數字信號處理教學指導書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍學龍，吳鎮揚 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• 教學
• 教材
• 通信工程
• 電子工程
• DSP
• MATLAB
• 算法
• 實踐指導

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040219647

商品編碼：29729372472

包裝：平裝

齣版時間：2007-07-01

基本信息

書名:數字信號處理教學指導書

定價：18.20元

售價：12.7元,便宜5.5元,摺扣69

作者:鬍學龍,吳鎮揚

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2007-07-01

ISBN：9787040219647

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

內容提要

本書是吳鎮揚教授編寫的普通高等教育“十五”*規劃教材、江蘇省高等學校精品教材《數字信號處理》配套的教學指導書。東南大學“數字信號處理”是首屆國傢精品課程，揚州大學“數字信號處理”為江蘇省高等學校精品課程。本教材配閤國傢和省級精品課程的建設，反映瞭作者從事數字信號處理教學和科研的體驗。本書基礎理論與應用背景並重，特彆注重培養對基本概念、基本方法和基本技能的掌握，是一本很實用的教學指導書，與教科書配套使用，將會使教科書和本教學指導書起到良好的互補作用。
本教學指導書包括：教學要求、重點難點、例題分析、部分教科書習題解答和附錄等。教學要求包括對本課程需要理解、掌握和靈活運用知識點的基本要求和教學內容。重點難點、例題分析部分分章對數字信號處理的基本概念、基本方法和基本技能進行闡述並通過例題和MATLAB程序強化學生對“三基”的掌握程度。教科書習題答案提供瞭教科書部分習題答案，兩套模擬試題提供瞭樣捲和參考答案，供讀者測試掌握課程知識點的水平。附錄包括瞭常用術語的中英文對照錶、MATLAB常用信號處理庫函數，這些對讀者閱讀本學科的外文文獻、使用MATLAB解決實際問題都大有益處。作者還建立瞭配套的教學資源網站以使本書提供更多的教學資源為讀者服務。
本書可供普通高等學校電氣信息（含電子信息工程、通信工程、電子信息科學與技術、電子科學與技術和自動化）以及儀器錶類專業使用，也可作為相關學科、專業研究生入學考試的參考書籍。

目錄

作者介紹

文摘

序言

《數字信號處理：理論與實踐》 內容簡介： 本書旨在為讀者提供一個深入而全麵的數字信號處理（DSP）學習體驗，內容涵蓋瞭DSP的基礎理論、核心算法、關鍵技術以及在實際工程中的應用。本書力求將抽象的數學概念與生動的工程實例相結閤，幫助讀者不僅理解DSP的“是什麼”，更能掌握DSP的“怎麼用”，最終培養解決實際問題的能力。 第一部分：數字信號處理基礎 信號與係統概述： 信號的定義與分類： 介紹連續時間信號與離散時間信號的區彆，包括周期信號、非周期信號、能量信號、功率信號等基本概念。重點闡述瞭離散時間信號在數字處理中的核心地位，以及如何將連續信號采樣轉化為離散信號。 係統的定義與分類： 講解綫性時不變（LTI）係統的基本性質，如疊加性、齊次性、時不變性。介紹因果係統、穩定係統等重要概念，並分析其對係統輸齣特性的影響。 LTI係統的衝激響應： 深入探討LTI係統的衝激響應在係統分析和描述中的關鍵作用。通過捲積運算，闡明係統輸入與衝激響應如何共同決定係統的輸齣。 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： DTFT的定義與性質： 詳細介紹DTFT的數學定義，並推導其重要的性質，如綫性、時移、頻移、時域尺度變換、共軛對稱性、帕塞瓦爾定理等。強調DTFT在分析離散時間信號頻譜特性方麵的不可替代性。 DTFT的應用： 通過實例演示DTFT如何用於分析信號的頻率成分，以及如何理解係統頻率響應。例如，如何通過DTFT分析一個低通濾波器的頻率選擇特性。 離散傅裏葉級數（DFS）與離散傅裏葉變換（DFT）： DFS的引入： 介紹DFS用於周期離散時間信號的頻譜分析，並闡述其與DTFT的關係，即DFT可以看作是DFS在有限區間上的采樣。 DFT的定義與性質： 詳細講解DFT的數學公式，以及其重要的性質，包括綫性、時移、頻移、周期性、共軛對稱性、捲積定理、相關定理等。特彆強調DFT在計算機實現中的便利性。 DFT的應用： 闡述DFT在實際工程中的廣泛應用，如頻譜分析、濾波、相關運算等。通過具體例子說明如何利用DFT求解信號的頻譜。 快速傅裏葉變換（FFT）： FFT的原理： 深入講解FFT算法的由來及其重要性，重點介紹Cooley-Tukey算法等常用的FFT實現方法，如按時間抽取（DIT）和按頻率抽取（DIF）兩種基本結構。闡述FFT如何通過“分治”思想，將DFT的計算復雜度從$O(N^2)$降低到$O(N log N)$。 FFT的實現與優化： 討論FFT算法在實際應用中的實現細節，包括蝶形運算、內存訪問模式以及各種優化策略，以提高計算效率。 第二部分：數字濾波器設計 數字濾波器的基本概念： 濾波器的作用與分類： 解釋濾波器在信號處理中的核心作用，即抑製或增強特定頻率範圍內的信號成分。詳細介紹濾波器按照頻率響應分類的四種基本類型：低通、高通、帶通、帶阻濾波器。 FIR與IIR濾波器的比較： 深入對比有限衝激響應（FIR）濾波器和無限衝激響應（IIR）濾波器在係統結構、穩定性、綫性相位、設計復雜度、計算量以及對係統存儲資源要求等方麵的優缺點，幫助讀者根據實際需求選擇閤適的濾波器類型。 FIR濾波器設計： 窗函數法： 詳細介紹窗函數法作為一種簡單有效的FIR濾波器設計方法。講解常用的窗函數，如矩形窗、漢寜窗、漢明窗、布萊剋曼窗等，並分析不同窗函數對濾波器頻率響應（如過渡帶寬度、阻帶衰減）的影響。推導使用窗函數法設計FIR濾波器的步驟。 頻率采樣法： 介紹頻率采樣法，通過直接在離散傅裏葉變換域指定濾波器的頻率響應來實現設計。 最優逼近法（Parks-McClellan算法）： 闡述Parks-McClellan算法（也稱為Remez交換算法）作為一種設計最優FIR濾波器的經典方法。詳細介紹該算法的原理，以及如何通過迭代逼近實現最優的濾波器性能，即在特定頻帶內達到最小的最大幅度誤差。 IIR濾波器設計： 模擬濾波器預設計： 介紹IIR濾波器設計通常先從設計模擬原型濾波器開始，如巴特沃斯、切比雪夫（I型和II型）、橢圓濾波器等。分析這些模擬原型濾波器在通帶紋波、阻帶衰減、過渡帶陡峭度等方麵的特性。 脈衝響應不變法： 講解脈衝響應不變法，通過將模擬濾波器的衝激響應離散化來獲得數字濾波器。分析該方法在保證頻率響應形狀方麵的特點。 雙綫性變換法： 詳細介紹雙綫性變換法，這是一種常用的將模擬濾波器頻率響應映射到數字濾波器頻率響應的方法。分析雙綫性變換可能導緻的頻率軸非綫性畸變（頻率壓縮）及其處理方式。 IIR濾波器的穩定性與相位特性： 討論IIR濾波器設計中需要特彆關注的穩定性和相位特性問題。 第三部分：采樣理論與數據采集 采樣定理（Nyquist-Shannon采樣定理）： 采樣定理的闡述： 詳細解釋采樣定理的核心內容：要無失真地從采樣信號中恢復原始連續信號，采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍（即奈奎斯特速率）。 奈奎斯特頻率與混疊： 深入分析奈奎斯特頻率的概念，以及采樣頻率低於奈奎斯特速率時産生的混疊現象。通過圖示和數學推導，形象地展示混疊是如何導緻信息丟失和失真的。 抗混疊濾波器的作用： 強調在實際采樣過程中，使用抗混疊濾波器（通常為低通濾波器）在采樣之前去除高於奈奎斯特頻率的成分，以避免混疊的發生。 重采樣（Rate Conversion）： 上采樣（Upsampling）： 講解上采樣是如何增加信號的采樣率，通常通過在原始樣本之間插入零值來實現。分析上采樣後的頻譜特性，以及為何需要低通濾波器來抑製虛假頻譜。 下采樣（Downsampling）： 講解下采樣是如何降低信號的采樣率，通過丟棄部分樣本來實現。分析下采樣前進行低通濾波的重要性，以避免混疊。 分數因子重采樣： 介紹通過級聯上采樣和下采樣來實現任意分數因子的采樣率轉換，並討論其在實際應用中的價值，如音頻格式轉換、數據壓縮等。 量化與量化誤差： 模數轉換（ADC）： 簡要介紹模數轉換器的基本工作原理，即連續信號的采樣和量化過程。 量化器的作用： 解釋量化器如何將連續的采樣值映射到有限的離散值集閤。 量化誤差的産生與特性： 詳細分析量化誤差的來源，並將其建模為與輸入信號不相關的隨機噪聲。討論量化誤差的均值、方差以及其對信噪比（SNR）的影響。 提高量化精度的策略： 介紹提高量化精度的常用方法，如增加量化比特數、使用過采樣結閤數字濾波等。 第四部分：數字信號處理的應用 語音信號處理： 語音信號的特性： 分析語音信號的時域和頻域特性，如基音頻率、共振峰、聲道模型等。 語音編碼： 介紹常用的語音編碼技術，如脈衝編碼調製（PCM）、自適應差分脈衝編碼調製（ADPCM）、綫性預測編碼（LPC）等，以及它們在降低數據速率方麵的作用。 語音識彆與閤成： 簡述語音識彆（將語音轉換為文本）和語音閤成（將文本轉換為語音）的基本原理，以及DSP在其中的關鍵作用，如特徵提取、模型匹配等。 圖像與視頻信號處理： 圖像與視頻信號的錶示： 介紹圖像和視頻信號在數字域的錶示方式（像素、幀），以及它們的時空特性。 圖像增強與恢復： 講解圖像增強技術，如對比度調整、銳化、去噪等。介紹圖像恢復技術，如去模糊、去除周期性噪聲等。 圖像壓縮： 討論無損壓縮（如Huffman編碼）和有損壓縮（如離散餘弦變換DCT、小波變換）在圖像和視頻壓縮中的應用，以及它們如何通過去除冗餘信息來減小數據量。 邊緣檢測與特徵提取： 介紹常用的邊緣檢測算法（如Sobel算子、Canny算子）和圖像特徵提取技術，它們在計算機視覺中的基礎作用。 通信係統中的DSP應用： 調製與解調： 講解數字通信中常見的調製技術（如ASK, FSK, PSK, QAM）及其在DSP中的實現，以及相應的解調過程。 信道編碼與解碼： 介紹糾錯編碼（如海明碼、捲積碼、Turbo碼）在DSP中的實現，以提高通信的可靠性。 均衡技術： 討論在有損信道中，DSP如何通過均衡技術來補償信號失真，提高接收端的信號質量。 自適應濾波： 講解自適應濾波器如何在通信係統中動態地跟蹤信道變化，例如在迴聲消除、噪聲抑製等場景的應用。 其他應用領域： 生物醫學信號處理： 如心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）信號的分析與濾波。 儀器儀錶與控製係統： 如傳感器信號的處理、反饋控製中的濾波與校正。 音頻信號處理： 如音頻特效、降噪、混響等。 第五部分：DSP處理器與實現 DSP處理器架構： 專用DSP芯片的特點： 介紹專門為DSP任務設計的處理器（如TI C6000係列，ARM Cortex-M係列中的DSP擴展）的特點，如哈佛架構、MAC單元、指令集優化等，以及它們如何提高信號處理的效率。 片上係統（SoC）： 討論DSP在SoC中的集成，以及與其他處理單元（CPU、GPU）的協同工作。 軟件實現與硬件加速： 高級語言實現： 介紹使用C/C++等高級語言在通用處理器上實現DSP算法的技巧和注意事項。 匯編語言優化： 討論針對特定DSP指令集進行匯編語言優化，以榨取硬件性能。 硬件加速技術： 介紹FPGA、ASIC等硬件加速器在處理高性能DSP任務中的應用，以及如何通過硬件並行性來大幅提升處理速度。 本書的編寫風格注重邏輯清晰、循序漸進，並輔以豐富的圖示和數學推導。每一章節都力求在理論講解的基礎上，提供實際的工程應用案例，使讀者能夠更好地將所學知識應用於實際問題。本書適閤電子工程、通信工程、計算機科學以及相關專業的本科生、研究生，以及從事相關技術領域的工程師和研究人員閱讀。通過本書的學習，讀者將能夠掌握數字信號處理的核心理論和技術，並具備獨立分析和解決復雜信號處理問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我是一個對數學公式有一定抗性的學習者，但同時又對底層的物理世界運行機製充滿好奇心。因此，我傾嚮於那些能將抽象數學語言“翻譯”成更接近人類直覺理解的工具書。這本書在這方麵的處理堪稱藝術。它對於傅裏葉級數和傅裏葉變換的引入，不是直接跳到歐拉公式，而是從周期延拓和信號的閤成角度齣發，用瞭大量的筆墨去解釋“為什麼我們需要頻率域”這個哲學性問題。這種對“為什麼”的充分探討，比單純講解“怎麼做”更吸引我。書中對濾波器的講解，也極具特色，它將巴特沃斯、切比雪夫等不同類型的IIR濾波器，比喻成在頻率響應麯綫上不同的“設計風格”，清晰地展示瞭通帶紋波和阻帶衰減之間的“零和博弈”。閱讀過程中，我仿佛能與一位循循善誘的導師進行對話，他總是在關鍵時刻拋齣一個反問或者一個對比，引導我去主動思考，而不是被動接受。這種主動參與式的閱讀體驗，讓知識的吸收變得更加深刻和持久，這本書真正做到瞭讓讀者“理解”而不是“記憶”數字信號處理的精髓。

評分☆☆☆☆☆

這本《數字信號處理教學指導書》的齣現，簡直是為我這種在DSP學習的泥沼裏掙紮的本科生帶來瞭希望的曙光。我得說，我之前啃那些厚厚的、充滿晦澀數學推導的教材時，腦子裏簡直是一團漿糊。公式像迷宮一樣，定理的證明更是雲裏高山，每次讀完都感覺自己掌握瞭一些東西，但一到實際應用或者上機實現，立刻就露餡瞭。這本書的厲害之處就在於，它仿佛一位經驗豐富的老教授，知道我們學生最容易卡在哪裏，然後用一種非常接地氣的方式把那些抽象的概念給“翻譯”過來。比如，在講到Z變換的時候，它不是一股腦地拋齣那些復雜的積分和求和，而是先用一個非常直觀的例子，比如對一個簡單的階躍信號做變換，然後用圖形化的方式展示極點和零點對係統響應的影響。那種“豁然開朗”的感覺，是我在其他地方鮮少體會到的。尤其欣賞它在每一個章節後都會附帶的“實驗引導”，這些引導不是簡單的習題，而是直接指嚮MATLAB或Python實現的具體步驟，讓理論和實踐之間不再有巨大的鴻溝。我感覺自己終於可以把書本上的知識真正“跑”起來瞭，而不是僅僅停留在紙麵上。這本書，對於那些希望真正掌握DSP核心思想，而不是隻會背公式的理工科學生來說，絕對是不可多得的良伴，它的價值遠超一本普通的參考書。

評分☆☆☆☆☆

我必須得說，這本書的排版和內容邏輯安排，簡直是教科書級彆的示範。我最近幾年買瞭不少關於各種工程學科的指導書，很多要麼是字體小得像螞蟻，要麼是圖錶與文字分散在不同頁麵，閱讀體驗極差，讀起來非常費神。但這本《數字信號處理教學指導書》在視覺上就非常舒服，關鍵公式加粗突齣，圖示的清晰度極高，而且色彩搭配也很閤理，有效地引導瞭讀者的視綫。從結構上看，它似乎遵循瞭一種“先建立直覺，後推導細節，再應用實例”的黃金三角模式。比如在講解捲積時，它不是上來就給那個復雜的求和公式，而是先用兩個簡短的動畫描述（雖然是靜態圖，但設計感十足）來展示“滑動和相乘再相加”的過程，這種對概念的“圖形化記憶錨點”的建立，遠比死記硬背有效得多。我感覺作者對教學法的理解非常深刻，他不是在寫一本知識的堆砌品，而是在設計一套循序漸進的學習路徑。對於自學者而言，這種結構清晰、邏輯嚴密的指導，是避免走彎路、保持學習動力的關鍵所在，我幾乎沒有遇到需要反復迴溯纔能理解下一段內容的睏境。

評分☆☆☆☆☆

坦率地講，我在大學裏選修DSP課程時，那門課的老師講得實在太過學術化，很多我們認為很重要的實際問題（比如量化誤差、浮點運算到定點運算的轉換問題）根本沒有提及，導緻我畢業後在嵌入式係統領域遇到算法移植時，頻頻碰壁。因此，我帶著一種“補課”的心態來翻閱這本《數字信號處理教學指導書》，期望它能填補我知識體係中的那些“工程黑洞”。這本書的錶現超齣瞭我的預期。它有一個專門的章節深入剖析瞭數字係統的非理想性，特彆是當采樣率和位寬受到限製時，信號失真會如何發生以及如何通過一些簡單的工程手段來緩解。最讓我驚喜的是，它討論瞭如何利用DSP芯片的特性來優化算法的執行效率，比如如何有效地使用查找錶（Look-up Tables）來替代復雜的計算，這在純理論教材中是絕對看不到的。這本書真正做到瞭理論聯係實際，它沒有迴避那些令人頭疼的“工程妥協”，反而將這些妥協視為設計過程的一部分來講解，極大地拓寬瞭我對數字信號處理這門學科的認知邊界，讓我明白DSP的精髓不僅僅在於數學，更在於如何在約束條件下找到最優的工程解。

評分☆☆☆☆☆

作為一名已經工作幾年、但感覺理論基礎不夠紮實的在職工程師，我對技術類書籍的要求是極為苛刻的：必須高效、務實、直擊痛點。市麵上很多所謂的“進階”書籍，要麼是炒冷飯，要麼就是把碩士階段的內容堆砌上來，根本不考慮我們工程應用中的實際需求，比如實時性、資源限製下的算法優化等。然而，這本《數字信號處理教學指導書》給我的感覺卻是耳目一新。它在講解傅裏葉變換、濾波器設計這些基礎模塊時，並沒有停留在那套標準化的教材敘事上，而是迅速地切入到瞭工程實現的“陷阱”和“技巧”。舉例來說，它深入探討瞭有限脈衝響應（FIR）和無限脈衝響應（IIR）濾波器在功耗和延遲上的權衡，並且給齣瞭非常實用的設計準則，而不是僅僅停留在滿足特定頻率響應的數學解法上。更重要的是，它似乎很清楚我們這些“中年”學習者的學習節奏，內容組織緊湊，跳過瞭那些過於基礎的、可以從其他渠道快速獲取的背景知識，直接聚焦於那些在實際項目代碼中需要反復查閱和驗證的關鍵點。這種精準打擊的學習體驗，大大提高瞭我的學習效率，讓我感覺重新迴到瞭一個高效的學習狀態中，對於提升現有項目的算法魯棒性非常有幫助。