圖解數位信號處 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:建興

作者:

出品人:

页数:0

译者:白中和

出版时间:1992年00月00日

价格:NT$ 170

装帧:

isbn号码:9789578172500

丛书系列:

图书标签:

• 数字信号处理
• 信号处理
• 通信工程
• 电子工程
• 图解
• 教材
• 科普
• 入门
• DSP
• 傅里叶变换

數位世界下的聲音與影像：從基礎原理到高效編碼 書籍簡介 在這個資訊爆炸的時代，數位技術已滲透到我們生活的方方面面，從高清影音串流到智慧型手機的通訊，其背後的核心驅動力正是對訊號的精準捕捉、處理與傳輸。本書旨在深入淺出地剖析數位訊號處理（Digital Signal Processing, DSP）的理論基石與實用技術，為讀者建立一個全面且紮實的知識框架。我們不聚焦於特定的設備或單一的應用，而是專注於那些貫穿所有數位系統的通用數學工具與核心概念。 本書的結構設計旨在引導讀者從連續時間的物理世界，逐步過渡到離散時間的數位領域，並探討如何高效地在這些領域間進行轉換與操作。我們將深入探討訊號的頻域特性，這是理解任何訊號操作的關鍵視角。 第一部分：從連續到離散的橋樑——採樣與量化 任何數位處理的第一步，都是將連續的類比訊號轉化為離散的數值序列。本部分詳細闡述了訊號數位化的兩個核心過程：採樣（Sampling）與量化（Quantization）。 採樣理論的基石： 我們會詳盡探討奈奎斯特－香農採樣定理，解釋為何需要特定的採樣速率才能無失真地重建原始訊號。這不僅包括對理論的嚴謹推導，更會著重於實務中的考量，例如混疊（Aliasing）現象的成因、預先濾波（Anti-aliasing Filter）設計的重要性，以及非均勻採樣在特定場景下的應用。讀者將理解到，採樣率的選擇絕非隨意，而是直接決定了訊號的頻譜保真度。 量化與編碼的挑戰： 採樣產生了時間上的離散點，而量化則將這些點的值映射到有限的數值集。本書深入分析了量化誤差的性質，包括量化雜訊的產生機制。我們將比較不同量化策略的優劣，例如均勻量化與非均勻量化（如 $mu$-law 和 A-law 編壓），並探討如何利用這些技術來優化在有限位元數下表示訊號的能力，特別是在語音傳輸等對動態範圍要求較高的領域。 第二部分：訊號的頻譜洞察——傅立葉分析的強大工具 理解訊號在時間域中的表現僅是部分工作；訊號的頻率組成往往揭示了其本質特徵。本部分是全書的核心，專門用於建立和應用傅立葉分析的框架。 連續與離散傅立葉變換（FT 與 DFT）： 我們從連續時間的傅立葉變換出發，自然過渡到離散時間傅立葉變換（DFT）。本書將詳細闡述 DFT 的數學定義、週期性與共軛對稱性，並著重解釋 DFT 在處理有限長度訊號時所帶來的柵欄效應（Picket-fence effect）和頻譜洩漏（Spectral Leakage）問題。 快速傅立葉變換（FFT）： 鑑於 DFT 在計算上的高複雜度，快速傅立葉變換（FFT）是現代數位訊號處理的計算支柱。本書將剖析最常見的 FFT 演算法，例如蝶形運算（Butterfly operation）和分段演算法的原理，幫助讀者理解為何 FFT 能夠大幅提升處理效率，並探討在實際計算平臺上應用 FFT 時的記憶體存取和演算法選擇策略。 頻譜分析的實際應用： 掌握了 FFT 之後，本書將引導讀者如何利用這些工具進行實際的頻譜分析，包括如何設計窗函數（Windowing functions，如漢寧窗、海明窗）來有效抑制洩漏，以及如何計算功率譜密度（Power Spectral Density, PSD）以評估訊號的能量分佈。 第三部分：系統響應與濾波技術 數位系統本質上是對輸入訊號進行的數學運算，即系統對訊號的響應。本部分專注於描述和設計用於修改訊號特性的濾波器。 線性時不變（LTI）系統的描述： 我們將使用卷積（Convolution）的概念來完全描述 LTI 系統的行為。理解卷積定理——即時域的卷積等同於頻域的乘積——是設計高效濾波器的關鍵。 濾波器的分類與設計： 濾波器是 DSP 中最核心的應用之一。本書詳細區分了兩大類濾波器： 1. 無限脈衝響應（IIR）濾波器： 探討其利用回授結構實現高陡峭度的優勢，以及與其伴隨的穩定性問題，並介紹巴特沃斯（Butterworth）和切比雪夫（Chebyshev）濾波器的設計標準和轉換方法。 2. 有限脈衝響應（FIR）濾波器： 強調其固有的線性相位特性，這在音訊和圖像處理中至關重要。本書將介紹濾波器係數的推導方法，特別是頻率取樣法和窗函數法。 濾波器結構與實現： 除了理論設計，我們還會探討濾波器在硬體或軟體中實現的結構，如直接型、級聯型和並聯型結構，並分析這些結構對計算資源消耗和量化雜訊傳播的影響。 第四部分：從時域到頻域的變換與進階概念 本部分將擴展讀者對訊號處理範疇的認識，引入更強大的轉換工具和概念，這些工具對於更複雜的分析和壓縮技術至關重要。 Z 變換的應用： Z 變換是處理離散時間系統的強大數學工具，它取代了連續時間系統中的拉普拉斯變換。本書詳細解釋了 Z 變換的收斂域（Region of Convergence, ROC）概念，並展示瞭如何利用 Z 變換來分析 IIR 濾波器的穩定性和因果性。 相關性與頻譜分析的深化： 我們將探討自相關（Autocorrelation）和互相關（Cross-correlation）在訊號分析中的作用，這些技術是訊號檢測、時延估計和模式識別的基礎。 多速率訊號處理簡介： 為了提高處理效率或在不同採樣率的系統間進行介面，多速率處理變得不可或缺。本書將介紹升採樣（Upsampling）和降採樣（Downsampling）的原理，並探討如何使用插值器和濾波器組來優化這些過程，避免引入不必要的計算量或雜訊。 本書的最終目標是為讀者提供一套完備的工具箱，使其能夠獨立分析、設計和評估各種數位訊號處理系統的性能，無論是在通訊、控制、音訊、還是醫學影像領域，都能靈活運用這些核心原理。內容編排注重從物理現象到數學模型，再到計算實現的邏輯鏈條，確保讀者不僅知其然，更能知其所以然。

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从使用者的角度来看，这本书最让我感到“惊喜”的是它对“反向工程”的思维引导。很多信号处理的书籍都是正向地从输入信号如何通过系统输出结果来解释原理。而《圖解數位信號處》则在某些章节中，采用了逆向思维，比如在讨论混叠现象时，它首先展示了“错误的结果”，然后回溯去分析是哪个环节（采样频率不足）导致了这种失真，最后才回到理论解释。这种“先看到问题，再寻找答案”的叙事手法，极大地增强了学习的代入感和问题的紧迫性。它不再是冷冰冰的知识点堆砌，而更像是一场关于如何“修复”和“优化”信号传输问题的侦探故事。这种叙事策略，让原本抽象的数字信号失真、噪声抑制等议题，变得鲜活和有目标性。对于那些希望不仅仅停留在理解“是什么”的读者，这本书在启发“为什么会这样”和“如何解决”方面，提供了非常多独到的视角和操作层面的洞察。我非常欣赏这种以问题为导向的教学思路。

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我是一名正在准备专业认证考试的学生，对于寻找能够快速提炼重点、帮助构建知识网络和快速复习的资料非常头疼。这本书在这一点上表现出了超越一般“入门读物”的潜力。它不是那种面面俱到的百科全书，而是高度聚焦于“核心概念”和“关键算法”的精炼之作。例如，在介绍数字滤波器设计时，它并没有铺陈所有历史悠久的滤波器类型，而是集中讲解了FIR和IIR的最基础结构和各自的优缺点，并配上了清晰的结构图，让人一眼就能分辨出它们的差异和应用场景。这种取舍体现了作者对目标读者需求的深刻理解——我们需要的不是无限的知识点，而是能够支撑我们应对考试和实际问题的那些“高频考点”。更重要的是，它在关键算法的步骤描述上非常简洁，如果配合书中的图示，几乎可以不用参考其他资料就能在脑中迅速构建出算法的执行流程。对于需要高效学习和快速巩固的群体来说，这种“克制”的讲解方式，比那种大而全的书籍要实用得多。

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这本书的印刷质量和装帧设计也值得称赞。在信息爆炸的时代，一本技术书籍如果纸张质量不好，或者墨水容易洇开，阅读体验会大打折扣。这部《圖解數位信號處》的纸张选材偏向于哑光铜版纸，使得彩色图表和复杂的波形图看起来非常清晰，几乎没有反光。排版上，正文文字和插图的留白处理得当，眼睛在长时间阅读后不易疲劳。我特别注意到，作者在处理那些涉及到时域和频域转换的示意图时，所使用的色彩区分度和对比度都拿捏得恰到好处，这对于理解信号在不同域中的表示形式至关重要。很多优秀的教材因为排版平庸而减分，但这本书明显在视觉传达上投入了极大的精力。它不只是把知识“塞”给你，更是在用一种赏心悦目的方式，邀请你进入这个精妙的数字信号世界。这种对阅读体验的尊重，使得原本有些枯燥的数字变换过程，变成了一种视觉上的享受，极大地提高了我的阅读完成率。

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我对这类偏向理论深度的书籍一直抱持着谨慎的态度，因为很多号称“图解”的书，实际上只是用更花哨的排版掩盖了内容的单薄。然而，《圖解數位信號處》在保持深度和易读性之间找到了一个非常微妙的平衡点。它的章节结构设计得非常巧妙，循序渐进，让你感觉每读完一章都能在知识体系上搭建起一处坚实的基石。尤其是在讨论采样定理和量化误差的部分，作者没有停留在概念的罗列上，而是通过对比不同采样率下信号重建的差异，直观地展示了信息丢失的严重性。这种注重实际效果和“为什么”的讲解方式，极大地提升了学习的内在驱动力。我感觉自己不是在“背诵”知识点，而是在亲身体验信号从模拟世界进入数字世界的“蜕变”过程。对于工程背景的读者而言，它提供的数学推导虽然没有顶尖教材那样严密到每一个细节都穷究，但其选择的关键公式和推导路径，精准地抓住了核心精髓，足以支撑起后续更深入的学习。这本书的价值在于它是一个极佳的知识“锚点”，能帮助学习者在庞杂的信号处理领域中迅速定位方向。

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这本书简直是为我这种对技术半知半解的“门外汉”量身打造的！我一直对数字世界里的信息传输充满好奇，但那些教科书上的公式和抽象概念总让我望而却步。拿到这本《圖解數位信號處》后，我立刻被它清晰明了的图示吸引住了。作者似乎深谙读者的痛点，用大量生动形象的插图，将原本枯燥的信号处理过程分解成一个个可以理解的小模块。我特别喜欢它对傅里叶变换的解释部分，以往觉得这是个难以逾越的天堑，但通过书中的几何图形和直观的动画思路（尽管是静态图，但视觉引导性极强），我竟然能大致把握其核心思想了。这本书不是那种要求你成为专家的工具书，它更像是一位耐心的老师，手把手地引导你建立起对数字信号处理领域的基本认知框架。即便是初次接触这些概念，也能在阅读过程中建立起足够的信心，不会在某个复杂的章节卡住太久。对于想跨界了解信息技术，或者只是想在朋友聊天中能插上几句关于信号处理的“内行话”的普通读者来说，这本书的门槛设置得非常友好，绝对值得拥有。它成功地将复杂的科学原理“翻译”成了人人都能懂的语言，这一点非常了不起。

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