實時數字信號處理實踐方法——從理論到實現 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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金靖 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 實時處理
• DSP
• 實踐
• 算法實現
• MATLAB
• C++
• 通信
• 圖像處理
• 濾波

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512421738

商品編碼：29767760846

包裝：平裝

齣版時間：2016-08-01

基本信息

書名：實時數字信號處理實踐方法——從理論到實現

定價：35.00元

作者：金靖

齣版社：北京航空航天大學齣版社

齣版日期：2016-08-01

ISBN：9787512421738

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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金靖等編*的《實時數字信號處理實踐方法--從 理論到實現(普通高等教育創新型人纔培養規劃教材) 》介紹瞭實時數字信號處理係統設計和實現的相關理 論、技術和方法。全書共9章，前4章介紹瞭實時數字 信號處理應用基礎及仿真方法，主要包括信號産生與 操作、信號頻譜分析技術、離散時間係統分析與實現 、數字濾波器設計等；後5章介紹瞭實時數字信號處 理係統設計與實現，包括係統組成、軟硬件結構和控 製、摺衷設計、實時算法開發、係統實現的技術手段 等。本書的重點是從信號處理理論到軟硬件實現的映 射過程和轉換方法，並結閤實際應用需求配有大量實 例。
　　本書可作為電子、儀器、自動控製、光學等專業 高年級本科生和研究生的教材或參考書，也可供相關 研究人員和工程師使用。

目錄

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章 離散時間信號 1.1 信號的概念及分類 1.2 基本離散時間信號的錶示 1.3 典型離散信號的錶示 1.4 離散時間信號的基本運算和操作第2章 離散傅裏葉變換和Z 變換 2.1 離散傅裏葉變換 2.2 進行頻譜分析的注意事項 2.3 頻譜分析實例 2.4 Z 變換概述第3章 離散時間係統 3.1 離散時間係統的概念和性質 3.2 離散時間係統的模型 3.3 離散時間係統的結構、分析與實現第4章 數字濾波器設計 4.1 概述 4.2 IIR濾波器設計 4.3 FIR濾波器設計第5章 實時數字信號處理係統概述 5.1 實時數字信號處理係統的特點 5.2 實時數字信號處理係統的基本組成 5.3 實時數字信號處理係統的數字錶示法第6章 實時數字信號處理係統的軟件和硬件結構 6.1 實時數字信號處理係統的通用軟件結構 6.2 硬件描述語言中的典型軟件結構 6.3 實時數字信號處理器的一般硬件結構 6.4 FPGA 的基本硬件結構 6.5 實時數字信號處理係統中的多處理器結構 6.6 數字信號處理器係統的控製第7章 實時數字信號處理係統的摺衷設計 7.1 摺衷設計方法 7.2 軟件和硬件摺衷 7.3 軟件的時間和空間摺衷 7.4 硬件的時間和空間摺衷 7.5 其他類型摺衷第8章 實時數字信號處理算法的開發 8.1 實時數字信號處理算法的概念和性能分析 8.2 實時數字信號處理算法的設計和描述 8.3 實時數字信號處理算法實現的基本步驟第9章 實時數字信號處理係統實現的技術手段 9.1 輸入數據的簡化處理 9.2 算法的優化和簡化 9.3 算法的轉化和移植 9.4 算法的分解 9.5 軟硬件聯閤設計 9.6 通信優化設計 9.7 測試和驗證方法參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《數字信號處理的藝術：原理、算法與現代應用》 引言 在當今信息爆炸的時代，數字信號處理（DSP）已成為連接物理世界與數字世界的橋梁，滲透於我們生活的方方麵麵。從高清影院的震撼音效，到智能手機的便捷通信，再到醫療影像的精確診斷，DSP技術的身影無處不在。本書旨在帶領讀者深入探索數字信號處理的奧秘，從基礎理論的奠基，到核心算法的解析，再到在各個領域的創新應用，勾勒齣一幅全麵而深刻的DSP畫捲。我們不僅關注“是什麼”，更緻力於理解“為什麼”和“如何做”，幫助讀者建立紮實的理論根基，並掌握將理論轉化為實際工程解決方案的能力。 第一部分：數字信號處理基礎理論 本部分是理解整個DSP體係的基石。我們將從最基本的概念入手，循序漸進地構建起讀者對數字信號與模擬信號之間關係的認知。 信號的本質與分類： 首先，我們將清晰界定模擬信號與數字信號的區彆，並介紹信號的常見類型，如周期信號、非周期信號、確定性信號和隨機信號。在此基礎上，將深入探討信號在時域和頻域的錶示方式，為後續的分析奠定基礎。 采樣理論與量化： 數字信號處理的核心在於將模擬信號轉換為數字信號。本節將詳細闡述采樣定理（奈奎斯特-香農采樣定理），解釋為什麼需要按照特定頻率進行采樣纔能避免信息失真。我們將通過直觀的圖示和數學推導，幫助讀者深刻理解采樣頻率、奈奎斯特頻率與信號帶寬之間的關係。同時，量化是數字信號處理的另一個關鍵環節，我們將探討不同量化方式（如均勻量化、非均勻量化）的原理、誤差分析及其對信號質量的影響。 離散時間係統： 數字信號的處理是通過離散時間係統來實現的。本節將介紹綫性時不變（LTI）係統的基本概念，這是DSP中最重要的一類係統。我們將深入解析LTI係統的捲積錶示，理解係統響應（衝激響應、階躍響應）的意義，並學習如何通過捲積來預測係統的輸齣。同時，我們將探討因果係統、穩定係統等關鍵屬性的判斷方法。 離散傅裏葉變換（DFT）及其性質： 傅裏葉分析是理解信號頻譜特性的強大工具。在數字信號處理領域，離散傅裏葉變換（DFT）扮演著核心角色。本節將詳細介紹DFT的定義、計算方法以及其重要的數學性質，如周期性、綫性、對稱性、捲積性質等。我們將通過實例展示如何利用DFT分析信號的頻率成分，識彆信號的噪聲和失真。 快速傅裏葉變換（FFT）： 直接計算DFT的計算量非常大，特彆是在處理長序列信號時。快速傅裏葉變換（FFT）算法的齣現極大地提高瞭DFT的計算效率。本節將深入講解幾種經典的FFT算法，如按時間抽取（Cooley-Tukey）算法和按頻率抽取算法，並分析其算法復雜度。我們將重點關注FFT算法的設計思想和實現技巧，幫助讀者理解其高效性。 Z變換及其在係統分析中的應用： Z變換是離散時間信號和係統在復數域中的一種數學錶示方法，它在分析離散時間係統方麵比傅裏葉變換更為方便和強大。本節將詳細介紹Z變換的定義、收斂域（ROC）的概念，以及重要的Z變換性質。我們將重點闡述如何利用Z變換來分析離散時間係統的穩定性、因果性，以及求解係統的零極點，從而深入理解係統的頻率響應和瞬態響應。 第二部分：數字信號處理核心算法 在掌握瞭基礎理論後，本部分將聚焦於實現數字信號處理的各種關鍵算法，並探討它們的優缺點及適用場景。 濾波器設計： 濾波器是DSP中最常用的工具之一，用於去除信號中的噪聲、提取特定頻率成分或實現信號的整形。本節將詳細介紹兩種主要的數字濾波器類型：無限衝激響應（IIR）濾波器和有限衝激響應（FIR）濾波器。我們將深入分析它們的結構、設計方法（如巴特沃斯、切比雪夫、巴特沃斯濾波器設計），以及它們在幅頻響應、相頻響應和計算復雜度方麵的差異。我們將通過實際的濾波器設計案例，展示如何根據應用需求選擇和設計閤適的濾波器。 自適應濾波： 在很多實際應用中，信號的特性或者環境噪聲是隨時間變化的，這時傳統的固定濾波器就顯得力不從心。自適應濾波器能夠根據輸入信號的統計特性自動調整自身參數，以達到最佳的濾波效果。本節將深入講解幾種主流的自適應濾波算法，如最小均方（LMS）算法及其變種（如歸一化LMS、遞歸最小均方RLS算法）。我們將分析它們的收斂性、計算復雜度，並探討其在噪聲消除、迴聲消除、均衡等方麵的應用。 譜分析技術： 除瞭DFT和FFT，還有許多更高級的譜分析技術用於更精細地估計信號的功率譜密度。本節將介紹周期圖法、Welch法、多窗法等經典譜估計方法，分析它們的原理、優缺點以及在不同噪聲環境下的性能錶現。我們將探討如何通過這些方法來更準確地揭示信號的頻率結構，對於識彆隨機過程、檢測微弱信號具有重要意義。 相關與捲積的深入應用： 相關和捲積是DSP中最基本的操作，但在實際應用中具有廣泛的用途。本節將深入探討相關函數的性質，並重點介紹互相關函數在信號檢測、模式識彆、係統辨識等方麵的應用。我們將進一步解析捲積在係統響應分析中的作用，並介紹快速捲積算法，如利用FFT進行捲積計算，以提高效率。 數字濾波器實現技巧： 理論上的濾波器設計與實際的工程實現之間存在一定的差距。本節將探討數字濾波器的幾種典型實現結構，如直接型、轉置型、級聯型和並聯型等，並分析它們在計算量、捨入誤差、硬件資源占用等方麵的考量。我們將介紹如何優化濾波器實現，以滿足實時性和資源限製的要求。 第三部分：數字信號處理的現代應用 數字信號處理技術已經滲透到現代科技的各個角落，本部分將展示DSP在不同領域的創新應用，激發讀者的工程實踐靈感。 通信係統中的DSP： 通信是DSP最重要的應用領域之一。本節將深入探討DSP在現代通信係統中的關鍵作用，包括調製解調、信道編碼與解碼、均衡、多用戶檢測等。我們將介紹數字通信中常用的關鍵技術，如OFDM（正交頻分復用）、MIMO（多輸入多輸齣）係統，並分析DSP如何實現這些復雜的技術，從而提高通信的速率、可靠性和頻譜利用率。 音頻與語音信號處理： 從音樂製作到語音識彆，DSP在音頻與語音領域扮演著核心角色。本節將探討音頻信號的采樣、量化、編碼，以及語音信號的特徵提取（如MFCC）、語音閤成、語音增強、迴聲消除、噪聲抑製等技術。我們將介紹相關的算法和模型，並分析它們在智能語音助手、音頻編碼（如MP3、AAC）、降噪耳機等産品中的應用。 圖像與視頻信號處理： 圖像和視頻是我們獲取信息的重要媒介，DSP為其處理和分析提供瞭強大的工具。本節將涵蓋圖像的采樣、量化、壓縮（如JPEG、MPEG），以及圖像增強、邊緣檢測、特徵提取、目標識彆、運動估計等技術。我們將介紹捲積神經網絡（CNN）在圖像處理中的應用，以及DSP如何加速這些計算密集型的任務。 生物醫學信號處理： 在醫學領域，DSP對於疾病的診斷和治療起著至關重要的作用。本節將重點介紹DSP在心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）、肌電圖（EMG）等生物醫學信號的分析與處理中的應用。我們將討論如何利用DSP技術來提取疾病相關的特徵，進行信號去噪，以及實現遠程醫療監測等。 其他新興應用領域： 除瞭上述經典領域，DSP還在許多新興領域展現齣強大的潛力。本節將簡要介紹DSP在雷達與聲納係統、傳感器網絡、金融數據分析、機器學習加速等方麵的應用，展望DSP技術未來的發展趨勢。 結論 《數字信號處理的藝術：原理、算法與現代應用》不僅是一本教科書，更是一本引領讀者探索數字信號處理廣闊世界的指南。我們力求從理論的深度和應用的廣度上，為讀者提供一個全麵而係統的學習框架。通過深入淺齣的講解、豐富的實例分析和對前沿技術的介紹，我們希望激發讀者對DSP的濃厚興趣，培養解決實際工程問題的能力，並為他們在數字技術飛速發展的時代奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真是抓人眼球，色彩搭配大膽而富有科技感，立刻就能感受到它在數字信號處理這個專業領域的深度和前沿性。我原本以為這類書籍都會是枯燥的公式堆砌，但這本書的排版和插圖設計卻非常清晰、有條理，即便是初次接觸DSP的讀者，也能被這種直觀的呈現方式所吸引。它不僅僅是知識的搬運工，更像是一位經驗豐富的工程師在手把手地教你如何將那些復雜的理論知識轉化為實際可操作的工具。特彆是對於我們這些更偏嚮應用實踐的工程師來說，這種“理論指導實踐”的編排方式非常對胃口，讓人願意沉下心去探索每一個章節背後的奧秘。書中對基礎概念的解釋非常紮實，為後續的高級主題打下瞭堅實的基礎，這一點值得稱贊。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排堪稱藝術品級彆的工整。它沒有盲目追求內容的多而全，而是專注於打磨核心技術鏈條的深度和連貫性。從基礎的采樣定理和Z變換開始，穩步過渡到現代譜分析和自適應濾波，每一步的銜接都顯得水到渠成。特彆是針對實時係統特性所做的專門章節，我認為是全書的亮點之一。作者清晰地闡述瞭處理延遲、流水綫化和硬件資源限製等實時約束，這對於從事嵌入式係統或高速數據采集的研發人員來說，簡直是如獲至寶。它沒有迴避實際工程中遇到的各種“坑”，反而將這些挑戰作為學習點來呈現，使得閱讀過程充滿瞭解決問題的成就感。

評分☆☆☆☆☆

翻開內頁，我最欣賞的是作者在講解每一個算法或技術時，那種嚴謹又不失靈活的敘事風格。不像某些教材那樣隻是生硬地羅列公式，這本書更注重解釋“為什麼”要這樣做，背後的物理意義和工程權衡是什麼。比如，當涉及到濾波器的設計時，它不僅僅給齣瞭設計公式，還深入探討瞭不同窗函數在實際應用場景中的優劣對比，這種深度分析對於我們進行項目選型時至關重要。我記得其中關於FFT實現效率的討論部分，提供瞭好幾種優化思路，並且還配有僞代碼示例，讓人可以立即在腦海中構建齣代碼的框架。這種注重“工程實現細節”的處理方式，極大地降低瞭從理論到代碼的鴻溝，是很多純學術書籍所欠缺的。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它成功地建立瞭一座連接學術界和工業界的橋梁。很多教科書在講到高級濾波器設計時，往往止步於理想模型，但這本書卻深入探討瞭量化誤差、溢齣問題以及如何在有限精度的處理器上保持算法的魯棒性。這種對“極限條件”的關注，體現瞭作者深厚的工程經驗。它的語言風格非常專業、嚴謹，但又保持著一種鼓勵探索的基調，沒有那種高高在上的說教感。對於那些希望從“會用工具”進階到“理解原理並能獨立設計係統”的人來說，這本書無疑是本難得的寶典，它為你提供瞭從底層邏輯到頂層架構的全套思維工具箱。

評分☆☆☆☆☆

老實說，市麵上關於數字信號處理的書籍汗牛充棟，但真正能將“實踐方法”這個關鍵詞做到位的卻鳳毛麟角。這本書真正做到瞭理論與實踐的完美耦閤。在講解完抽象概念後，作者總是會立刻引入具體的應用案例或仿真實驗的指導思路。我特彆喜歡它在描述捲積和相關操作時，所采用的圖像化解釋，這比單純的數學推導要直觀得多。對於我們這些習慣於用MATLAB或Python進行原型設計的人來說，書中的示例代碼雖然是通用的，但其邏輯清晰度足以讓我們快速將其遷移到我們熟悉的開發環境中。它教的不是某一個軟件的使用，而是背後的信號處理哲學，這纔是長久之計。