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页数:469

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出版时间:2008-7

价格:58.00元

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isbn号码:9787115179555

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《数字信号处理基础与应用》 内容提要： 本书深入浅出地介绍了数字信号处理（DSP）的核心概念、理论基础和广泛应用。作为现代电子信息技术领域不可或缺的关键技术，DSP在通信、雷达、声学、图像处理乃至生物医学工程中扮演着至关重要的角色。本书旨在为电子工程、通信工程、计算机科学以及相关理工科专业的学生和工程师提供一套全面且实用的学习指南。 第一部分：离散时间信号与系统 本书从最基本的离散时间信号和系统的概念入手。详细阐述了离散时间信号的表示方法、采样定理的原理及其在连续时间信号离散化过程中的关键作用。我们深入探讨了线性时不变（LTI）系统的基本性质，如因果性、稳定性、叠加性等。系统的脉冲响应和系统函数的概念被清晰界定，为后续的系统分析奠定了理论基础。 重点章节包括： 信号的表示与变换： 傅里叶级数在离散时间信号中的推广——离散时间傅里叶变换（DTFT）的推导与性质分析。解析了DTFT在频谱分析中的强大能力，以及其与连续时间傅里叶变换（FT）的内在联系。 Z变换： 系统性地介绍了单边和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的确定及其在求解线性常系数差分方程中的应用。通过Z变换，可以更直观地分析系统的动态特性和稳定性。 卷积与系统的时域分析： 详细讲解了离散系统的核心操作——卷积。通过脉冲响应与输入信号的卷积，可以完全确定系统的输出，并对比了在Z域中的乘法特性。 第二部分：离散时间系统的分析与设计 本部分聚焦于如何分析和设计满足特定性能要求的数字滤波器。滤波器是DSP中最核心的应用之一，用于去除噪声、提取有用信息或实现特定信号的整形。 频率响应与滤波器特性： 深入分析系统的频率响应，包括幅度响应和相位响应。详细阐述了理想滤波器（如理想低通、高通、带通）的特性，并分析了实际滤波器（如Butterworth、Chebyshev、椭圆滤波器）在幅度响应平坦度和过渡带陡峭度之间的权衡。 无限脉冲响应（IIR）滤波器设计： 介绍了基于模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫）的双线性变换法（Bilinear Transformation）。详细讨论了如何将连续时间系统的S平面映射到离散时间系统的Z平面，以及由此带来的频率映射和预畸变（Pre-warping）技术。 有限脉冲响应（FIR）滤波器设计： 强调FIR滤波器固有的线性相位特性，这在需要保持信号波形完整性的应用中至关重要。系统地介绍了窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗）和频率采样法在设计FIR滤波器中的具体步骤和优缺点。 第三部分：快速傅里叶变换（FFT）与谱分析 傅里叶变换是理解信号频域特性的基石，而快速傅里叶变换（FFT）是实现高效频域分析的实用工具。 FFT算法： 详细介绍FFT的原理，特别是经典的蝶形运算结构和按时间抽取（Decimation-In-Time, DIT）的基-2 FFT算法流程。解释了FFT计算复杂度远低于直接离散傅里叶变换（DFT）的原因。 谱分析技术： 不仅局限于标准的周期图法（Periodogram），还引入了更先进的谱估计方法，如维纳-辛钦定理的应用、Welch平均法（用于降低周期图的方差）以及子空间法（如MUSIC算法的原理概述），为专业用户提供更精确的频率成分识别手段。 FFT的应用： 讨论了FFT在频谱泄漏、栅栏效应等实际问题中的处理方法，例如零填充技术。 第四部分：数字滤波器结构与硬件实现 本部分从工程实践的角度出发，探讨数字滤波器的具体实现结构和优化方法。 直接型、并联型与级联型结构： 对比分析了直接形式、二阶级联形式（Biquad）在计算量、稳定性和量化噪声方面的差异。重点强调了二阶级联结构在实现高阶IIR滤波器时的数值稳定性优势。 量化效应分析： 讨论了定点运算中系数和信号的量化误差对滤波器性能的影响，包括舍入噪声和溢出问题。 多速率信号处理基础： 介绍了抽取（Down-sampling）和插值（Up-sampling）的概念，以及滤波器组的基本结构。这为高效的软件无线电和数据压缩奠定了基础。 本书特色： 1. 理论与实践紧密结合： 每章均配有大量的MATLAB/Python（或Octave）仿真实例，读者可通过编程直观理解抽象的数学概念。 2. 清晰的推导过程： 关键公式（如Z变换性质、Bilinear变换推导）均提供了详尽的数学推导步骤，确保读者能建立扎实的理论根基。 3. 工程化视角： 强调滤波器设计中的实际工程约束，如计算复杂度、延迟和有限精度效应。 通过系统学习本书内容，读者将能够独立进行数字信号的采集、变换、滤波和分析，为深入研究通信系统、控制系统、模式识别及现代传感器数据处理打下坚实的基础。

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阅读这本书的过程，对我而言，更像是一次对“未来感”的集中体验。它没有陷入对现有技术的堆砌，而是将笔墨重点放在了未来趋势的预测和前沿技术的展望上。书中对跨界融合的描述尤为精彩，比如如何将生物技术与信息处理相结合，那种大胆的想象力令人拍案叫绝。作者的文笔有一种独特的、略带哲学思辨的色彩，他似乎总是在追问技术背后的“意义”是什么，而不是仅仅停留在“如何实现”。例如，在讨论数据流动的伦理边界时，他引用了古典哲学的观点进行对照，这种跨学科的对话，让原本冷硬的技术讨论瞬间变得丰满和耐人寻味。我尤其欣赏作者对待争议问题的态度——不偏不倚，而是全面呈现各方观点，并给出自己的审慎判断。这种开放性的态度，鼓励读者形成自己的批判性思维，而不是盲目接受书中的任何论断。读完最后几章，我感觉自己对这个正在加速演进的世界有了更清晰的定位和更坚定的思考方向。

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这本书的排版风格非常大胆和个性化，采用了大量的留白和非对称布局，这在传统技术书籍中是比较少见的。这种设计风格，恰恰与书中探讨的主题——打破既有框架，探索无限可能——形成了完美的呼应。作者的语言风格极其口语化，充满了热情洋溢的感叹和充满感染力的陈述，读起来完全没有阅读技术著作时的那种沉重感，更像是听一位知识渊博、妙语连珠的朋友在分享他的最新发现。他会时不时地穿插一些幽默的小段子或者个人经历，有效地缓解了专业知识带来的认知压力，使得学习过程变成了一种享受。我特别喜欢他用第一人称叙述一些研究历程中的“失败”和“走弯路”的经历，这极大地拉近了与读者的距离，让人感受到即便是顶尖的探索者，也会经历挫折，这比单纯展示成功案例要真实和鼓舞人心得多。这本书不仅仅是知识的载体，更像是一种充满活力的交流媒介。

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这本书的装帧质量堪称一流，纸张触感温润，油墨印刷清晰锐利，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳。翻阅时散发出的那种淡淡的油墨香气，让我沉醉其中，仿佛回到了学生时代，抱着一本新书在图书馆角落里贪婪阅读的时光。内容的编排上，它展现出一种近乎严谨的逻辑结构。每一章的过渡都衔接得天衣无缝，前一个章节的结论自然而然地导向下一个章节的探讨。特别是在探讨某些复杂概念时，作者似乎深谙“化繁为简”的艺术，他运用了大量的类比和生活场景来解释抽象的原理，比如将波的叠加比喻成水面上的涟漪互相影响，将信号的调制描绘成一首乐曲通过不同乐器演奏出来的效果。这种深入浅出的讲解方式，极大地增强了阅读的趣味性和理解的深度。我发现自己不再是被动地接受信息，而是在跟随作者的思路，主动地去构建知识体系。书中的图表设计也极其精妙，那些示意图不仅美观，而且信息密度极高，一眼就能抓住核心要点，对于理解那些需要空间想象力的部分起到了决定性的作用。

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令人惊喜的是，这本书的参考资料和附录部分做得异常详尽和专业。虽然主体阅读体验轻松愉快，但当你深入钻研某个具体技术细节时，后面的注释和推荐阅读列表能立即将你带回严谨的学术轨道。这使得这本书既能服务于对技术感兴趣的普通爱好者，又能满足专业人士的深入探究需求，做到了真正的雅俗共赏。作者在构建知识体系时，显示出极高的专业素养，他对术语的定义精准到位，并且对每一个概念都给出了清晰的语境说明，避免了因专业术语理解偏差而产生的阅读障碍。整体来看，这本书的价值在于它提供了一种“连接”的能力——它成功地将前沿科学理论与大众的日常生活经验连接起来，又将历史发展与未来愿景连接起来，构成了一个完整而富有张力的知识闭环。它成功地在我心中播下了一颗好奇的种子，促使我开始主动去关注那些被主流媒体忽略的、正在幕后发生的科技变革。

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这本书的封面设计极具现代感，那深邃的蓝色背景映衬着一组抽象的几何图形，隐约能感受到一种秩序与流动的美学，这不禁让我对接下来的阅读内容充满了期待。然而，当我真正翻开内页，才发现这并非我先前想象中那种充满枯燥技术术语的专业手册。作者的叙事方式极其流畅，仿佛在引导我进入一个充满奇思妙想的领域。他没有直接抛出复杂的理论公式，而是巧妙地从生活中的小物件入手，比如超市里的标签、图书馆的借阅卡，将这些我们习以为常的事物背后的“魔法”娓娓道来。这种叙事策略极大地降低了阅读门槛，使得即便是初涉此领域的读者也能轻松跟上思路。更令人称道的是，书中对历史脉络的梳理非常到位，那些关键人物的生平、那些突破性的实验瞬间，都被描绘得栩栩如生，让人仿佛置身于那个技术萌芽的年代，感受着先驱者们筚路蓝缕的艰辛与激动。我对其中关于信息安全和隐私保护的讨论印象尤为深刻，作者的观点犀利而中肯，既肯定了技术带来的便利，也毫不留情地指出了潜在的风险，引发了我对未来生活形态的深度思考。整本书读下来，感觉更像是一场思想的漫游，而非单纯的知识灌输。

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