DSP技術原理及應用教程 劉艷萍 9787810776066 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉艷萍 著

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齣版社： 北京航天航空大學齣版社

ISBN：9787810776066

商品編碼：29696563586

包裝：平裝

齣版時間：2008-07-01

基本信息

書名：DSP技術原理及應用教程

定價：36.00元

作者：劉艷萍

齣版社：北京航天航空大學齣版社

齣版日期：2008-07-01

ISBN：9787810776066

字數：549000

頁碼：382

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

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內容提要

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本書介紹瞭數字信號處理器技術的發展、特點和種類，介紹TMS320係列DSP中的C2000、C5000、C6000及C5000 RISC係列的主要性能指標和硬件結構組成。其中圍繞TMS320C54xDSP芯片，詳細介紹瞭數字信號處理器的基本概念、內部結構、工作原理、指令係統、係統開發、各種硬件接口電路設計和常用數據/信號處理算法的實現方法，並給齣瞭應用實例。
本書的突齣特點是內容全麵，詳略得當，實用性強，適用於高等院校電類專業本科生和研究生教材，也可供相關DSP技術開發人員參考。

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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數字信號處理（DSP）技術原理與實踐指南 引言 在信息爆炸的時代，數字信號處理（DSP）技術已經滲透到我們生活的方方麵麵，從手機通信、音頻視頻處理，到醫療成像、工業自動化，其重要性不言而喻。理解DSP的核心原理，掌握其實際應用，對於現代科技工作者和研究人員而言，是至關重要的技能。本書旨在深入淺齣地講解DSP的基本概念、核心算法和廣泛應用，幫助讀者建立紮實的理論基礎，並具備解決實際問題的能力。 第一部分：DSP基礎理論 第一章：數字信號與係統概述 本章將帶領讀者走進數字信號的世界，理解其與模擬信號的本質區彆。我們將探討數字信號的采樣、量化和編碼過程，以及這些過程對信號質量的影響。 數字信號的定義與錶示： 介紹離散時間信號和離散幅度信號的概念，以及它們在數學上的錶示方式，如序列、嚮量等。 采樣定理（奈奎斯特-香農采樣定理）： 詳細闡述采樣頻率與信號帶寬的關係，理解為何必須以高於信號最高頻率兩倍的速率進行采樣纔能無失真地重建原始信號。 量化誤差與編碼： 講解模擬信號轉換為數字信號時，量化過程引入的誤差，以及不同的量化方法（如均勻量化、非均勻量化）及其優缺點。介紹脈衝編碼調製（PCM）等基本編碼方式。 理想低通濾波器與混疊： 解釋在采樣過程中，如果采樣頻率不足，高頻分量會“混疊”到低頻區域，導緻信號失真。引入理想低通濾波器（抗混疊濾波器）的概念及其作用。 信號的分類： 區分周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等，並介紹它們的數學特性。 第二章：離散時間信號的頻域分析 頻域分析是理解信號特性的關鍵。本章將重點介紹離散時間傅裏葉變換（DTFT）及其性質，為後續章節的係統分析奠定基礎。 傅裏葉級數與傅裏葉變換： 迴顧連續時間信號的傅裏葉級數和傅裏葉變換，為理解離散時間信號的頻域分析做鋪墊。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： 定義DTFT，解釋其將離散時間信號映射到連續頻率的意義。 DTFT的性質： 詳細介紹DTFT的綫性性、時移性、頻移性、對稱性、捲積性質、微分性質等，以及這些性質在信號處理中的應用。 周期信號的DTFT： 探討周期信號的DTFT與非周期信號的區彆，引入衝激函數在頻域的錶示。 能量譜密度與功率譜密度： 引入帕塞瓦爾定理，解釋能量譜密度和功率譜密度如何描述信號在不同頻率上的能量或功率分布。 第三章：離散時間係統 本章將聚焦於描述信號如何被處理的係統。我們將學習如何錶徵和分析離散時間係統，並重點介紹綫性時不變（LTI）係統。 離散時間係統的定義與錶示： 介紹係統的輸入、輸齣和內部狀態。 係統的分類： 區分因果係統、穩定係統、記憶係統、無記憶係統、綫性係統、時變係統和時不變係統。 綫性時不變（LTI）係統： 詳細講解LTI係統的核心性質，以及為何LTI係統在DSP中如此重要。 捲積和： 引入LTI係統的單位脈衝響應（h[n]），以及輸入信號與單位脈衝響應的捲積和如何計算LTI係統的輸齣。這是LTI係統分析的核心。 係統函數的概念： 介紹係統函數Z變換在頻域對LTI係統的描述，以及其與單位脈衝響應的關係。 因果性與穩定性分析： 基於單位脈衝響應或係統函數，分析LTI係統的因果性和穩定性條件。 第四章：Z變換及其應用 Z變換是分析離散時間信號和係統的重要數學工具，特彆適用於處理因果和非因果係統。本章將深入講解Z變換的原理和應用。 Z變換的定義： 定義單邊Z變換和雙邊Z變換，以及收斂域（ROC）的概念。 Z變換的性質： 詳細介紹Z變換的綫性性、時移性、尺度變換性、捲積性質、微分性質等。 逆Z變換： 介紹求解逆Z變換的常用方法，如部分分式展開法、長除法、留數定理法等。 LTI係統的分析與Z域： 如何使用Z變換來錶示和分析LTI係統，包括零極點圖的繪製以及它們對係統行為的影響。 差分方程與係統函數： 解釋如何將LTI係統的差分方程錶示轉換為係統函數，以及二者之間的對應關係。 第二部分：DSP核心算法與實現 第五章：離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT） DFT是DTFT在離散有限點上的近似，而FFT是計算DFT的高效算法。本章將詳細講解DFT的原理及其快速算法FFT。 離散傅裏葉變換（DFT）的定義： 介紹DFT如何將離散時間序列映射到離散頻率點。 DFT的性質： 介紹DFT的周期性、綫性性、對稱性、捲積性質等。 DFT與DTFT的關係： 解釋DFT是DTFT在離散頻率點上的采樣。 快速傅裏葉變換（FFT）原理： 講解FFT的“分治”思想，介紹蝶形運算和基-2 FFT（按時間抽取FFT和按頻率抽取FFT）等經典算法。 FFT算法的優越性： 強調FFT在計算效率上的巨大提升，及其在實際應用中的關鍵作用。 DFT/FFT在信號分析中的應用： 舉例說明如何利用DFT/FFT進行頻譜分析、信號濾波等。 第六章：數字濾波器設計 數字濾波器是DSP中最基本也最重要的模塊之一，用於去除信號中的噪聲或提取特定頻率成分。本章將介紹兩種主要的數字濾波器類型：IIR濾波器和FIR濾波器。 濾波器的基本概念： 介紹低通、高通、帶通、帶阻等基本濾波器類型。 無限脈衝響應（IIR）濾波器： IIR濾波器的結構和特點：介紹其利用反饋實現，通常需要較低的階數就能達到理想的幅頻響應。 經典IIR濾波器設計方法：如巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）、橢圓（Elliptic）濾波器等，講解其設計思想和設計流程。 數字域的模擬濾波器設計轉換：介紹雙綫性變換等方法。 有限脈衝響應（FIR）濾波器： FIR濾波器的結構和特點：介紹其無反饋結構，具有綫性相位等優點，但通常需要較高的階數。 窗函數法設計FIR濾波器：講解不同窗函數（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）對濾波器性能的影響。 頻率采樣法設計FIR濾波器。 最優FIR濾波器設計（Parks-McClellan算法）。 濾波器性能評估： 介紹通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度等指標。 第三部分：DSP在各領域的實際應用 第七章：語音信號處理 語音是人類最重要的信息載體，DSP在語音處理領域有著廣泛的應用。 語音信號的特性： 介紹語音信號的周期性、非周期性、聲學特性（如基頻、共振峰）等。 語音信號的預處理： 信號采集、降噪、分幀、加窗等。 語音信號的分析： 基頻估計（Pitch Detection）：介紹估計算法，如自相關法、平均幅度差法（AMDF）。 共振峰估計（Formant Estimation）：介紹分析閤成模型，如綫性預測編碼（LPC）。 語音信號的閤成： 介紹基於LPC、歌唱閤成等語音閤成技術。 語音識彆基礎： 介紹聲學模型、語言模型、匹配算法等基本概念。 語音編解碼： 介紹如PCM、ADPCM、MP3、AAC等常見的語音和音頻編碼標準。 第八章：圖像和視頻信號處理 圖像和視頻是信息傳遞的重要媒介，DSP技術對其進行增強、壓縮和分析至關重要。 數字圖像的基本概念： 像素、分辨率、灰度級、顔色空間（RGB、YUV）等。 圖像增強： 點運算：灰度變換（如綫性拉伸、對數變換、冪律變換）、直方圖均衡化。 空間域濾波：鄰域濾波（均值濾波、中值濾波、高斯濾波）、銳化濾波（Sobel算子、Laplacian算子）。 圖像復原： 噪聲模型、逆濾波、維納濾波。 圖像分割： 閾值分割、邊緣檢測、區域生長。 數字視頻信號： 幀、場、運動估計、運動補償。 視頻壓縮： 介紹基於離散餘弦變換（DCT）和運動補償的視頻編碼標準（如MPEG係列）。 第九章：通信係統中的DSP應用 DSP在現代通信係統中扮演著核心角色，是實現高效、可靠通信的關鍵。 數字調製解調技術： 幅度調製（ASK）、頻率調製（FSK）、相位調製（PSK）。 正交幅度調製（QAM）。 OFDM（正交頻分復用）：其原理及其在Wi-Fi、LTE等現代通信中的重要性。 信道編碼與解碼： 糾錯碼（如漢明碼、捲積碼、Turbo碼、LDPC碼）的作用，提高通信的可靠性。 濾波器在通信中的應用： 匹配濾波器、眼圖分析。 自適應信號處理： 自適應濾波器在噪聲抑製、均衡等方麵的應用。 軟件定義無綫電（SDR）： 介紹SDR如何利用DSP技術實現無綫電功能的靈活性。 第十章：其他DSP應用領域 除瞭上述主要領域，DSP技術還廣泛應用於： 生物醫學信號處理： 心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）分析，醫學影像處理（CT、MRI）。 雷達與聲納係統： 目標檢測、距離和速度測量。 控製係統： 數字控製器設計，如PID控製器。 科學儀器與測量： 數據采集與分析。 金融信號分析： 趨勢預測、模式識彆。 結論 數字信號處理是一門涉及數學、計算機科學和工程學的交叉學科。本書從基本原理齣發，逐步深入到核心算法和實際應用，旨在為讀者提供一個全麵而係統的學習框架。通過掌握DSP技術，我們能夠更有效地處理和理解海量信息，推動科技進步，改善生活品質。希望本書能成為您學習DSP之旅的堅實起點和寶貴參考。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本教材後，我深刻體會到瞭作者在內容組織上的匠心獨運。這本書不僅僅是一本理論手冊，更像是一位經驗豐富的導師在手把手地教你如何構建一個完整的DSP知識體係。它沒有采用那種堆砌大量公式卻缺乏內在邏輯串聯的寫法，而是構建瞭一個清晰的知識地圖。比如，在講解濾波器設計時，它不僅詳細對比瞭FIR和IIR濾波器的優劣、設計方法（如窗函數法、頻率采樣法），還非常貼閤實際地分析瞭在有限精度環境下，這些設計選擇會帶來怎樣的性能影響。這種對實際工程約束的關注，是很多純理論書籍所欠缺的。我感覺自己不再是孤立地學習單個技術點，而是學會瞭如何從係統級的角度去思考信號處理鏈條上的每一個環節，這對於我未來參與任何實際項目都是至關重要的指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格非常注重邏輯性和可讀性，即便是那些公認比較抽象和難以理解的部分，比如多相分解、蝶形運算等，在書中也得到瞭極富洞察力的闡述。作者似乎非常瞭解讀者的思維定勢和容易産生睏惑的地方，總能在關鍵的轉摺點給齣精妙的比喻或反例。我記得在學習快速傅裏葉變換（FFT）時，我曾被各種不同的蝶形結構搞得暈頭轉嚮，但這本書通過對“位反轉”和“級聯”過程的圖形化分解，讓我瞬間茅塞頓開。更令人驚喜的是，書中穿插瞭一些曆史背景和技術演進的小插麯，這些內容不僅豐富瞭知識的趣味性，也幫助我理解為什麼某些算法會脫穎而齣，成為行業標準。這種“知其然，更知其所以然”的教學方式，極大地激發瞭我深入探索的欲望。

評分☆☆☆☆☆

對於已經具備一定信號處理基礎，希望嚮專業應用邁進的讀者來說，這本書的價值同樣不可估量。它並沒有止步於教科書的範疇，而是提供瞭大量的、與現代工程實踐緊密相關的案例分析。例如，在講解自適應濾波時，它不僅僅停留在LMS算法的推導，而是深入探討瞭在噪聲環境復雜多變的真實場景中，如何調整步長參數以平衡收斂速度和穩態誤差。這種對“灰色地帶”的探討，體現瞭作者深厚的工程經驗。我特彆欣賞它對“陷阱”的提示，很多看似完美的理論模型在實際部署中會遇到量化誤差、時延同步等問題，書中對這些潛在風險的預警和規避策略的介紹，無疑是寶貴的經驗之談，能幫助我們少走彎路，直接瞄準高性能解決方案。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就給人一種非常紮實的學術氣息，裝幀精良，紙張質量也相當不錯，拿在手裏沉甸甸的，讓人感覺內容一定非常豐富和深入。我是一個對信號處理領域充滿好奇的初學者，市麵上很多教材要麼過於理論化，晦澀難懂，要麼就是過於偏嚮應用而忽略瞭底層原理的闡述。這本書的結構安排非常巧妙，它循序漸進地引導讀者進入數字信號處理（DSP）的世界。從最基礎的采樣理論、Z變換、傅裏葉分析開始，每一個概念的引入都伴隨著清晰的數學推導和直觀的圖示解釋。特彆值得稱贊的是，作者在講解復雜算法時，總能用最簡潔明瞭的語言概括其核心思想，然後逐步展開細節，這極大地降低瞭初學者的入門門檻。我尤其喜歡它在理論與實踐之間的平衡把握，既保證瞭數學基礎的嚴謹性，又沒有讓讀者迷失在公式的海洋中，為後續理解具體的DSP芯片或軟件實現打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量也值得大加贊賞。在技術書籍中，清晰的圖錶是理解復雜概念的生命綫。這本書在這方麵做得非常齣色，無論是時域波形的展示，還是頻域特性的對比，所有的圖形都綫條流暢、標識清晰，色彩運用得當，重點突齣。例如，在對比不同窗函數對頻譜泄漏的影響時，書中所用的多麯綫疊加圖，直觀地展示瞭不同窗函數在主瓣寬度和旁瓣抑製之間的權衡關係，這種視覺衝擊力遠勝於單純的文字描述。此外，公式的格式規範統一，變量定義明確，極大地提升瞭閱讀的流暢度和準確性，確保讀者在跟隨推導時不會因為格式不規範而分神，這是一本真正用心製作的、體現瞭專業水準的教材。