Multimedia Signals and Systems (The Springer International Series in Engineering and Computer Scienc

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出版者:Springer
作者:Mrinal Kr. Mandal
出品人:
页数:375
译者:
出版时间:2002-12-01
价格:USD 95.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9781402072703
丛书系列:
图书标签:
  • Multimedia
  • Signals
  • Systems
  • Digital Signal Processing
  • Image Processing
  • Video Processing
  • Audio Processing
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  • Engineering
  • Computer Science
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具体描述

深入解析现代通信与信息处理的前沿技术 本书是一部全面深入探讨现代信息处理与通信系统核心概念的专著,旨在为读者提供一个坚实的基础,以理解和掌握从信号采集到信息传输的整个链条中的关键理论和实用技术。全书结构严谨,逻辑清晰,覆盖了数字信号处理、通信原理、多媒体技术以及系统建模与分析等多个交叉学科领域的前沿进展。 第一部分:基础理论与信号分析 本书首先奠定了坚实的数学和理论基础。信号与系统的分析是理解任何信息处理系统的基石。我们将从连续时间信号和离散时间信号的数学描述开始,详细阐述傅里叶分析(包括傅里叶级数、傅里叶变换及其快速算法FFT)在频域分析中的核心作用。重点探讨了线性时不变(LTI)系统的概念,包括其冲激响应、系统函数(传递函数)以及在时域和频域下的系统响应分析。系统稳定性、因果性等关键性质被深入剖析。 在离散时间信号处理方面,Z变换作为脉冲响应分析的有力工具被详尽介绍,它完美地将连续系统的拉普拉斯变换概念推广到了离散领域。通过对采样定理(Nyquist-Shannon)的深入探讨,我们阐明了模拟信号到数字信号转换过程中信息不失真的关键条件和潜在的混叠问题。此外,离散傅里叶变换(DFT)及其高效实现FFT的原理和应用也被细致地展开,这是现代数字信号处理工具箱中不可或缺的一部分。 第二部分:数字滤波器设计与实现 数字滤波是信号处理中应用最广泛的技术之一。本书系统地介绍了数字滤波器的两大主要类型:无限脉冲响应(IIR)滤波器和有限脉冲响应(FIR)滤波器。 对于FIR滤波器,重点在于利用窗口函数法和频率采样法进行设计,并详细分析了线性相位滤波器的特性及其在无失真传输中的重要性。我们还探讨了最优滤波器设计,例如最小均方误差(MMSE)准则下的设计方法。 IIR滤波器部分,则着重于将经典模拟滤波器(如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器)的特性映射到数字域。通过双线性变换(Bilinear Transformation)等映射技术,我们展示了如何构造出具有特定幅频和相频响应的IIR设计。此外,对滤波器的实际实现,包括直接形式、级联形式和并行形式的结构,以及由此产生的量化误差和运算复杂度,进行了深入的比较和分析,为实际系统设计提供了指导。 第三部分:现代通信系统原理 本部分将理论分析与实际通信需求相结合,深入探讨了数字通信系统的核心要素。从信源编码、信道编码到调制解调,系统地构建了端到端的通信流程图。 在信源编码方面,本书涵盖了无损编码(如霍夫曼编码、算术编码)和有损编码(如量化理论、预测编码)的基础,为有效利用信道带宽做准备。 信道编码是提高通信可靠性的关键。我们将详细介绍代数编码,包括分组码(如汉明码、循环码/CRC)和卷积码。对现代高效编码技术,如Turbo码和低密度奇偶校验码(LDPC),其迭代译码原理和优异的性能界限,进行了概念性的介绍和分析,展示了它们在4G/5G通信中的核心地位。 调制技术方面,从基础的振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)、相位键控(PSK)到正交幅度调制(QAM),我们不仅分析了其星座图、误码率(BER)性能,还探讨了它们在不同噪声环境下的效率权衡。对MPSK和MQAM的功率谱密度和带宽效率进行了严格的数学推导。 第四部分:多通道与多维信号处理 随着数据复杂性的增加,处理多通道、多维信号的需求日益迫切。本部分聚焦于扩展信号处理的范畴。 我们将探讨多输入多输出(MIMO)系统的基础,理解其空间复用和分集增益的潜力。在多速率信号处理方面,我们详细分析了采样率转换器(抽取与内插)的设计,这是软件定义无线电(SDR)和高效A/D转换的关键技术。 此外,对二维信号(如图像)的处理技术进行了概述,包括二维卷积、二维滤波器的设计,以及在图像压缩标准(如JPEG)中使用的离散余弦变换(DCT)的原理和优势,强调了其在去除空间冗余方面的有效性。 第五部分:系统建模、仿真与性能评估 理论的价值需要通过仿真和实际测量来验证。本书强调了系统建模和仿真工具的应用。我们将讨论如何使用MATLAB/Simulink等环境对复杂的通信链路进行建模,并进行蒙特卡洛仿真以评估系统在不同信噪比下的性能。 系统性能评估是工程实践的核心。我们详细阐述了如何科学地测量和报告系统的关键指标,例如信噪比(SNR)、误码率(BER)、吞吐量和时延。对不同信道模型(如衰落信道、噪声模型)下的系统表现进行了深入的案例研究。 本书旨在培养读者从第一性原理出发分析和设计复杂信息系统的能力,是电子工程、计算机科学、通信工程等领域高年级本科生、研究生以及专业工程师不可或缺的参考资料。它不仅教授“如何做”,更深刻解释了“为何如此”。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计就散发着一种专业且引人入胜的气息,深蓝色的背景搭配银白色的书名,简洁有力,仿佛预示着书中内容将是洞察数字世界奥秘的一扇窗。我一直对信号处理和多媒体技术交叉的领域充满好奇,尤其是在信息爆炸的时代,如何有效地捕捉、传输、处理和呈现各种形式的媒体信息,是工程师们必须面对的挑战。这本书的标题《Multimedia Signals and Systems》恰恰点明了这一点,它不仅仅关注信号本身的理论,更强调了这些信号如何在一个庞大的“系统”中协同工作,实现多媒体的丰富功能。我期待书中能够深入浅出地讲解多媒体信号的生成原理,例如数字音频的采样和量化,数字图像的像素化和颜色编码,视频的帧率、分辨率以及压缩技术。同时,我也希望它能详细阐述支撑这些信号的系统架构,包括信号的采集设备、传输网络、处理单元以及最终的输出设备,并探讨它们之间的交互和优化。更重要的是,我对书中可能涉及的信号处理算法,如滤波、变换(傅里叶变换、小波变换等)在多媒体领域的应用充满了期待,希望能够理解这些算法如何帮助我们提取有用的信息,去除噪声,实现信号的压缩和增强,从而提升用户体验。这本书似乎是一次深入探索数字媒体底层机制的绝佳机会。

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这本书的出现,对于任何希望深入了解现代通信系统背后的信号处理原理的人来说,都具有极大的吸引力。如今,我们生活在一个高度互联的世界,多媒体信息的传输是通信系统的核心功能之一。我期待书中能够详细介绍多媒体信号在通信链路中的传输机制,例如调制解调技术,如何将数字多媒体信号转换为适合在信道中传输的模拟信号,以及在接收端如何将其恢复。书中关于信道编码和纠错码的讨论,将有助于我理解如何在存在噪声和干扰的情况下,保证多媒体数据的完整性。此外,“Systems”这个词也让我联想到多媒体信号在网络环境下的传输,例如 IP 网络、无线通信网络等。我希望书中能够涵盖一些网络协议和传输机制,以及如何利用信号处理技术来优化多媒体内容的传输质量,比如自适应比特率流(ABR)技术。这本书似乎能够帮助我建立起从底层信号处理到顶层通信系统设计的联系,理解多媒体信息是如何跨越物理距离,准确无误地呈现在我们面前的。

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我一直对数字信号在计算机视觉和模式识别中的应用充满浓厚兴趣,而多媒体信号正是这些领域的重要输入。这本书的出现,似乎为我提供了一个系统学习多媒体信号处理基础知识的绝佳机会。我非常期待书中能够深入探讨图像和视频信号的表示方法,例如颜色空间(RGB、YCbCr)、像素表示、以及视频的帧间和帧内编码技术。理解这些基础知识,对于后续学习更高级的计算机视觉算法至关重要,例如目标检测、图像分割、人脸识别等。我也想知道书中是如何阐述“系统”的概念的,它是否涵盖了从传感器采集到最终显示设备的整个流程,以及在这个流程中,信号是如何被转换、处理和优化的。例如,在视频编码中,如何利用运动估计和补偿来减少冗余,如何使用变换编码和量化来压缩数据,以及如何通过熵编码来进一步提高压缩率。这些都是我想要深入了解的技术细节。这本书似乎能够为我提供一个坚实的理论基础,让我能够更好地理解并应用各种多媒体处理技术。

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这本书的作者似乎对信号与系统理论有着深厚的理解,并且能够将其巧妙地应用于多媒体领域。我尤其对数字信号处理(DSP)在多媒体中的具体实现方式感到好奇,例如在音频领域,我想了解如何利用DSP技术实现回声消除、噪声抑制、声音增强等功能,这些功能直接影响着用户在通话或欣赏音乐时的体验。在图像和视频领域,DSP技术则在图像增强、视频编码(如H.264、HEVC)、视频特效制作等方面发挥着关键作用。书中对这些技术的讲解,我想一定能让我更深入地理解这些算法是如何工作的,它们背后的数学原理是什么,以及如何在实际系统中进行高效的实现。此外,“Multimedia Signals and Systems”这个标题也暗示了本书可能涵盖了多种媒体类型,不仅仅局限于音频和视频,可能还包括图像、文本、以及更复杂的融合媒体。我对如何将不同类型的媒体信号进行统一的处理和协同,实现跨媒体的检索、分析和交互充满了兴趣。这本书就像一座桥梁,连接了抽象的信号理论和生动的多媒体应用,让我能够看到理论如何在实践中落地生根,并且开花结果。

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这本书的学术性和系统性让我对其内容充满了期待。我是一名对信号压缩和存储技术有浓厚兴趣的学习者,而多媒体信号,无论是音频、视频还是图像,都面临着巨大的数据量挑战。我非常希望书中能够深入讲解各种多媒体信号的压缩原理,从无损压缩到有损压缩,以及它们在不同应用场景下的权衡。例如,在图像压缩方面,JPEG、PNG 等格式的原理;在音频压缩方面,MP3、AAC 等技术;在视频压缩方面,MPEG、H.26x 系列的标准。书中关于这些压缩算法的数学基础、实现细节以及性能评估,将是我渴望学习的内容。同时,“Systems”一词也暗示了这本书可能探讨的是如何在存储和传输系统中有效地管理和处理这些压缩后的多媒体信号。例如,文件格式、编解码器的集成、以及存储介质的特性等。这本书似乎能够为我提供一个全面的视角,理解如何在大容量多媒体数据背后,隐藏着高效的压缩技术和精巧的系统设计,从而让我能够更有效地处理和利用海量的多媒体信息。

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作为一名对数字媒体创作和后期制作充满热情的爱好者,我迫切地希望通过这本书来深化我的理解。《Multimedia Signals and Systems》的标题让我立刻联想到我在实际创作过程中遇到的各种技术挑战。例如,在视频编辑中,我经常需要处理视频的色彩校正、运动模糊的去除、以及特殊视觉效果的添加,这些都离不开对视频信号的深入理解和处理。书中关于视频信号的时域和频域分析,以及各种滤波和变换技术在视频增强和特效制作中的应用,将是我的关注焦点。同样,在音频制作中,对音频信号的均衡、压缩、混响等效果器的原理和应用的掌握,能够极大地提升我的作品质量。这本书似乎能够为我提供一套完整的理论框架,让我能够更科学、更有效地运用各种技术手段,将我的创意转化为令人惊叹的数字媒体内容。它不仅仅是学习理论,更像是为我的创作之路提供了一套强大的工具箱和操作指南,让我能够更好地理解和驾驭多媒体信号。

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当我翻开这本书,首先吸引我的是其结构化的组织方式,它没有直接抛出晦涩的数学公式,而是循序渐进地引导读者进入多媒体信号的世界。我个人对信号在时域和频域的表现形式很感兴趣,尤其是在多媒体应用中,理解信号的频谱特性对于实现高效的编码和解码至关重要。书中大概率会详细介绍傅里叶分析在音频和图像处理中的应用,例如如何通过傅里叶变换来分析音频的音调和音色,或者如何识别图像中的纹理和边缘。我对小波变换在信号去噪和特征提取方面的能力也颇为关注,它能够同时提供时域和频域的信息,这在处理非平稳信号时尤为有用,而多媒体信号往往具有这种特性。这本书的“系统”一词,也让我联想到多媒体信号在整个生命周期中的处理流程,从原始信号的捕获,到数字化,再到压缩、传输、存储,最后到解码和呈现,每一个环节都可能涉及复杂的算法和工程设计。我尤其想知道书中是如何将这些离散的环节有机地联系起来,构成一个完整的、高效的多媒体处理系统的。这本书似乎提供了一个全面审视多媒体技术“幕后”运作的视角,让我能够更好地理解我们日常接触到的音频、视频和图像背后的科学原理。

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对于我这样热衷于音频工程的人来说,这本书的标题《Multimedia Signals and Systems》无疑是一剂强心针。我迫切地想知道书中是如何处理音频信号的,例如采样率、量化深度、以及 PCM、ADPCM 等编码格式的原理和应用。在数字音频处理方面,我对 FIR 和 IIR 滤波器在音频均衡、混响、延迟等效果器中的应用充满期待,了解它们的传递函数和设计方法能够帮助我更好地进行音频后期制作。此外,书中对于音频压缩技术(如 MP3、AAC)的原理讲解,例如感知编码、心理声学模型等,将有助于我理解这些技术如何在保证音质的同时减小文件大小。我也很想知道书中是否会讨论数字音频系统中的一些关键组件,比如模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、以及 DSP 处理器在音频处理流程中的作用。这本书似乎是一个深入了解数字音频技术“内幕”的宝贵资源,能够帮助我从更深层次理解声音是如何被数字化、处理和还原的。

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我一直对人机交互的底层技术感到好奇,而多媒体信号正是实现这一目标的关键。这本书《Multimedia Signals and Systems》的出现,似乎为我打开了探索人机交互领域数字信号处理的一扇窗。我期待书中能够详细阐述语音信号的处理,包括语音的生成机制、声学特征的提取(如 MFCC ),以及语音识别和语音合成的原理。这对于理解我们如何与智能设备进行自然的交流至关重要。在视觉交互方面,我同样对图像和视频信号如何被处理以实现更直观的人机交互充满兴趣,例如手势识别、面部表情分析等,这些都需要对多媒体信号进行深入的分析和理解。书中关于传感器技术和信号采集的讨论,也将帮助我了解各种输入设备是如何将物理世界的信号转换为计算机可以处理的数字信号的。我希望书中能够将这些分散的知识点串联起来,展示多媒体信号在构建更智能、更人性化的人机交互系统中所扮演的关键角色,这本书似乎能够为我提供一个全新的视角来审视我们与数字世界互动的方式。

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这本书所涵盖的“系统”概念,让我预想到它可能探讨了多媒体信号在复杂应用场景下的协同工作方式,而不仅仅是孤立的信号处理。我尤其对多媒体信号与人工智能的结合点感到好奇,例如在智能视频分析、图像内容理解、自然语言处理等领域。这本书是否会介绍如何将多媒体信号作为输入,通过机器学习和深度学习模型进行分析和预测?例如,如何利用卷积神经网络(CNN)来提取图像特征,如何利用循环神经网络(RNN)来处理序列化的音频或视频数据,以及如何将多种模态的信号融合起来进行更高级的理解。这对于我理解当前人工智能技术的发展趋势,以及如何将多媒体信号应用于更智能化的应用至关重要。书中对这些交叉领域的探讨,将为我提供一个更广阔的视野,看到多媒体信号处理如何成为构建未来智能系统不可或缺的一环。这本书似乎不仅仅是关于信号和系统本身,更是关于它们如何赋能更广泛的技术创新。

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