數字信號處理：原理、算法與應用(第3版 影印版)——國外經典計算機科學教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美伯卡斯，美拉卡斯 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
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齣版社： 中國電力齣版社

ISBN：9787508324999

商品編碼：29717813041

包裝：平裝

齣版時間：2004-09-01

基本信息

書名:數字信號處理：原理、算法與應用(第3版 影印版)——國外經典計算機科學教材

定價：89.00元

售價：60.5元,便宜28.5元,摺扣67

作者:(美)伯卡斯,(美)拉卡斯

齣版社：中國電力齣版社

齣版日期：2004-09-01

ISBN：9787508324999

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版次：1

裝幀：平裝

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編輯推薦

本書是作者在總結針對本科生和研究生階段的數字信號處理教學經驗的基礎上形成的。本書針對電子工程、計算機工程和計算機科學專業的學生介紹瞭離散時間信號、係統和現代信號處理算法的基本原理及其應用，重點集中於數字信號處理係統的分析和設計以及計算機實現。全書內容的編排既側重於理論又深入實際應用，且每章後都有許多精心設計的習題來幫助讀者掌握所學知識。

內容提要

為瞭給讀者在理論和實踐應用之間進行閤理的平衡，本書嚴謹地介紹瞭現代數字信號處理的基本概念和技術，並介紹瞭相關的算法和應用。本書涵蓋瞭綫性離散時間係統分析的時域和頻域方法，還涉及瞭諸如采樣、數字濾波器設計、濾波器實現、去捲積、插值、狀態矢量空間方法、頻譜分析等相關主題的內容。本書不僅要求對諸多示例、練習的理解，而且更強調對數字信號算法進行軟件實現的實踐環節。
本書特點：
·覆蓋離散傅立葉變換（DFT）和快速傅立葉變換（FFT）算法，並對其進行瞭更加閤理清晰的重組——介紹DFT，並在闡明傅立葉分析後描述其快速計算
·描述模擬信號模數轉換中涉及的運算和技術
·在時域研究綫性時不變離散時間係統和離散時間信號的特性
·考慮雙邊z變換和單邊z變換，並描述瞭求z反變換的方法
·在頻域分析信號與係統，給齣連續時間信號與離散時間信號的傅立葉級數與傅立葉變換
·實現無限衝激響應（IIR）與有限衝激響應（FIR）係統的結構形式，包括直接型、級聯型、並聯型、格型和格梯型
·采樣頻率轉換基礎與多采樣率轉換係統
·功率譜估計的詳細測試，並討論瞭非參數方法、基於模型的方法和基於特徵分解的方法，包括MUSIC算法和ESPRIT算法
·全書囊括瞭許多實例，並提供大約500個可解決的問題
本書既適閤作為本科生學習離散係統和數字信號處理課程的教材，又適閤研究生一年級學習數字信號處理課程時作為教材使用。

目錄

PREFACE
1 INTRODUCTION
1.1 Signals,Systems,and Signal Processing
1.1.1 Basic Elements of a Digital Signal Processing System
1.1.2 Advantages of Digital over Analog Signal Processing
1.2 Classification of Signals
1.2.1 Multichannel and Multidimensional Signals
1.2.2 Continuous-Time Versus Discrete-Time Signals
1.2.3 Continuous-Valued Versus Discrete-Valued Signals
1.2.4 Deterministic Versus Random Signals
1.3 The Concept of Frequency in Continuous-Time and Discrete-Time Signals
1.3.1 Continuous-Time Sinusoidal Signals
1.3.2 Discrete-Time Sinusoidal Signals
1.3.3 Harmonically Related Complex Exponentials
1.4 Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Conversion
1.4.1 Sampling of Analog Signals
1.4.2 The Sampling Theorem
1.4.3 Quantization of Continuous-Amplitude Signals
1.4.4 Quantization of Sinusoidal Signals
1.4.5 Coding of Quantized Samples
1.4.6 Digital-to-Analog Conversion
1.4.7 Analysis of Digital Signals and Systems Versus Discrete-Time Signals and Systems
1.5 Summary and References
Problems
2 DISCRETE-TIME SIGNALS AND SYSTEMS
2.1 Discrete-Time Signals
……
2.2 Discrete-Time Systems
2.3 Analysis of Discrete-Time Linear Time-Invariant Systems
2.4 Discrete-Time Systems Described by Difference Equations
2.5 Implementation of Discrete-Time Systems
2.6 Correlation of Discrete-Time Signals
2.7 Summary andReferences
Problems
3 THE Z-TRANSFORM AND ITS APPLICATION TO THEANALYSIS OF LTlSYSTEMS
3.1 The z-Transform
3.2 Properties o fthe z-Transform
3.3 Rational z-Transforms
3.4 Inversion of the z-Transform
3.5 The One-sided z-Transform
3.6 Analysis of Linear Time-Invariant Systems in the z-Domain
3.7 Summary and References
Problems
4 FREQUENCY ANALYSIS OF SIGNALS AND SYSTEMS
4.1 Frequency Analysis of Continuous-Time Signals
4.2 Frequency Analysis of Discrete-Time Signals
4.3 Properties of the Fourier Transform for Discrete-Time Signals
4.4 Frequency-Domain Characteristics of Linear Time-Invariant Systems
4.5 Linear Time-Invariant Systems as Frequency-Selective Filters
4.6 Inverse Systems and Deconvolution
Problems
5 THE DISCRETE FOURIER TRANSFORM:ITS PROPERTIES AND APPLICATIONS
5.1 Frequency Domain Sampling:The Discrete Fourier Transform
5.2 Properties of the DFT
5.3 Linear Filtering Methods Basedon the DFT
5.4 Frequency Analysis of Signals Using the DFT
5.5 Summary and References
Problems
6 EFFICIENT PUTATION OF THE DFT:FAST FOURIER TRANSFORM ALGORITHMS
6.1 Efficient Computation of the DFT:FFT Algorithms
6.2 Applications of FFT Algorithms
6.3 A Linear Filtering Approach to Computation of the DFT
6.4 Quantization Effects in the Computation ofthe DFT
6.5 Summary and References
Problems
7 IMPLEMENTATION OF DISCRETE-TIME SYSTEMS
7.1 Structures for the Realization of Discrete-Time Systems
7.2 Structures for FIR Systems
7.3 Structures for IIR Systems
7.4 State-Space System Analysis and Structures
7.5 Representation of Numbers
7.6 Quantization of Filter Coefficients
7.7 Round-Off Effects in Digital Filters
7.8 Summary and References
Problems
8 DESIGN OF DIGITAL FILTERS
8.1 General Considerations
8.2 Design of FIR Filters
8.3 Design of IIR Filters From Analog Filters
8.4 Frequency Transformations
8.5 Design of Digital Filters Based on Least-Squares Method
8.6 Summary and References
Problems
9 SAMPLING AND RECONSTRUCTION OF SIGNALS
9.1 Sampling of Bandpass Signals
9.2 Analog-to-Digital ConverSion
9.3 Digital-to-Analog Conversion
9.4 Summary and References
Problems
10 MULTIRATE DIGITAL SIGNAL PROCESSING
10.1 Introduction
10.2 Decimation by a Factor D
10.3 Interpolation by a Factor I
10.4 Sampling Rate Conversion by a Rational Factor I/D
10.5 Filter Design and Implementation for Sampling-Rate Conversion
10.6 Multistage Implementation of Sampling-Rate Conversion
10.7 Sampling-Rate Conversion of Bandpass Signals
10.8 Sampling-Rate Conversion by an Arbitrary Factor
10.9 Applications of Multirate Signal Processing
10.10 Summary and References
Problems
11 LINEAR PREDICTION AND OPTIMUM LINEAR FILTERS
11.1 Innovations Representation of a Stationary Random Process
11.2 Forward and Backward Linear Prediction
11.3 Solution of the Normal Equations
11.4 Properties of the Linear Prediction-Error Filters
11.5 AR Lattice and ARMA Lattice-Ladder Filters
11.6 Wiener Filters for Filtering and Prediction
11.7 Summary and References
Problems
12 POWER SPECTRUM ESTIMATION
12.1 Estimation of Spectra from Finite-Duration Observations of Signals
12.2 Nonparametric Methods for Power Spectrum Estimation
12.3 Parametric Methods for Power Spectrum Estimation
12.4 Minimum Variance Spectral Estimation
12.5 Eigenanalysis Algorithms for Spectrum Estimation
12.6 Summary and References
Problems
A RANDOM SIGNALS,CORRELATION FUNCTIONS,AND POWER SPECTRA
B RANDOM NUMBER GENERATORS
C TABLES OF TRANSITION COEFFICIENTS FOR THE DESIGN OF LINEAR-PHASEFIRFILTERS
D LIST OF MATLAB FUNCTIONS
REFERENCES AND BIBLIOGRAPHYR1
INDEX

作者介紹

John G.Proakis長期擔任美國東北大學的電氣工程教授，並擔任該校電氣與計算機工程係主任之職達14年之久。他分彆從麻省理工學院和哈佛大學獲得瞭碩士和博士學位。Proakis教授是眾多成功教材的作者，其教材在世界上具有相當的影響力。

文摘

序言

《數字信號處理：原理、算法與應用（第3版）》—— 嚴謹求實的信號處理學習指南 對於任何在電子工程、通信工程、計算機科學、控製理論以及相關交叉領域深耕的學子與研究者而言，深入理解數字信號處理（DSP）的精髓是至關重要的。它如同構建現代科技大廈的基石，滲透於我們日常生活的方方麵麵，從手機通信、音頻視頻編解碼，到醫療成像、自動駕駛，無不依賴於高效精準的數字信號處理技術。本版《數字信號處理：原理、算法與應用（第3版）》正是這樣一本集理論深度、算法實用性和應用廣度於一體的經典著作，旨在為讀者構建紮實的DSP知識體係，指引其探索信號處理的廣闊天地。 本書不同於市麵上充斥著浮光掠影式介紹的教材，它以一種嚴謹求實的態度，深入淺齣地剖析瞭數字信號處理的核心概念和關鍵技術。全書結構清晰，邏輯嚴密，從最基礎的離散時間信號和係統入手，層層遞進，逐步引入傅裏葉分析、Z變換、濾波器設計等核心理論，並在此基礎上延展至更加高級和實用的算法與應用。編者不僅注重理論的梳理，更強調算法的推導與實現，以及這些算法如何在實際工程問題中發揮作用，力求讓讀者在掌握抽象概念的同時，也能獲得解決實際問題的能力。 核心理論的深度解析：構建堅實的理論基石 數字信號處理的魅力在於其強大的數學理論支撐。本書在理論部分的闡述上，力求做到透徹且全麵。 離散時間信號與係統： 作為DSP的起點，本書首先對離散時間信號的定義、分類（如周期信號、偶/奇信號、指數信號等）以及基本的信號運算進行瞭詳盡的介紹。在此基礎上，深入探討瞭離散時間係統的概念，包括綫性時不變（LTI）係統、因果性、穩定性等關鍵特性。特彆地，本書對LTI係統的捲積運算進行瞭深入分析，這是理解係統響應和設計濾波器不可或缺的基礎。通過一係列嚴謹的推導和直觀的解釋，讀者能夠深刻理解信號與係統之間的相互作用。 傅裏葉分析： 傅裏葉分析無疑是數字信號處理的靈魂。本書 devotes substantial attention to its various forms. 從離散時間傅裏葉級數（DTFS）到離散時間傅裏葉變換（DTFT），再到最常用的離散傅裏葉變換（DFT），作者逐步展現瞭信號在頻域中的特性。本書詳細闡述瞭傅裏葉變換的性質，如綫性、時移、頻移、捲積性質等，並重點講解瞭如何利用這些性質來分析和處理信號。離散傅裏葉變換（DFT）的計算方法，特彆是其高效實現——快速傅裏葉變換（FFT）算法，是本書理論部分的重頭戲。FFT算法的齣現極大地降低瞭信號處理的計算復雜度，使得許多復雜的信號處理任務得以在實時係統中實現。本書對FFT算法的各種變種，如基-2蝶形算法等，進行瞭清晰的講解，並討論瞭其計算效率和應用場景。 Z變換： Z變換是分析離散時間係統，特彆是其頻率響應和穩定性的有力工具。本書係統地介紹瞭Z變換的定義、性質，如綫性性、時移性、捲積性質、功率譜密度等。通過Z變換，可以方便地將時域中的差分方程轉化為代數方程，從而更容易分析係統的特性。本書還深入講解瞭逆Z變換的求解方法，幫助讀者將頻域中的結果轉化迴時域，理解係統的瞬態和穩態響應。Z變換在濾波器設計和係統穩定性分析中扮演著核心角色，本書對這方麵的應用進行瞭充分的論述。 濾波器設計： 濾波器是數字信號處理中最重要也是應用最廣泛的工具之一，用於從信號中提取特定頻率成分或抑製不需要的頻率成分。本書詳細介紹瞭數字濾波器的工作原理和設計方法，涵蓋瞭IIR（無限衝激響應）濾波器和FIR（有限衝激響應）濾波器兩大類。 IIR濾波器設計： 本書深入探討瞭IIR濾波器的設計方法，包括雙綫性變換法、脈衝不變法等，並通過經典的巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）、橢圓（Elliptic）等濾波器類型，展示瞭如何在設計目標（如通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶寬度）和濾波器階數之間進行權衡。 FIR濾波器設計： 對於FIR濾波器，本書重點介紹瞭窗函數法（如矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等）和頻率采樣法。FIR濾波器以其綫性相位特性和穩定性而備受青睞，本書詳細解釋瞭FIR濾波器的設計原理，並對比瞭不同窗函數對濾波器性能的影響。 實用算法的深入探討：掌握解決問題的利器 理論知識是基礎，而算法則是將理論付諸實踐的關鍵。本書在算法的介紹上，注重其數學原理、實現細節以及在實際問題中的應用。 功率譜估計： 瞭解信號的功率譜分布對於理解信號的頻率特性至關重要。本書介紹瞭多種功率譜估計方法，包括經典的周期圖法、改進的周期圖法（如Welch法），以及現代譜估計方法，如AR模型、ARMA模型等。這些方法在通信信號分析、故障診斷、生物醫學信號處理等領域有著廣泛的應用。 自適應濾波器： 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，從而在噪聲消除、迴聲消除、信道均衡等應用中錶現齣色。本書詳細介紹瞭LMS（最小均方）算法及其各種變種，如歸一化LMS算法、RNS（遞歸最小二乘）算法等，深入剖析瞭這些算法的工作原理、收斂性以及在不同應用場景下的優缺點。 多速率信號處理： 在許多通信係統和信號處理應用中，需要對不同采樣率的信號進行處理。多速率信號處理技術，包括抽取（Decimation）和插值（Interpolation），是解決這類問題的核心。本書詳細闡述瞭抽取和插值的原理，以及如何設計高效的多速率濾波器，以避免混疊和失真。 綫性預測： 綫性預測是一種重要的信號建模技術，廣泛應用於語音編碼、數據壓縮、譜估計等領域。本書介紹瞭自相關方法和協方差方法等綫性預測的求解算法，並講解瞭如何利用綫性預測來構建信號模型，預測未來的信號值。 廣泛的應用場景：連接理論與現實的橋梁 理論和算法的最終目的是為瞭解決實際問題。本書在每一章節的末尾，都會適當地結閤實際應用，展示所學知識的價值。 通信係統： 數字信號處理是現代通信係統的核心，包括調製解調、信道編碼、解碼、信號檢測等。本書所介紹的濾波器設計、FFT算法、自適應濾波器等，在無綫通信、光縴通信、衛星通信等領域都發揮著至關重要的作用。 音頻和視頻處理： MP3、AAC等音頻壓縮格式，JPEG、MPEG等視頻壓縮標準，都離不開高效的數字信號處理算法。本書中的傅裏葉分析、濾波器設計、變換編碼等概念，為理解這些技術提供瞭堅實的基礎。 生物醫學工程： 心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）等生物醫學信號的采集、濾波、特徵提取和分析，都需要依賴數字信號處理技術。本書的譜估計、自適應濾波等算法，在這些應用中具有重要的價值。 控製係統： 數字控製器將模擬控製信號轉化為離散的數字信號進行處理，其設計和性能分析也離不開數字信號處理的原理。 本書的獨特價值與學習建議 《數字信號處理：原理、算法與應用（第3版）》的獨特之處在於其理論的嚴謹性、算法的實用性以及應用的廣泛性。它並非一本“速成”教材，而是需要讀者投入時間和精力去深入研讀和思考。 紮實基礎： 務必從離散時間信號與係統開始，逐步建立起對傅裏葉分析和Z變換的深刻理解。不要急於跳過這些基礎概念，它們是後續所有知識的基石。 勤於推導： 對於書中重要的公式和算法，嘗試自己動手推導一遍，這有助於加深理解，培養獨立解決問題的能力。 動手實踐： 結閤MATLAB、Python等工具，對書中的算法進行編程實現和仿真。通過實際操作，將抽象的理論轉化為具象的理解。 聯係實際： 在學習過程中，嘗試思考這些理論和算法如何在現實世界中得到應用。例如，在聽音樂時，可以思考音頻壓縮背後的原理；在觀看視頻時，可以思考視頻編碼的實現。 深入思考： 遇到不理解的地方，不要輕易放過，可以查閱相關文獻，與其他學習者交流，或者嚮老師請教。 總而言之，《數字信號處理：原理、算法與應用（第3版）》是一本為渴望深入理解數字信號處理的讀者量身打造的經典之作。它以其全麵的內容、嚴謹的論證和實用的指導，必將成為您在信號處理領域學習、研究和實踐道路上不可或缺的良師益友。通過對本書的係統學習，您將不僅掌握數字信號處理的核心理論和關鍵算法，更能培養齣解決復雜工程問題的能力，為未來的科技創新奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格實在是過於刻闆和晦澀，簡直就像是在閱讀一份未經潤色的技術規格說明書，而不是旨在教育讀者的教材。作者似乎完全沉浸在自己構建的數學世界裏，對初學者的睏惑和認知障礙毫無同情心。每一個概念的引入都顯得倉促且缺乏必要的鋪墊，仿佛讀者已經掌握瞭所有前置知識。我不得不經常停下來，查閱好幾本輔助讀物，纔能勉強跟上作者的思路，這種“邊學邊找答案”的過程極大地拖慢瞭我的學習進度，並且嚴重打擊瞭我的學習積極性。很多關鍵的推導過程被輕描淡寫地一筆帶過，留給讀者的空白需要用大量的猜測和試錯來填補。這種教學方式，更像是對學習者智商的一種挑戰，而不是知識的有效傳遞。我更期待的是那種能引導我一步步深入的、富有人情味的講解，而不是這種高高在上的理論灌輸。

評分☆☆☆☆☆

從整體的結構邏輯來看，這本書的章節安排顯得有些散亂和突兀。某些基礎概念的講解被放置在瞭相對靠後的位置，而一些高級話題卻在沒有充分鋪墊的情況下就被拋瞭齣來，這種非綫性的知識呈現方式，極大地增加瞭學習的認知負荷。我常常需要頻繁地在不同章節之間跳轉，試圖建立起概念之間的關聯，這完全打斷瞭知識體係的自然構建過程。如果說知識學習需要遵循一個從簡單到復雜、從宏觀到微觀的流暢路徑，那麼這本書的編排更像是一張被隨意摺疊過無數次的地圖，讓人難以找到清晰的起點和方嚮。這種結構上的混亂，使得這本書的自學價值大打摺扣，因為它未能提供一個清晰、平滑的學習麯綫。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版設計簡直是一場災難，看著它就像在啃一塊又乾又硬的石頭。紙張的質量像是從舊倉庫裏翻齣來的，泛著一股揮之不去的陳舊氣味，而且油墨的暈染問題嚴重，尤其是在那些需要精細觀察的圖錶部分，簡直讓人抓狂。我花瞭大量時間試圖辨認那些模糊不清的符號和密密麻麻的文字，光是適應這種閱讀體驗就耗費瞭我巨大的心神。更彆提那封麵設計，那種上世紀八九十年代的粗糙審美，放在如今的教材市場裏，簡直是格格不入，完全提不起任何閱讀的欲望。每次拿起它，都感覺像是在進行一場艱苦卓絕的意誌力考驗，而不是知識的汲取。我甚至懷疑，這本書的印製環節是不是完全沒有經過任何質量把控，純粹是為瞭應付齣版任務而草草瞭事。對於一個追求閱讀舒適度和學習效率的讀者來說，這種硬件上的缺陷，足以讓人望而卻步。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的習題設置讓我感到一種深深的被冒犯。它們不僅量大得驚人，而且質量參差不齊，許多題目似乎隻是簡單地將公式進行瞭換個名詞的重復運算，缺乏對核心概念的深入考察和靈活應用。更要命的是，書後提供的答案往往是殘缺不全的，或者乾脆是錯誤的，這使得我們這些自學者在遇到難題時，根本無從核對自己的理解是否到位。我記得有幾道題，我花瞭足足幾個小時試圖找到一個閤理的解法，最後發現是題乾本身就存在邏輯上的漏洞。這種設計簡直是在浪費讀者的寶貴時間，讓人不禁懷疑編者在齣題和校對時，是否真的親自演算過這些題目。一個好的教材，習題應該是鞏固知識的階梯，而不是讓人迷失的迷宮。

評分☆☆☆☆☆

我個人對這本書在實際工程應用方麵的論述感到非常失望。雖然它堆砌瞭大量的理論公式和復雜的數學模型，但真正能將這些知識點與工業界當前的主流技術框架或實際項目場景連接起來的部分卻少得可憐。很多章節讀完後，我仍然無法清晰地勾勒齣“我該如何用這些知識去解決一個真實的、具體的工程問題”的藍圖。它更像是一份純粹的學術論文集，側重於展示理論的完備性，卻忽略瞭作為一本“應用”教材所應承擔的實踐指導責任。對於那些希望將理論快速轉化為生産力的工程師而言，這本書提供的連接器似乎缺失瞭，它隻是把知識點擺在那裏，卻沒能搭建起通往實際操作的橋梁。