數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋宇飛 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 實驗指導
• 高等教育
• 應用型教材
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 圖像處理
• 控製工程

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302284123

商品編碼：29717014200

包裝：平裝

齣版時間：2012-10-01

基本信息

書名：數字信號處理實驗與學習指導(高等學校應用型特色規劃教材)

定價：28.00元

作者：宋宇飛

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-10-01

ISBN：9787302284123

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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　　安排瞭基本實驗與綜閤實驗，有助於加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用。
　　係統梳理瞭數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析瞭典型例題和部分習題，方便課後的係統練習和鞏固基本知識。

內容提要

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　　本書是立足於工程應用型本科的教學實踐而編寫的數字信號處理實驗與學習指導教材。
　　《高等學校應用型特色規劃教材：數字信號處理實驗與學習指導》是主教材《數字信號處理》的教輔材料，分為實驗指導篇與學習指導篇。實驗指導篇根據數字信號處理的基本概念與原理、重要算法與應用，安排瞭基本實驗與綜閤實驗，方便學生上機練習，以加深理解數字信號處理的基本原理，並熟悉MATLAB的應用；學習指導篇貼近數字信號處理的基本知識點與理論體係，係統梳理數字信號處理的基本概念和理論綫索，並詳細分析典型例題和部分習題，方便學生進行課後的係統練習和鞏固基本知識。
　　本書可作為電子信息類本科專業的教材和其他相關專業的教學參考書，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

目錄

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實驗指導篇
章　基礎實驗
實驗一 時域離散信號的産生和基本運算
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗二 時域離散係統及係統響應
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗三 離散時間傅裏葉變換DTFT及IDTFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗四 離散傅裏葉變換DTFT及IDFT
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗五 用FFT做頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗六 時域采樣與信號的重建
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗七 頻域采樣與恢復
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗八 用脈衝響應不變法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗九 用雙綫性變換法設計IIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十 用窗函數法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
六、實驗參考
實驗十一 用頻率采樣法設計FIR數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
實驗十二 用FDATool設計數字濾波器
一、實驗目的
二、實驗原理與方法
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

第2章　綜閤實驗
綜閤實驗一 利用FFT分析信號頻率成分和功率
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗二 語音信號的采樣和頻譜分析
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告
綜閤實驗三 用譜減法實現語音增強
一、實驗目的
二、實驗原理
三、實驗內容
四、實驗預習
五、實驗報告

學習指導篇
第3章　時域離散信號與係統
3.1 本章基本要求
3.2 學習要點與公式
3.2.1 信號與係統的類型
3.2.2 典型序列的特點
3.2.3 序列的運算
3.2.4 時域離散係統
3.2.5 時域離散係統的輸入輸齣描述——綫性常係數差分方程
3.2.6 模擬信號的數字處理方法
3.3 典型例題
3.4 習題選解

第4章 時域離散信號與係統的頻域分析
4.1 本章基本要求
4.2 學習要點與公式
4.2.1 DTFT和IDTFT
4.2.2 DTFT的基本性質
……
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《信號的奧秘：從理論到實踐的探索之旅》 本書旨在帶領讀者深入理解信號的本質，揭示其在科學、工程及日常生活中的廣泛應用。我們將從最基礎的信號概念齣發，逐步深入到信號的分析、處理與生成等核心環節，並通過豐富的實例和實踐指導，幫助讀者建立紮實的理論基礎和靈活的實踐能力。無論您是初次接觸信號領域的學生，還是希望深化理解的工程師，本書都將是您不可或缺的學習夥伴。 第一章：信號的世界——認識我們周圍的波動 本章將為你開啓一個全新的認知維度，讓你理解“信號”並非抽象的概念，而是無處不在的物理現象的體現。我們將從最直觀的角度齣發，介紹不同類型的信號，包括連續時間信號和離散時間信號，它們是如何在時間和幅度上呈現齣不同的變化特性的。 連續時間信號： 想象一下流動的溪水，它的高度在任何一個瞬間都可以被測量，這就是連續時間信號的直觀寫照。我們將探討諸如正弦波、指數信號、階躍信號、衝激信號等基本信號單元，並學習如何用數學語言精確地描述它們的形態。我們會通過對聲波、光波、電信號等實際物理現象的類比，讓你深刻體會連續信號的普遍性。 離散時間信號： 當我們用數碼相機捕捉圖像，或者手機記錄音頻時，我們實際上是在處理離散時間信號。本章將解釋如何將連續信號轉化為離散信號，以及這種轉換過程中所包含的采樣原理。我們將介紹脈衝序列、單位階躍序列等基本離散信號，並闡述其與連續信號的對應關係。 周期信號與非周期信號： 音樂中的樂章、太陽的東升西落，都展現瞭周期性的規律。我們將區分周期信號和非周期信號，並深入理解周期信號的內在結構，為後續的傅裏葉分析打下基礎。 能量信號與功率信號： 信號攜帶的信息往往與能量和功率相關。本章將介紹如何通過數學方法計算信號的能量和功率，並理解這兩種特性在信號分析和通信係統中的意義。 信號的運算： 信號並非孤立存在，它們可以進行加、減、乘、除等各種運算。我們將學習如何對信號進行時移、尺度變換、翻轉等基本運算，這些運算是理解更復雜信號處理技術的基礎。 第二章：信號的透視——深入理解信號的內在構成 理解瞭信號的基本形態，接下來我們將探索如何更深入地“看透”信號，理解其蘊含的豐富信息。本章將介紹信號的分解與錶示方法，讓你掌握分析復雜信號的利器。 信號的分解： 任何一個復雜的信號，都可以被分解成一係列更簡單的基本信號的組閤。本章將介紹兩種重要的信號分解方法： 傅裏葉級數： 對於周期信號，傅裏葉級數提供瞭一種將其分解為一係列正弦和餘弦函數的強大工具。我們將詳細講解如何計算傅裏葉級數的係數，並理解其頻譜錶示的意義，即信號在不同頻率上的“成分”分布。 傅裏葉變換： 對於非周期信號，傅裏葉變換則成為分析其頻率特性的通用手段。我們將深入理解傅裏葉變換的數學原理，以及它如何將時域信號轉化為頻域信號，從而揭示信號的頻譜特性。 頻譜分析： 頻譜是信號在頻率域的“指紋”。本章將詳細解讀頻譜圖的含義，包括幅頻特性和相頻特性，以及它們如何反映信號的振幅和相位信息。通過頻譜分析，我們可以識彆信號的基頻、諧波以及其他頻率成分，這在音頻處理、通信調製解調等領域至關重要。 捲積： 信號之間的相互作用常常通過捲積運算來描述。本章將詳細講解捲積的概念、計算方法及其在信號處理中的應用，例如係統響應、濾波等。我們將通過直觀的例子，讓你理解捲積是如何將輸入信號與係統特性結閤，産生輸齣信號的。 其他信號錶示法： 除瞭傅裏葉分析，本章還將簡要介紹其他重要的信號錶示方法，如拉普拉斯變換和Z變換。拉普拉斯變換適用於連續時間係統，而Z變換則用於離散時間係統，它們在係統分析和穩定性判斷等方麵發揮著關鍵作用。 第三章：信號的淨化——濾波與降噪的藝術 現實世界中的信號往往會受到各種乾擾，産生噪聲。本章將專注於信號的淨化過程，介紹各種濾波技術，以提取有用的信號成分，抑製不必要的噪聲。 濾波器的基本概念： 過濾器就像信號的“篩子”，能夠選擇性地允許某些頻率的信號通過，而阻止其他頻率的信號。我們將介紹濾波器的基本類型，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器，並理解它們在不同應用場景下的作用。 理想濾波器與實際濾波器： 理論上的理想濾波器具有完美的頻率選擇性，但在實際中，我們隻能製造齣近似的濾波器。本章將介紹實際濾波器的設計原則和性能指標，如通帶、阻帶、過渡帶、截止頻率等。 濾波器設計方法： 我們將介紹幾種常見的濾波器設計方法，包括模擬濾波器設計和數字濾波器設計。 模擬濾波器： 瞭解巴特沃斯、切比雪夫等經典濾波器類型的特性和設計方法。 數字濾波器： 重點介紹無限衝激響應（IIR）和有限衝激響應（FIR）兩種數字濾波器結構。我們將深入講解它們的原理、設計方法（如窗函數法、頻率采樣法等），以及如何在數字信號處理係統中實現它們。 噪聲的來源與特性： 在進行濾波之前，理解噪聲的來源和特性至關重要。本章將介紹常見的噪聲類型，如高斯白噪聲、閃爍噪聲等，並分析它們對信號的影響。 降噪實例： 通過具體的實例，例如去除音頻中的嘶嘶聲、圖像中的斑點噪聲等，演示濾波技術在實際中的應用，讓你親身體驗信號淨化的過程。 第四章：信號的轉換——采樣與重建的挑戰 數字信號處理的核心在於將連續的模擬信號轉化為離散的數字信號，並在需要時將其還原。本章將深入探討采樣和信號重建的原理與技術。 采樣定理： 這是數字信號處理的基石。我們將詳細闡述奈奎斯特定理，理解采樣頻率與信號最高頻率之間的關係，以及為何必須滿足該定理纔能避免混疊。 混疊現象： 當采樣頻率不足時，原本不同頻率的信號在采樣後會相互“重疊”，産生混疊。本章將通過生動的例子解釋混疊的發生機製，並強調其對信號失真的嚴重影響。 抗混疊濾波： 為瞭避免混疊，我們需要在采樣之前對模擬信號進行預濾波。本章將介紹抗混疊濾波器的作用和設計考慮。 信號重建： 從離散的采樣點重構齣原始的連續信號，是數字信號處理的另一個重要環節。我們將介紹插值的方法，例如零階保持、一階保持以及更精密的 sinc 函數插值，並分析它們的優缺點。 模數轉換（ADC）與數模轉換（DAC）： 簡要介紹實際的模數轉換器和數模轉換器的工作原理，以及它們在信號處理流程中的位置。 第五章：係統的脈搏——理解信號處理係統 信號處理並非孤立的技術，而是通過各種係統來實現的。本章將幫助你理解各種信號處理係統的構成、特性以及分析方法。 綫性時不變（LTI）係統： 這是信號處理中最重要的一類係統。我們將深入理解LTI係統的綫性與時不變特性，以及它們如何決定係統的輸齣。 係統的衝擊響應： 係統的衝擊響應是描述LTI係統特性的“身份證”。本章將講解如何利用衝擊響應來預測係統對任意輸入信號的響應，並強調捲積在衝擊響應分析中的核心作用。 係統的頻域分析： 將係統置於頻域進行分析，能夠更清晰地揭示其頻率選擇性。本章將介紹係統的頻率響應，以及它如何影響信號通過係統的頻譜。 反饋與前饋係統： 瞭解不同係統結構，如反饋係統和前饋係統，以及它們在控製和信號處理中的應用。 數字濾波器作為係統： 將前麵介紹的數字濾波器視為一種特殊的LTI係統，分析其傳遞函數和頻率響應。 第六章：信號的創造——從理論到應用的實踐 理論的目的是為瞭實踐。本章將引導讀者將所學知識應用於實際的信號處理任務，通過具體的案例，感受信號處理的魅力。 音頻信號處理： 音頻錄製與播放： 瞭解數字音頻的基本原理，如采樣率、比特深度等。 音頻特效： 學習如何實現簡單的音頻特效，如迴聲、混響、變調等。 噪聲抑製： 應用濾波技術對實際錄製的音頻進行降噪處理。 圖像信號處理： 圖像的數字化： 理解圖像是如何由像素組成的，以及其在時域（像素位置）和頻域（紋理、邊緣）的錶示。 圖像增強： 應用濾波器來銳化圖像、平滑圖像，或增強特定區域的對比度。 圖像去噪： 針對常見的圖像噪聲，學習如何選擇和應用閤適的濾波算法。 通信係統入門： 調製與解調： 簡要介紹模擬調製（AM、FM）和數字調製（ASK、FSK）的基本原理，以及它們在信息傳輸中的作用。 基帶信號與帶通信號： 理解信號如何在不同的頻段上傳輸。 實際項目案例分析： 選擇一些具有代錶性的信號處理項目，例如簡單的通信接收機、音頻均衡器等，分析其設計思路和實現過程，幫助讀者建立完整的工程思維。 學習方法與建議： 本書在內容編排上力求循序漸進，從基本概念到復雜應用。我們建議讀者在學習過程中： 注重數學基礎： 信號處理離不開數學工具，請務必牢固掌握相關的數學知識，如復數、微積分、綫性代數等。 動手實踐： 理論知識的消化需要通過實踐來檢驗。本書提供的實踐指導將是您寶貴的資源。建議讀者利用相關的軟件工具（如MATLAB, Python的NumPy/SciPy庫等）進行編程練習，實現書中的算法和案例。 多做練習題： 每章末尾的練習題將幫助您鞏固所學內容，並檢驗您的理解程度。 查閱參考資料： 如果遇到難以理解的概念，可以查閱相關的專業書籍和在綫資源，拓展您的知識麵。 本書的最終目標是讓您能夠自信地麵對各種信號處理問題，並將其應用於您的學習和工作中。願您在這段探索信號奧秘的旅程中，收獲滿滿，學有所成！

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常學術化，用詞精準，邏輯鏈條無可挑剔，讀起來有一種嚴謹的美感。對於已經有一定基礎，想把知識體係完善、查漏補缺的人來說，這本書無疑是一本極好的參考手冊。書中的例題和習題設置也很有代錶性，它們往往緊扣核心概念，能夠有效檢驗讀者對所學內容的掌握程度。然而，當我試圖將這些知識應用到我目前接觸的真實項目中時，我感到瞭一絲脫節。項目中的信號往往是帶有噪聲、非綫性的，並且對實時性有嚴格要求。書中介紹的算法多是基於理想情況下的推導，對於如何在有限的計算資源下進行優化，或者如何處理實際采集到的畸形數據，缺乏相應的探討。例如，在譜分析這一塊，雖然詳細介紹瞭FFT，但對於如何通過加窗函數來緩解頻譜泄漏、如何有效選擇窗函數類型以平衡主瓣寬度和旁瓣衰減等工程實踐中的關鍵點，介紹得不夠詳盡。我希望未來再版時，能增加一些“工程視角”的章節，將課堂知識與實際工程中的權衡取捨（Trade-offs）更緊密地結閤起來。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的理論深度毋庸置疑，它幾乎涵蓋瞭數字信號處理領域所有主流的理論分支，從采樣定理到現代譜估計都有涉獵。內容詳實到，很多我原本需要去查閱其他專業文獻纔能理解的概念，在這本書裏都能找到清晰的解釋。這一點必須給予高度評價。但正是這種追求“大全”的傾嚮，使得它在作為一本“學習指導”時，顯得有些難以駕馭。對於初次接觸DSP的讀者而言，信息的密度過高，很容易産生“學而不精”的疲憊感。我個人認為，一本好的學習指導應該像一位耐心的導師，知道什麼時候該停下來，讓學生消化一下，並通過動手操作來鞏固。這本書更像是一部權威的參考百科全書，知識點是完備的，但缺乏必要的“腳手架”來支撐初學者的攀登。如果能將不同難度級彆的學習路徑清晰標識齣來，或者為每個關鍵章節設計一個與主流軟硬件平颱緊密結閤的、可立即上手的綜閤性實驗項目，我想它的學習體驗會大幅提升。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量是相當可靠的，紙張的質感也很好，長時間閱讀下來眼睛的疲勞感相對較低。從內容結構上看，它在基礎理論的構建上花費瞭巨大的心力，確保讀者對離散時間信號與係統的基本數學描述有深刻的理解。特彆是關於捲積和差分方程的章節，處理得非常細緻入微。然而，作為一本側重於“實驗與學習指導”的教材，我感到它在麵嚮“應用型”人纔培養這一點上，仍有提升空間。我期望的“實驗指導”不僅是算法的實現，更是對信號處理流程的整體把握。比如，在進行實際的音頻處理實驗時，如何設置正確的采樣率、如何處理ADC/DAC的接口問題、如何進行實時的浮點運算優化等實際操作層麵的知識，書中提及甚少。這些是決定一個DSP工程師能否順利將理論轉化為産品的關鍵環節。我更期待看到一些關於嵌入式DSP平颱（如DSP芯片或FPGA）編程範式的介紹，哪怕隻是一個概覽性的章節，都能極大地拓寬本書的應用視野，真正對得起“應用型特色規劃教材”的定位。

評分☆☆☆☆☆

這本厚重的教材，拿到手裏沉甸甸的，光是書脊上的那句“高等學校應用型特色規劃教材”就讓人心中一動，期待著它能真正對接實際應用。我當初選這本書，就是衝著這個“應用型”去的，畢竟理論學得再紮實，如果不能在實際中解決問題，那終究是空中樓閣。書本的裝幀設計很樸實，沒有花裏鬍哨的封麵，內容排版也比較緊湊，可以看齣編者是想在有限的篇幅內塞進盡可能多的乾貨。不過，初翻幾頁，感覺理論推導部分還是用瞭不少篇幅，雖然對理解原理至關重要，但對於我這種更傾嚮於動手實踐的讀者來說，總覺得需要更直觀的例子來過渡一下。比如，某些傅裏葉變換的性質證明，雖然嚴謹，但對於初學者而言，如果能立刻配上一個簡單的濾波器設計案例作為鋪墊，或許能更好地激發學習興趣。我希望這本書能更多地體現在“實驗”二字上，不僅僅是給齣算法，更要給齣如何在主流工具（比如MATLAB或Python）中實現這些算法的詳細步驟和代碼片段。總體而言，它為我打下瞭一個堅實的理論基礎，隻是在“應用”的廣度和深度上，我還希望能看到更多令人眼前一亮的模塊，真正體現齣其“特色規劃”的價值。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書後，我首先注意到它在結構上的布局非常清晰，章節之間的邏輯銜接非常順暢，這一點非常符閤我個人的閱讀習慣。作者似乎非常擅長梳理復雜的知識體係，把原本龐雜的數字信號處理概念，層層剝開，由淺入深地進行闡述。比如，在講解Z變換和離散時間係統響應時，作者用瞭一種遞進的方式，先建立直觀感受，再引入數學工具，最後通過實例來驗證。這種教學方法，對於自學或者基礎不太紮實的讀者來說，簡直是福音。然而，我個人在學習過程中發現，雖然理論講得透徹，但實驗指導的部分似乎略顯單薄。我期待的“學習指導”不僅僅是告訴我“做什麼”，更重要的是“為什麼這麼做”以及“結果意味著什麼”。例如，在設計一個IIR濾波器時，書中給齣瞭設計步驟，但對於如何根據實際信號的頻譜特性去選擇閤適的原型濾波器（巴特沃斯、切比雪夫還是橢圓濾波器），以及不同選擇對相位和群延遲的影響，書中討論得還不夠深入和具體。如果能在實驗章節加入更多對比性的分析和調試技巧的分享，這本書的實用價值將得到極大的提升，真正體現齣它在“應用”層麵的指導意義。