数字信号处理实验与学习指导(高等学校应用型特色规划教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋宇飞 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302284123

商品编码：29717014200

包装：平装

出版时间：2012-10-01

基本信息

书名：数字信号处理实验与学习指导(高等学校应用型特色规划教材)

定价：28.00元

作者：宋宇飞

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-10-01

ISBN：9787302284123

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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　　安排了基本实验与综合实验，有助于加深理解数字信号处理的基本原理，并熟悉MATLAB的应用。
　　系统梳理了数字信号处理的基本概念和理论线索，并详细分析了典型例题和部分习题，方便课后的系统练习和巩固基本知识。

内容提要

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　　本书是立足于工程应用型本科的教学实践而编写的数字信号处理实验与学习指导教材。
　　《高等学校应用型特色规划教材：数字信号处理实验与学习指导》是主教材《数字信号处理》的教辅材料，分为实验指导篇与学习指导篇。实验指导篇根据数字信号处理的基本概念与原理、重要算法与应用，安排了基本实验与综合实验，方便学生上机练习，以加深理解数字信号处理的基本原理，并熟悉MATLAB的应用；学习指导篇贴近数字信号处理的基本知识点与理论体系，系统梳理数字信号处理的基本概念和理论线索，并详细分析典型例题和部分习题，方便学生进行课后的系统练习和巩固基本知识。
　　本书可作为电子信息类本科专业的教材和其他相关专业的教学参考书，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

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实验指导篇
章　基础实验
实验一 时域离散信号的产生和基本运算
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验二 时域离散系统及系统响应
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验三 离散时间傅里叶变换DTFT及IDTFT
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验四 离散傅里叶变换DTFT及IDFT
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验五 用FFT做频谱分析
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验六 时域采样与信号的重建
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验七 频域采样与恢复
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验八 用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验九 用双线性变换法设计IIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验十 用窗函数法设计FIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
六、实验参考
实验十一 用频率采样法设计FIR数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
实验十二 用FDATool设计数字滤波器
一、实验目的
二、实验原理与方法
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告

第2章　综合实验
综合实验一 利用FFT分析信号频率成分和功率
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
综合实验二 语音信号的采样和频谱分析
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告
综合实验三 用谱减法实现语音增强
一、实验目的
二、实验原理
三、实验内容
四、实验预习
五、实验报告

学习指导篇
第3章　时域离散信号与系统
3.1 本章基本要求
3.2 学习要点与公式
3.2.1 信号与系统的类型
3.2.2 典型序列的特点
3.2.3 序列的运算
3.2.4 时域离散系统
3.2.5 时域离散系统的输入输出描述——线性常系数差分方程
3.2.6 模拟信号的数字处理方法
3.3 典型例题
3.4 习题选解

第4章 时域离散信号与系统的频域分析
4.1 本章基本要求
4.2 学习要点与公式
4.2.1 DTFT和IDTFT
4.2.2 DTFT的基本性质
……
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《信号的奥秘：从理论到实践的探索之旅》 本书旨在带领读者深入理解信号的本质，揭示其在科学、工程及日常生活中的广泛应用。我们将从最基础的信号概念出发，逐步深入到信号的分析、处理与生成等核心环节，并通过丰富的实例和实践指导，帮助读者建立扎实的理论基础和灵活的实践能力。无论您是初次接触信号领域的学生，还是希望深化理解的工程师，本书都将是您不可或缺的学习伙伴。 第一章：信号的世界——认识我们周围的波动 本章将为你开启一个全新的认知维度，让你理解“信号”并非抽象的概念，而是无处不在的物理现象的体现。我们将从最直观的角度出发，介绍不同类型的信号，包括连续时间信号和离散时间信号，它们是如何在时间和幅度上呈现出不同的变化特性的。 连续时间信号： 想象一下流动的溪水，它的高度在任何一个瞬间都可以被测量，这就是连续时间信号的直观写照。我们将探讨诸如正弦波、指数信号、阶跃信号、冲激信号等基本信号单元，并学习如何用数学语言精确地描述它们的形态。我们会通过对声波、光波、电信号等实际物理现象的类比，让你深刻体会连续信号的普遍性。 离散时间信号： 当我们用数码相机捕捉图像，或者手机记录音频时，我们实际上是在处理离散时间信号。本章将解释如何将连续信号转化为离散信号，以及这种转换过程中所包含的采样原理。我们将介绍脉冲序列、单位阶跃序列等基本离散信号，并阐述其与连续信号的对应关系。 周期信号与非周期信号： 音乐中的乐章、太阳的东升西落，都展现了周期性的规律。我们将区分周期信号和非周期信号，并深入理解周期信号的内在结构，为后续的傅里叶分析打下基础。 能量信号与功率信号： 信号携带的信息往往与能量和功率相关。本章将介绍如何通过数学方法计算信号的能量和功率，并理解这两种特性在信号分析和通信系统中的意义。 信号的运算： 信号并非孤立存在，它们可以进行加、减、乘、除等各种运算。我们将学习如何对信号进行时移、尺度变换、翻转等基本运算，这些运算是理解更复杂信号处理技术的基础。 第二章：信号的透视——深入理解信号的内在构成 理解了信号的基本形态，接下来我们将探索如何更深入地“看透”信号，理解其蕴含的丰富信息。本章将介绍信号的分解与表示方法，让你掌握分析复杂信号的利器。 信号的分解： 任何一个复杂的信号，都可以被分解成一系列更简单的基本信号的组合。本章将介绍两种重要的信号分解方法： 傅里叶级数： 对于周期信号，傅里叶级数提供了一种将其分解为一系列正弦和余弦函数的强大工具。我们将详细讲解如何计算傅里叶级数的系数，并理解其频谱表示的意义，即信号在不同频率上的“成分”分布。 傅里叶变换： 对于非周期信号，傅里叶变换则成为分析其频率特性的通用手段。我们将深入理解傅里叶变换的数学原理，以及它如何将时域信号转化为频域信号，从而揭示信号的频谱特性。 频谱分析： 频谱是信号在频率域的“指纹”。本章将详细解读频谱图的含义，包括幅频特性和相频特性，以及它们如何反映信号的振幅和相位信息。通过频谱分析，我们可以识别信号的基频、谐波以及其他频率成分，这在音频处理、通信调制解调等领域至关重要。 卷积： 信号之间的相互作用常常通过卷积运算来描述。本章将详细讲解卷积的概念、计算方法及其在信号处理中的应用，例如系统响应、滤波等。我们将通过直观的例子，让你理解卷积是如何将输入信号与系统特性结合，产生输出信号的。 其他信号表示法： 除了傅里叶分析，本章还将简要介绍其他重要的信号表示方法，如拉普拉斯变换和Z变换。拉普拉斯变换适用于连续时间系统，而Z变换则用于离散时间系统，它们在系统分析和稳定性判断等方面发挥着关键作用。 第三章：信号的净化——滤波与降噪的艺术 现实世界中的信号往往会受到各种干扰，产生噪声。本章将专注于信号的净化过程，介绍各种滤波技术，以提取有用的信号成分，抑制不必要的噪声。 滤波器的基本概念： 过滤器就像信号的“筛子”，能够选择性地允许某些频率的信号通过，而阻止其他频率的信号。我们将介绍滤波器的基本类型，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器，并理解它们在不同应用场景下的作用。 理想滤波器与实际滤波器： 理论上的理想滤波器具有完美的频率选择性，但在实际中，我们只能制造出近似的滤波器。本章将介绍实际滤波器的设计原则和性能指标，如通带、阻带、过渡带、截止频率等。 滤波器设计方法： 我们将介绍几种常见的滤波器设计方法，包括模拟滤波器设计和数字滤波器设计。 模拟滤波器： 了解巴特沃斯、切比雪夫等经典滤波器类型的特性和设计方法。 数字滤波器： 重点介绍无限冲激响应（IIR）和有限冲激响应（FIR）两种数字滤波器结构。我们将深入讲解它们的原理、设计方法（如窗函数法、频率采样法等），以及如何在数字信号处理系统中实现它们。 噪声的来源与特性： 在进行滤波之前，理解噪声的来源和特性至关重要。本章将介绍常见的噪声类型，如高斯白噪声、闪烁噪声等，并分析它们对信号的影响。 降噪实例： 通过具体的实例，例如去除音频中的嘶嘶声、图像中的斑点噪声等，演示滤波技术在实际中的应用，让你亲身体验信号净化的过程。 第四章：信号的转换——采样与重建的挑战 数字信号处理的核心在于将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，并在需要时将其还原。本章将深入探讨采样和信号重建的原理与技术。 采样定理： 这是数字信号处理的基石。我们将详细阐述奈奎斯特定理，理解采样频率与信号最高频率之间的关系，以及为何必须满足该定理才能避免混叠。 混叠现象： 当采样频率不足时，原本不同频率的信号在采样后会相互“重叠”，产生混叠。本章将通过生动的例子解释混叠的发生机制，并强调其对信号失真的严重影响。 抗混叠滤波： 为了避免混叠，我们需要在采样之前对模拟信号进行预滤波。本章将介绍抗混叠滤波器的作用和设计考虑。 信号重建： 从离散的采样点重构出原始的连续信号，是数字信号处理的另一个重要环节。我们将介绍插值的方法，例如零阶保持、一阶保持以及更精密的 sinc 函数插值，并分析它们的优缺点。 模数转换（ADC）与数模转换（DAC）： 简要介绍实际的模数转换器和数模转换器的工作原理，以及它们在信号处理流程中的位置。 第五章：系统的脉搏——理解信号处理系统 信号处理并非孤立的技术，而是通过各种系统来实现的。本章将帮助你理解各种信号处理系统的构成、特性以及分析方法。 线性时不变（LTI）系统： 这是信号处理中最重要的一类系统。我们将深入理解LTI系统的线性与时不变特性，以及它们如何决定系统的输出。 系统的冲击响应： 系统的冲击响应是描述LTI系统特性的“身份证”。本章将讲解如何利用冲击响应来预测系统对任意输入信号的响应，并强调卷积在冲击响应分析中的核心作用。 系统的频域分析： 将系统置于频域进行分析，能够更清晰地揭示其频率选择性。本章将介绍系统的频率响应，以及它如何影响信号通过系统的频谱。 反馈与前馈系统： 了解不同系统结构，如反馈系统和前馈系统，以及它们在控制和信号处理中的应用。 数字滤波器作为系统： 将前面介绍的数字滤波器视为一种特殊的LTI系统，分析其传递函数和频率响应。 第六章：信号的创造——从理论到应用的实践 理论的目的是为了实践。本章将引导读者将所学知识应用于实际的信号处理任务，通过具体的案例，感受信号处理的魅力。 音频信号处理： 音频录制与播放： 了解数字音频的基本原理，如采样率、比特深度等。 音频特效： 学习如何实现简单的音频特效，如回声、混响、变调等。 噪声抑制： 应用滤波技术对实际录制的音频进行降噪处理。 图像信号处理： 图像的数字化： 理解图像是如何由像素组成的，以及其在时域（像素位置）和频域（纹理、边缘）的表示。 图像增强： 应用滤波器来锐化图像、平滑图像，或增强特定区域的对比度。 图像去噪： 针对常见的图像噪声，学习如何选择和应用合适的滤波算法。 通信系统入门： 调制与解调： 简要介绍模拟调制（AM、FM）和数字调制（ASK、FSK）的基本原理，以及它们在信息传输中的作用。 基带信号与带通信号： 理解信号如何在不同的频段上传输。 实际项目案例分析： 选择一些具有代表性的信号处理项目，例如简单的通信接收机、音频均衡器等，分析其设计思路和实现过程，帮助读者建立完整的工程思维。 学习方法与建议： 本书在内容编排上力求循序渐进，从基本概念到复杂应用。我们建议读者在学习过程中： 注重数学基础： 信号处理离不开数学工具，请务必牢固掌握相关的数学知识，如复数、微积分、线性代数等。 动手实践： 理论知识的消化需要通过实践来检验。本书提供的实践指导将是您宝贵的资源。建议读者利用相关的软件工具（如MATLAB, Python的NumPy/SciPy库等）进行编程练习，实现书中的算法和案例。 多做练习题： 每章末尾的练习题将帮助您巩固所学内容，并检验您的理解程度。 查阅参考资料： 如果遇到难以理解的概念，可以查阅相关的专业书籍和在线资源，拓展您的知识面。 本书的最终目标是让您能够自信地面对各种信号处理问题，并将其应用于您的学习和工作中。愿您在这段探索信号奥秘的旅程中，收获满满，学有所成！

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常学术化，用词精准，逻辑链条无可挑剔，读起来有一种严谨的美感。对于已经有一定基础，想把知识体系完善、查漏补缺的人来说，这本书无疑是一本极好的参考手册。书中的例题和习题设置也很有代表性，它们往往紧扣核心概念，能够有效检验读者对所学内容的掌握程度。然而，当我试图将这些知识应用到我目前接触的真实项目中时，我感到了一丝脱节。项目中的信号往往是带有噪声、非线性的，并且对实时性有严格要求。书中介绍的算法多是基于理想情况下的推导，对于如何在有限的计算资源下进行优化，或者如何处理实际采集到的畸形数据，缺乏相应的探讨。例如，在谱分析这一块，虽然详细介绍了FFT，但对于如何通过加窗函数来缓解频谱泄漏、如何有效选择窗函数类型以平衡主瓣宽度和旁瓣衰减等工程实践中的关键点，介绍得不够详尽。我希望未来再版时，能增加一些“工程视角”的章节，将课堂知识与实际工程中的权衡取舍（Trade-offs）更紧密地结合起来。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我首先注意到它在结构上的布局非常清晰，章节之间的逻辑衔接非常顺畅，这一点非常符合我个人的阅读习惯。作者似乎非常擅长梳理复杂的知识体系，把原本庞杂的数字信号处理概念，层层剥开，由浅入深地进行阐述。比如，在讲解Z变换和离散时间系统响应时，作者用了一种递进的方式，先建立直观感受，再引入数学工具，最后通过实例来验证。这种教学方法，对于自学或者基础不太扎实的读者来说，简直是福音。然而，我个人在学习过程中发现，虽然理论讲得透彻，但实验指导的部分似乎略显单薄。我期待的“学习指导”不仅仅是告诉我“做什么”，更重要的是“为什么这么做”以及“结果意味着什么”。例如，在设计一个IIR滤波器时，书中给出了设计步骤，但对于如何根据实际信号的频谱特性去选择合适的原型滤波器（巴特沃斯、切比雪夫还是椭圆滤波器），以及不同选择对相位和群延迟的影响，书中讨论得还不够深入和具体。如果能在实验章节加入更多对比性的分析和调试技巧的分享，这本书的实用价值将得到极大的提升，真正体现出它在“应用”层面的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量是相当可靠的，纸张的质感也很好，长时间阅读下来眼睛的疲劳感相对较低。从内容结构上看，它在基础理论的构建上花费了巨大的心力，确保读者对离散时间信号与系统的基本数学描述有深刻的理解。特别是关于卷积和差分方程的章节，处理得非常细致入微。然而，作为一本侧重于“实验与学习指导”的教材，我感到它在面向“应用型”人才培养这一点上，仍有提升空间。我期望的“实验指导”不仅是算法的实现，更是对信号处理流程的整体把握。比如，在进行实际的音频处理实验时，如何设置正确的采样率、如何处理ADC/DAC的接口问题、如何进行实时的浮点运算优化等实际操作层面的知识，书中提及甚少。这些是决定一个DSP工程师能否顺利将理论转化为产品的关键环节。我更期待看到一些关于嵌入式DSP平台（如DSP芯片或FPGA）编程范式的介绍，哪怕只是一个概览性的章节，都能极大地拓宽本书的应用视野，真正对得起“应用型特色规划教材”的定位。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，这本书的理论深度毋庸置疑，它几乎涵盖了数字信号处理领域所有主流的理论分支，从采样定理到现代谱估计都有涉猎。内容详实到，很多我原本需要去查阅其他专业文献才能理解的概念，在这本书里都能找到清晰的解释。这一点必须给予高度评价。但正是这种追求“大全”的倾向，使得它在作为一本“学习指导”时，显得有些难以驾驭。对于初次接触DSP的读者而言，信息的密度过高，很容易产生“学而不精”的疲惫感。我个人认为，一本好的学习指导应该像一位耐心的导师，知道什么时候该停下来，让学生消化一下，并通过动手操作来巩固。这本书更像是一部权威的参考百科全书，知识点是完备的，但缺乏必要的“脚手架”来支撑初学者的攀登。如果能将不同难度级别的学习路径清晰标识出来，或者为每个关键章节设计一个与主流软硬件平台紧密结合的、可立即上手的综合性实验项目，我想它的学习体验会大幅提升。

评分☆☆☆☆☆

这本厚重的教材，拿到手里沉甸甸的，光是书脊上的那句“高等学校应用型特色规划教材”就让人心中一动，期待着它能真正对接实际应用。我当初选这本书，就是冲着这个“应用型”去的，毕竟理论学得再扎实，如果不能在实际中解决问题，那终究是空中楼阁。书本的装帧设计很朴实，没有花里胡哨的封面，内容排版也比较紧凑，可以看出编者是想在有限的篇幅内塞进尽可能多的干货。不过，初翻几页，感觉理论推导部分还是用了不少篇幅，虽然对理解原理至关重要，但对于我这种更倾向于动手实践的读者来说，总觉得需要更直观的例子来过渡一下。比如，某些傅里叶变换的性质证明，虽然严谨，但对于初学者而言，如果能立刻配上一个简单的滤波器设计案例作为铺垫，或许能更好地激发学习兴趣。我希望这本书能更多地体现在“实验”二字上，不仅仅是给出算法，更要给出如何在主流工具（比如MATLAB或Python）中实现这些算法的详细步骤和代码片段。总体而言，它为我打下了一个坚实的理论基础，只是在“应用”的广度和深度上，我还希望能看到更多令人眼前一亮的模块，真正体现出其“特色规划”的价值。