形運算的結構，這種循序漸進的引導方式，確實讓我對之前模糊的認識清晰瞭不少。我感覺作者對讀者的耐心程度把握得相當到位，沒有那種高高在上、居高臨下的技術精英腔調，更像是一位經驗豐富的工程師在手把手教你搭積木，每一步都告訴你為什麼要這麼搭，搭完之後會得到什麼效果。如果非要說有什麼遺憾，可能是一些更前沿的、例如基於FPGA的高速並行處理章節內容可以再增加一些深度和實例代碼的優化技巧，但總的來說，作為一本入門到中級的實踐指南，它已經做得相當齣色瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格可以稱得上是“務實的嚴謹”，沒有太多花哨的辭藻，但每一個技術點都討論得非常到位。我發現它在處理一些曆史遺留問題或者不同學派觀點衝突的地方時，態度非常公正。比如，在討論窗函數（Window Function）的選擇時，它沒有簡單地推薦哪個是“最好的”，而是詳盡對比瞭不同窗函數在主瓣寬度和旁瓣抑製之間的權衡，並結閤具體的應用場景（比如音頻處理和雷達測距）來指導讀者如何取捨。這種不帶偏見的分析，極大地提高瞭信息的可靠性。更值得稱贊的是，它對於一些“陷阱”的揭示。在介紹定點DSP的飽和與溢齣處理時，作者花費瞭不少篇幅來闡述“飽和運算”和“模運算”在不同情境下的後果，這往往是初學者最容易犯錯的地方，因為在浮點數世界裏，我們很少需要如此小心翼翼地處理這些邊界條件。這本書就像一位經驗豐富的“排雷兵”，提前為你標齣瞭那些隱藏在看似簡單的公式背後的工程風險。總而言之，這本書的價值不僅在於傳授知識，更在於培養讀者一種嚴謹、全麵、麵嚮工程實現的思維模式，它教會的不僅僅是如何計算，更是如何設計一個健壯的實時係統。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我有一個強烈的感受，那就是這本書的作者似乎非常注重“連接性”和“兼容性”的討論。在現代的數字信號處理領域，一個算法很少是孤立存在的，它必須與上遊的數據采集前端和下遊的控製輸齣環節無縫對接。這本書在這方麵做得尤為齣色。例如，在講解模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）的接口規範時，它沒有簡單地介紹標準的並行或串行接口協議，而是深入討論瞭在高速采樣時，時鍾抖動（Jitter）和同步問題如何直接影響到最終頻譜的乾淨程度，並提供瞭一些在軟件層麵補償時鍾誤差的初步思路。這讓我意識到，DSP不僅僅是數學運算，它更是一個涉及時間、精度和資源管理的綜閤工程。此外，書中對不同平颱（如DSP芯片、通用CPU、FPGA）的算法移植性也進行瞭探討。它指齣，某些依賴特定硬件加速器的操作，在遷移到通用處理器上時，需要用軟件算法如何進行替代或近似，這種跨平颱的視野，對於我這種需要在多個硬件平颱間切換項目的工程師來說，簡直是及時雨。它幫助我建立瞭一個更宏觀的視角，理解代碼不僅僅是為瞭跑起來，更是為瞭在特定環境下以最優的代價跑起來。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，最讓我眼前一亮的是它對於不同“視角”的切換處理。很多教材都隻聚焦於純粹的數學推導或者隻停留在軟件仿真層麵，但這本書似乎試圖架起一座橋梁，讓硬件的限製和軟件的靈活性都能被讀者所感知。我尤其欣賞它在介紹濾波器設計時所采用的對比分析手法。它沒有武斷地說哪種濾波器（比如FIR或IIR）是絕對優越的，而是清晰地列齣瞭各自在計算復雜度、相位失真、穩定性和硬件資源占用上的取捨。比如，在討論IIR濾波器時，它不僅僅停留在雙綫性變換的數學步驟上，而是深入剖析瞭在有限精度環境下，其極點漂移對係統穩定性的潛在威脅，並給齣瞭相應的量化噪聲分析方法。這種“帶著鐐銬跳舞”的思考方式，在純理論書籍裏是很難找到的。對我個人而言，我更側重於嵌入式係統的實時約束，所以書中關於定點數運算的章節，我反復研讀瞭不下三遍。作者詳細描述瞭如何選擇閤適的字長和錶示方法，避免溢齣和截斷誤差纍積，這直接關係到最終産品性能是否達標。坦白說，要不是有這些細緻入微的實踐指導，我可能還會繼續在浮點數模擬的舒適區裏徘徊，而無法真正邁入對資源敏感的實時DSP世界。這本書的價值，就在於它敢於直麵工程實現的“髒活纍活”，而不是僅僅停留在漂亮的麯綫圖上。