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出版者:北方交大

作者:邓翔宇

出品人:

页数:218

译者:

出版时间:2006-5

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810827058

丛书系列:

图书标签:

• 信号与系统
• 电路分析
• 线性系统
• 傅里叶变换
• 拉普拉斯变换
• Z变换
• 系统分析
• 通信原理
• 控制系统
• 数字信号处理

《时空的回响：一场关于信息传播的探索》 这是一个关于信息如何在物质世界中传递、变形，以及最终被我们感知和理解的宏大叙事。它并非一本枯燥的技术手册，而是一场跨越数百年，汇聚了物理学、数学、工程学乃至哲学洞见的思想之旅。我们将一同剥离那些层层叠叠的抽象概念，去触碰信息传递最本质的脉络，感受那些隐藏在声音、图像、电波乃至宇宙深处奥秘的律动。 第一章：信号的诞生——从振动到信息 故事的开端，是万事万物的“振动”。无论是微小的原子在空间中摆动，还是巨大的星球在引力场中舞蹈，一切都在运动，而这些运动，都可以被视为一种“信号”的萌芽。我们生活在一个充满振动的世界，从风吹过树叶的沙沙声，到地震波传递的能量，再到人声的共鸣，这些都是自然界最原始的信号形式。 在本章，我们将从最基本的光学和声学现象出发，探讨信号是如何产生的。我们会了解到，声音的本质是空气介质的压力波动，而光则是电磁场在空间中的传播。这两种看似截然不同的现象，却有着共同的数学语言来描述：波。我们会初步接触到周期性振动的概念，理解频率、振幅、相位这些描述波的基本属性。 更重要的是，我们将开始思考，这些物理上的振动是如何承载“信息”的。一束光，如何传递了颜色和亮度？一段声音，如何包含了说话者的情绪和内容？我们会初步认识到，信息的本质在于“差异”和“变化”。信号的特定模式，代表着特定的意义。一个人的声音之所以能被辨认，是因为其声波的频率和幅度的组合是独特的；一幅图像之所以能呈现出景物，是因为不同位置的光的强度和颜色组合构成了特定的图案。 本章将以一个古老的故事作为引子：烽火台。在信息传播极为缓慢的古代，烽火台利用燃烧产生的烟雾和火焰，通过简单的编码（白天狼烟，夜晚火光），快速地在远距离传递“敌军来袭”这一关键信息。这个看似简单的传递方式，却蕴含着信号传递的核心要素：载体（烟雾/火焰）、编码（有无/颜色）、传播（视线/传递链）、接收（观察）。这为我们后续更复杂的信号理论奠定了直观的理解基础。 第二章：信息的编码与解码——将意义注入波动 当信号承载的信息变得越来越复杂，仅仅依靠原始的物理波动已经无法满足需求。我们需要一种方式，将抽象的意义转化为可传播的信号形式，并在接收端将其还原。这就是“编码”和“解码”的艺术。 在本章，我们将深入探讨各种编码方式。从最简单的二进制编码，到更复杂的数字调制技术。我们会了解到，无论信息是文本、图像还是声音，最终都可以被分解成一系列的数字，然后通过不同的方式（如幅度调制、频率调制、相位调制）“搬运”到电磁波或其他介质上进行传播。 我们会学习到，不同的编码方式有着不同的效率和鲁棒性。例如，简单的开/关信号（摩尔斯电码）虽然易于实现，但传输速率较低；而更复杂的数字信号处理技术，则可以在保证信息准确性的前提下，大幅提高传输速率。我们还会接触到数据压缩的概念，即如何用更少的信号量来表示相同的信息，这在信息存储和传输中至关重要。 解码的过程，则是编码的逆向操作。接收端需要根据预设的规则，从接收到的信号中提取出原始的编码信息，并将其还原成可理解的内容。本章将揭示，解码的准确性直接关系到信息的完整性和可靠性。噪声、失真等干扰因素，是解码过程中必须克服的难题。 一个生动的例子是收音机。我们收听的广播节目，其声音信息被编码成电磁波，通过天线接收后，收音机内部的电路将电磁波进行解调和放大，最终还原成我们听到的声音。这个过程，就是典型的编码与解码的应用。我们会探讨不同频段的广播信号，以及它们是如何被分配和接收的。 第三章：信号的传递——跨越距离的挑战 信息一旦被编码，就需要被传递到远方。然而，信号在传播过程中并非一帆风顺，它会受到各种因素的干扰和衰减。本章将聚焦于信号的传递过程，以及如何应对这些挑战。 我们会了解，信号在介质中传播时，能量会逐渐衰减，就像声音在空气中传播越来越弱一样。因此，需要放大器来补偿信号的损耗。同时，信号在传播过程中还会受到噪声的干扰，这些噪声可能来自自然界（如闪电产生的电磁波），也可能来自人造设备。噪声的存在，会使得接收端难以准确地识别信号，导致信息失真甚至丢失。 本章将介绍各种信号处理技术，用以抑制噪声和提高信号的清晰度。我们会学习到滤波器的概念，它能够选择性地允许特定频率的信号通过，而阻止其他频率的信号，从而有效地去除不需要的噪声。还会接触到信道编码，它通过在原始信息中添加冗余信息，使得接收端即使在有噪声的情况下，也能检测到错误并进行纠正。 我们会探讨不同传播介质的特性。声音在空气、水、固体中的传播速度和衰减程度不同；电磁波在真空、空气、电缆中的传播方式也各不相同。从早期的电报，到电话，再到现代的光纤通信，每一种技术的进步，都伴随着对信号传递介质的深入理解和优化。 举例来说，电话通信的演进史就是一本信号传递的教科书。从最初的铜线电话，信号在长距离传输中会严重衰减，需要大量的信号放大器；到后来的数字电话，通过数字编码和更有效的传输技术，大大提高了通话质量和传输距离；再到如今的移动通信，则是在无线电波的传输上不断突破，实现了随时随地的语音和数据通信。 第四章：系统的构建——信号的处理链条 信息并非孤立存在，它总是要经过一系列的处理环节才能被最终利用。这些处理环节，就构成了一个“系统”。本章将从系统的视角，来审视信号的整个生命周期。 我们会了解到，一个系统可以被看作是一个“黑箱”，它接收输入信号，经过内部的处理，产生输出信号。系统的特性，取决于其内部的结构和工作原理。例如，一个简单的音频放大器，输入的是微弱的麦克um话筒信号，输出的是足够响亮的喇叭信号，它放大了信号的幅度。而一个图像滤波器，输入的是原始图像信号，输出的可能是模糊的、锐化的或者边缘增强的图像。 本章将深入探讨各种系统模型，如线性系统、时不变系统。我们会学习到，许多复杂的系统都可以被分解成更简单的基本单元，通过组合和连接这些单元，来构建出功能强大的系统。傅里叶变换等数学工具，将在此章中扮演至关重要的角色，它们能够将信号从时域转换到频域，使我们能够更清晰地理解信号的频率成分，并分析系统对不同频率信号的处理方式。 我们会看到，从简单的电路板到复杂的计算机芯片，再到全球性的通信网络，所有这些都是由不同功能的系统相互连接而成的。每一个系统都在接收、处理和传递着信息。理解这些系统的运作原理，就如同掌握了信息流动的大动脉。 以电视机为例，从天线接收的电磁波信号，经过调谐器、解调器、图像处理器、声音处理器，最终在屏幕上显示出画面，通过扬声器播放出声音。这是一个典型的由多个子系统串联而成的复杂系统，每一个子系统都负责处理信号的某个特定方面。 第五章：信息的演化与应用——从过去到现在，再到未来 信息的世界并非静止不变，它在不断地演化和发展，并深刻地影响着人类社会的进步。本章将展望信息传递和处理技术的未来，以及它们将如何塑造我们的生活。 我们会回顾历史上几次重大的信息技术革命，从印刷术的出现，到电报、电话的发明，再到计算机和互联网的普及。每一次技术飞跃，都极大地拓展了信息的传播范围和处理能力，从而推动了社会经济和文化的发展。 展望未来，我们会探讨人工智能、大数据、物联网等前沿技术，它们将如何进一步改变我们获取、处理和利用信息的方式。例如，人工智能可以通过对海量数据的分析，挖掘出隐藏的模式和洞察，为我们提供更智能化的决策支持；物联网则可以将物理世界的万物连接起来，实现更广泛的信息交互和智能化控制。 我们还会思考，在信息爆炸的时代，如何有效地管理和过滤信息，如何保护个人隐私，以及如何应对信息茧房等挑战。信息的未来，既充满机遇，也伴随着新的课题。 这本书的探索之旅，并非仅仅关于技术的细节，更是关于人类如何理解和驾驭信息的力量。从最原始的振动，到复杂的人工智能，我们都在不断地寻求更有效、更可靠、更智能的方式来传递和理解这个充满信息的宇宙。这趟旅程，将引导你以一种全新的视角去观察周围的世界，去感受那些看不见的“信号”是如何编织起我们如今的生活。

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说实话，这本书的难度绝对不低，它更像是一本深度训练手册，而不是给大众普及知识的入门读物。我感觉作者对信号处理的理解已经达到了一个非常精深的层次，很多地方的论述直接切入了问题的核心，对于那些习惯于被“喂养”知识的读者来说，可能会感到吃力。我在阅读过程中，经常需要反复阅读某几个段落，甚至需要借助其他辅助教材来理解作者的某些跳跃性思维。例如，在讨论因果性与稳定性判据时，那种严谨到近乎苛刻的数学证明，让人不得不放慢速度，仔细推敲每一个符号的含义。然而，正是这种“不妥协”的深度，让这本书成为了一本真正的案头参考书。一旦你攻克了某个章节，那种对系统本质的把握感是其他轻量级读物无法给予的。它的价值在于提供了一种看待问题的“硬核”视角，逼迫读者进行深度的思考和严密的逻辑构建。

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这本书简直是打开了新世界的大门，我一个纯粹的门外汉，当初抱着“试试看”的心态开始啃，没想到竟然读进去了。它的叙述方式非常巧妙，不是那种干巴巴的公式堆砌，而是像在讲一个引人入胜的故事，把那些原本抽象得让人头皮发麻的概念，比如傅里叶变换和拉普拉斯变换，通过生动的类比和清晰的图示，慢慢地剥开迷雾。我尤其欣赏作者在处理复杂系统分析时的逻辑脉络，每一步推导都像是精心设计的迷宫，虽然曲折，但最终都能导向一个豁然开朗的终点。读完之后，我感觉自己看世界的视角都变了，看任何信号处理相关的现象，脑海里都会自动浮现出相应的系统模型，那种从模糊到清晰的认知飞跃，带来的成就感是无与伦比的。这本书的排版和插图设计也值得称赞，大量的实例解析帮助我把理论和实际应用联系起来，避免了陷入纯粹数学推导的泥潭。对于初学者来说，它提供了足够的耐心和引导，对于有一定基础的人来说，又能提供更深层次的洞察力。

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这本书给我带来的最大困惑在于其部分章节的例题设置。虽然我承认它在理论深度上无可匹敌，但在将这些深奥的理论应用于实际工程场景时，似乎少了一些润滑剂。很多练习题的参数设置得非常理想化，缺少现实世界中常见的非线性和随机性因素的考量。我花了不少时间试图将书中学到的频域分析方法套用到一些实际采集的数据上时，发现理论模型和实际观察到的现象总是有一些微妙的偏差，而书本本身并未过多地提供如何处理这些“灰色地带”的指导。它更像是一张完美无瑕的蓝图，却没告诉我施工现场的泥土可能比图纸上更松软。因此，我建议读者在阅读完核心理论后，必须同步进行大量的实践操作和案例分析，才能真正弥补理论与实践之间的鸿沟。

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这本书的作者显然是一位对教学充满热情的教育家。从全书的结构布局来看，他深知学习曲线的陡峭性，因此在每一章的开头都设置了清晰的学习目标，并在关键的概念引入处使用了大量的对比和总结性的图表。我最欣赏的是它对“状态空间表示”那一块的处理，这个通常被认为是最难啃的部分，在作者的笔下，似乎变成了一个可以被一步步拆解和理解的工程问题。他巧妙地将矩阵代数和微分方程的知识点融合进来，使得读者在学习这个高级主题时，不会感到知识体系的突然断裂。这种循序渐进、步步为营的教学策略，极大地增强了读者的信心，让我感觉即便是面对最复杂的系统建模，只要按照既定的步骤去分析，就一定能找到解决问题的路径。总的来说，这是一部结构严谨、逻辑清晰的经典之作。

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我喜欢这本书的地方在于它那种古典而坚实的学术气质。它没有追逐最新的技术热点，而是专注于那些构筑了整个工程学大厦的基石理论。内容组织上非常系统化，从最基本的离散时间信号和系统讲起，稳扎稳打地构建起线性时不变系统（LTI）的理论框架。作者的语言风格非常凝练，用词精准，每一个句子似乎都经过了反复的斟酌，不含任何冗余的信息。这使得这本书在查阅特定知识点时效率极高，不像有些教材那样充斥着大量不必要的背景介绍和修饰语。它更像是一本技艺精湛的工匠留下的工具书，简洁、实用、充满力量。对于需要建立扎实理论基础的学生或工程师而言，这种风格简直是福音。它教会我的不仅仅是“如何计算”，更是“为什么这样计算是正确的”的底层逻辑。

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