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147.2
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| 編輯推薦： |
本书适合“数字信号处理”课程本科教学的需要，分9章系统地介绍相关基础理论、相应算法及其软件与硬件实现。本书同时介绍了数字信号处理中所涉及的主要MATLAB文件，并给出了具体实例。除第9章外，其余各章都配有习题及上机练习题。
本书配有丰富资源，包括完整课件、可用于求解书中的绝大部分例题并绘制插图的近80个MATLAB程序、数据文件、第3章和第8章所需的文献。
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| 內容簡介： |
数字信号处理的理论有两个核心的内容，即“信号”和“系统”，它们各自又包含“时域”和“频域”两个方面。因此，本书的前4章紧紧围绕着“信号的时域”“系统的时域”“信号的频域”及“系统的频域”四大板块展开详细而深入的讨论。第5章详细介绍快速傅里叶变换（FFT）的各种算法。第6、7章讨论数字滤波器的设计问题。第8章阐述正交变换的概念在数字信号处理的重要作用。第9章以TMS320系列DSP为主线，介绍DSP芯片的特点及应用，以及FPGA在信号处理中的优势。
本书可作为理工科大学本科学生的教材及参考书，也可作为工程技术人员的自学参考书。
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| 關於作者： |
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胡广书 清华大学教授，博士生导师，北京市优秀教师。已出版4部作品，其中《现代信号处理教程》获“首届全国教材建设奖 全国优秀教材（高等教育类）二等奖”；《数字信号处理——理论、算法与实现》（第四版）和《现代信号处理教程》（第二版）均获评清华大学“优秀教材一等奖”和北京高等教育精品教材，并被教育厅研究生工作办公室推荐为研究生教学用书；配套出版《数字信号处理题解及电子课件》（第三版）。
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| 目錄：
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绪论1
0.1数字信号处理的理论1
0.2数字信号处理的实现2
0.3数字信号处理的应用3
0.4关于数字信号处理的学习4第1章离散时间信号6
1.1关于信号6
1.2典型连续时间信号11
1.3典型离散时间信号16
1.4离散时间信号的运算20
1.5信号的分类25
1.6噪声28
1.7确定性信号的相关函数30
1.7.1相关函数的定义31
1.7.2相关函数的性质33
1.7.3相关函数的应用34
1.8信号的时域分析36
1.9信号的频域分析38
1.10信号空间信号空间的基本概念43
1.11关于MATLAB46
1.12与本章内容有关的MATLAB文件48
小结54
习题与上机练习54第2章离散时间系统及Z变换60
2.1离散时间系统的基本概念60
2.2离散时间系统的输入输出关系66
2.3差分方程的时域求解71
2.4单位抽样响应的时域求解79
2.5Z变换的定义80
2.6Z变换的收敛域收敛域83
2.7Z变换的性质88
2.8逆Z变换95
2.9离散时间系统的转移函数99
2.10用Z变换求解差分方程100
2.11LSI系统的信号流图与结构102
2.12与本章内容有关的MATLAB文件107
小结110
习题与上机练习110第3章离散时间信号的频域分析115
3.1连续时间信号的傅里叶变换116
3.1.1连续周期信号的傅里叶级数116
3.1.2连续非周期信号的傅里叶变换117
3.1.3傅里叶级数和傅里叶变换的区别与联系119
3.1.4关于傅里叶变换的进一步解释122
3.2离散时间信号的傅里叶变换(DTFT)123
3.2.1DTFT的定义123
3.2.2DTFT的性质125
3.2.3关于DTFT存在的条件130
3.2.4一些典型信号的DTFT132
3.2.5信号截短对DTFT的影响134
3.3连续时间信号的抽样138
3.3.1抽样定理138
3.3.2信号的重建142
3.4离散时间周期信号的傅里叶级数143
3.5离散傅里叶变换(DFT)145
3.5.1DFT的定义145
3.5.2DFT导出的图形解释146
3.5.3DFT与DTFT及Z变换的关系148
3.5.4DFT的性质149
3.6用DFT计算线性卷积153
3.6.1用DFT计算线性卷积的方法和步骤153
3.6.2长序列卷积的计算155
3.7与DFT有关的几个问题157
3.7.1频率分辨率及DFT参数的选择157
3.7.2补零问题160
3.7.3DFT对FT的近似162
3.8关于正弦信号抽样的说明166
3.9二维傅里叶变换168
3.10希尔伯特变换175
3.10.1连续时间信号的希尔伯特变换175
3.10.2离散时间信号的希尔伯特变换177
3.10.3希尔伯特变换的性质178
3.11信号频域分析应用举例180
3.11.1“物理上存在的傅里叶变换器”——磁共振成像原理简介180
3.11.2浅谈傅里叶变换在光学领域的应用181
3.11.3数字助听器中的移频算法184
3.12与本章内容有关的MATLAB文件187
小结191
习题与上机练习191数字信号处理目 录第4章离散时间系统的频域分析197
4.1LSI系统的频率响应197
4.2滤波的概念199
4.3LSI系统的极零分析极零分析200
4.4LSI系统的相频响应209
4.5FIR系统的线性相位特性212
4.6具有线性相位特性的FIR系统的零点分布215
4.7全通系统217
4.8最小相位系统220
4.9谱分解224
4.10FIR系统结构的进一步讨论226
4.11LSI系统的Lattice结构Lattice结构228
4.12与本章内容有关的MATLAB文件235
小结240
习题与上机练习241第5章快速傅里叶变换245
5.1概述245
5.2时间抽取(DIT)基2 FFT算法247
5.2.1算法的推导247
5.2.2算法的讨论249
5.3频率抽取(DIF)基2 FFT算法252
5.4进一步减少运算量的措施254
5.4.1多类蝶形单元运算254
5.4.2W因子的生成255
5.4.3实输入数据时的FFT算法256
5.5基4算法与分裂基算法256
5.5.1频率抽取基4 FFT算法256
5.5.2分裂基算法257
5.6线性调频Z变换（CZT）263
5.6.1CZT的定义263
5.6.2CZT的计算方法265
5.7Goertzel算法266
5.8与本章内容有关的MATLAB文件271
小结273
习题与上机练习274第6章无限冲激响应数字滤波器设计276
6.1滤波器的基本概念276
6.1.1滤波器的分类276
6.1.2滤波器的技术要求278
6.2模拟低通滤波器的设计280
6.2.1概述280
6.2.2巴特沃思模拟低通滤波器的设计281
6.2.3切比雪夫Ⅰ型模拟低通滤波器的设计284
6.3模拟高通、带通及带阻滤波器的设计289
6.3.1模拟高通滤波器的设计290
6.3.2模拟带通滤波器的设计291
6.3.3模拟带阻滤波器的设计293
6.4用冲激响应不变法设计IIR数字低通滤波器295
6.5用双线性Z变换法设计IIR数字低通滤波器298
6.6数字高通、带通及带阻滤波器的设计302
6.7与本章内容有关的MATLAB文件306
小结310
习题与上机练习311第7章有限冲激响应数字滤波器设计313
7.1FIR数字滤波器设计的窗函数法313
7.2窗函数321
7.3FIR数字滤波器设计的切比雪夫逼近法325
7.3.1切比雪夫最佳一致逼近原理326
7.3.2利用切比雪夫逼近理论设计FIR数字滤波器326
7.3.3误差函数E(ω)的极值特性330
7.3.4设计举例333
7.4滤波器阶次的估计337
7.5平均与平滑滤波器337
7.6梳状滤波器339
7.7滤波器设计小结341
7.8与本章内容有关的MATLAB文件343
小结348
习题与上机练习348第8章信号处理中常用的正交变换352
8.1希尔伯特空间中的正交变换352
8.1.1信号的正交分解352
8.1.2正交变换的性质355
8.1.3正交变换的种类356
8.2KL变换357
8.3离散余弦变换(DCT)与离散正弦变换(DST)360
8.3.1DCT的定义360
8.3.2DCT和KL变换的关系361
8.3.3DST简介363
8.3.4DCT及DST定义的导出365
8.4DCT的快速算法367
8.5图像压缩简介368
8.5.1图像的基本概念369
8.5.2图像压缩的基本概念370
8.5.3图像压缩国际标准简介376
8.6重叠正交变换378
8.7与本章内容有关的MATLAB文件381
小结383
习题与上机练习383第9章数字信号处理的硬件实现386
9.1DSP概述386
9.1.1DSP在结构上的主要特点387
9.1.2DSP的发展趋势390
9.2评价DSP性能的几个主要指标391
9.3TI DSP产品的路线图392
9.3.1TI公司早期的DSP产品393
9.3.2TI DSP的主流产品393
9.3.3TI公司近十年的DSP产品396
9.4基于FPGA的数字信号处理系统397
小结400附录本书所附资源401参考文献402
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| 內容試閱：
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随着信息、微电子和计算机等学科的飞速发展，数字信号处理的理论在过去的半个多世纪中也获得了飞速的发展，并获得了广泛的应用。为适应这一发展对人才的需求，目前国内开设“数字信号处理”课程的高校越来越多，并且已由过去的面向信息电子类的专业逐渐扩展到面向电气工程、仪器仪表、机械制造及生物医学工程等更多的专业领域。另外，该课程也由面向研究生逐渐扩展到面向本科生。
本书正是为适应广大理工科类本科生数字信号处理教学的需要，也是根据清华大学出版社的提议，由作者拙著《数字信号处理： 理论、算法与实现》（第四版，由清华大学出版社于2023年12月出版，书号为9787302648444）上篇的第1~8章及第11章而形成的。按作者之前对于图书的命名习惯，本书的名字应该是“《数字信号处理导论》（第三版）”，考虑到《数字信号处理： 理论、算法与实现》（第四版）的前5章作了较大的改动，故将本书命名为《数字信号处理》。
本书共9章，包含了数字信号处理的基础内容。通过这些章节的学习，读者可以掌握数字信号处理的基本理论和处理信号的实际技能。这些内容将为读者进一步学习现代信号处理的知识打下坚实的基础。
数字信号处理的理论有两个核心的内容，即“信号”和“系统”，它们各自又包含“时域”和“频域”两方面。因此，本书的前4章紧紧围绕“信号的时域”“系统的时域”“信号的频域”及“系统的频域”四大板块展开了详细和深入的讨论。这4章包括48小节、近100道例题、110多道习题、30多个MATLAB文件。所有这些努力都是希望读者能更快、更深入地掌握数字信号处理中最重要也是最基础的内容。具体地说：
第1章介绍离散时间信号的基本概念，包括典型离散信号及其运算、信号分类、噪声、相关函数的定义及应用、信号时域分析、信号频域分析的基本概念及信号空间等。
第2章介绍离散时间系统的基本概念，包括系统的描述、输入输出关系、系统的属性及差分方程的求解。Z变换是离散时间系统分析与综合的重要工具，本章给出Z变换的定义、收敛域、性质、应用及系统的信号流图。
第3章讨论离散时间信号的频域分析，核心内容是离散时间信号傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT），并就其中的基本问题，如信号截短、周期卷积、分辨率、时宽－带宽积及DFT对FT的近似等进行详细的论述。最后介绍信号处理中的另一个基本变换，即希尔伯特变换，并举例介绍信号频域分析的应用。
第4章是离散时间系统的频域分析，包括系统频率响应、转移函数、极零分析、线性相位、全通系统、最小相位系统、谱分解及离散系统的Lattice结构等。
第5章详细介绍快速傅里叶变换（FFT）的各种算法，包括基2算法、分裂基算法及频域细化的CZT算法。最后介绍了Goertzel 算法，该算法在双音多频（DTMF）信号的快速、准确检测中获得了广泛应用。
第6、7章讨论数字滤波器的设计问题。前者讨论IIR滤波器的设计，后者讨论FIR滤波器的设计，并简要介绍一些特殊形式滤波器的设计问题。
正交变换的概念在数字信号处理中具有重要的作用，因此第8章对其进行详细的讨论，其重点是在语音和图像中广泛应用的离散余弦变换（DCT）。为使读者了解这些正交变换的应用，还增加了图像压缩的内容。
第9章以美国TI公司的TMS320系列DSP为主线，介绍DSP芯片的特点及应用，同时介绍FPGA在信号处理中的优势。
MATLAB是学习和应用数字信号处理的一个极好的工具。因此，本书在第1～8章的最后一节都对该章所涉及的MATLAB文件给予了说明，并给出了实例。通过MATLAB的应用，读者可以掌握应用MATLAB实现信号处理的方法，同时更深入地理解数字信号处理的理论。
本书的特点是强调数字信号处理的基础内容和如何培养信号处理的基本技能，并努力做到说理详细、论证清楚及便于自学。
本书在清华大学出版社云平台“文泉云盘”上附了一些资源，包括80多个用MATLAB语言编写的m文件、一些数据文件和完成习题时所需的文献。获取方法见本书附录。
黄悦、梁文轩、肖宪波三位博士编写了3.11节，他们从自己的学术领域出发，举例介绍了信号频域分析的应用；张辉博士编写了9.4节。在此向这4位博士表示衷心的感谢！
许燕、耿新玲、朱莉、汪梦蝶、肖智魁、丁海艳、柳银等在协助本书习题和计算机程序的编写、绘图以及资料收集等各个方面都做了大量的工作，在此一并表示感谢！
作者在编著本书的过程中，重点参考了\\[Pro14\\]和\\[Opp10\\]这两部经典的数字信号处理教材。在此向这两部教材的第一作者John G. Proakis、Alan V. Oppenheim致以最衷心的感谢！
限于作者的水平，书中不妥及错误之处在所难免，恳切希望读者给予批评指正。数字信号处理前 言
作者
2024年7月于清华大学
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