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出版者:中国水利水电出版社

作者:王建卫

出品人:

页数:259

译者:

出版时间:2007-9

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787508446783

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《现代信号处理基础与应用》 图书简介 第一部分：数字信号处理的理论基石 本书旨在为读者提供一个全面而深入的信号处理理论框架，重点关注数字域中的信号分析与操作。我们将从离散时间信号与系统入手，详细阐述采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的原理与实践意义，并探讨如何将连续时间信号精确地转换为数字信号，以及数字信号在采集和存储过程中可能面临的失真问题。 一、离散时间信号与系统 离散时间信号的表示与分类： 介绍序列（Sequence）的定义、表示方法（如指数序列、单位脉冲序列、单位阶跃序列），以及周期性、能量与功率信号的判据。 线性时不变（LTI）系统： 深入分析LTI系统的基本性质（线性、时不变性）。重点讲解卷积和积分（在连续域）及离散卷积（在离散域）作为系统动态的数学描述，并通过输入信号与系统冲激响应（Impulse Response）的卷积运算来预测系统输出。 Z变换： Z变换作为傅里叶变换在处理不稳定或非周期信号时的有力工具，是本书的核心。我们将详细解析单边和双边Z变换的定义、收敛域（ROC）的确定及其重要性。特别关注如何利用Z变换求解线性常系数差分方程（LCCDE），并从Z域分析系统的稳定性和因果性。 二、傅里叶分析的深化 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 讨论DTFT的性质、频谱分析的物理意义，以及如何通过DTFT观察信号的频率成分。 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT）： 详述DFT的定义、周期延拓特性以及其与DTFT的关系。本书将花费大量篇幅介绍FFT算法（如Cooley-Tukey算法的蝶形运算结构），强调其在实际计算中的效率优势，并讨论零填充（Zero Padding）对频谱分辨率的影响。 第二部分：数字滤波器设计与实现 滤波器是信号处理的核心组成部分，本部分将聚焦于如何根据特定需求设计和实现满足性能指标的数字滤波器。 三、无限冲激响应（IIR）滤波器设计 模拟滤波器预备知识： 回顾巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev Type I & II）和椭圆（Elliptic）等经典模拟滤波器的幅频特性和设计规范。 从模拟到数字的映射： 详细讲解两种主要的转换方法： 脉冲响应不变法（Impulse Invariance）： 分析其优点与局限性。 双线性变换法（Bilinear Transform, BLT）： 重点阐述BLT的原理，以及如何利用它将模拟滤波器的s平面映射到数字滤波器的z平面，并讨论频率预畸变（Pre-warping）的必要性。 IIR滤波器结构： 介绍直接形式（Direct Form I & II）、级联形式和并联形式的结构实现，以及如何通过系数的量化误差分析来优化结构的实现。 四、有限冲激响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器的优势与特性： 强调FIR滤波器具备的线性相位特性，这是其在通信、音频处理等领域不可替代的优势。 窗函数法： 系统介绍矩形窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等常见窗函数，分析不同窗函数在通带纹波和阻带衰减之间的权衡关系。通过傅里叶级数展开的截断原理推导滤波器系数。 频率采样法与等波纹法（Parks-McClellan/Remez Exchange Algorithm）： 介绍如何利用频率采样点来设计滤波器，并深入探讨基于最小化最大误差准则的优化设计方法，用于获得最优的等波纹FIR滤波器。 第三部分：现代信号处理的高级主题 本部分将拓展到更复杂的信号分析工具和实际应用领域。 五、线性预测与谱估计 随机过程基础： 简要回顾平稳随机过程的自相关函数和功率谱密度（PSD）的基本概念。 经典谱估计方法： 详细解析周期图法（Periodogram）及其在方差（噪声）和分辨率（分辨率）上的不足。 现代谱估计方法（参数化方法）： 深入探讨自回归（AR）、移动平均（MA）和自回归移动平均（ARMA）模型在谱估计中的应用。重点介绍如Burg算法、Yule-Walker方法等，用于实现高分辨率谱分析。 六、多速率信号处理与小波分析 多速率系统： 探讨抽取（Decimation）和插值（Interpolation）的概念、理想与实际的采样率转换器模型，以及如何利用抽取滤波器和插入滤波器实现高效的变速率处理。 子带编码与滤波器组： 介绍如何利用两通道滤波器组（高通/低通）对信号进行频带分解与重构，这是MPEG和JPEG2000等压缩技术的基础。 小波变换导论： 区别于傅里叶变换只能提供全局频率信息，小波变换通过时频局部化分析信号。本书将介绍连续小波变换（CWT）和离散小波变换（DWT）的基本原理，展示其在瞬态信号分析和去噪中的强大能力。 全书结构严谨，逻辑清晰，理论与工程实践并重，旨在培养读者从第一性原理理解信号处理算法，并具备独立设计、实现和评估数字信号处理系统的能力。 适用读者： 电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的本科高年级学生及研究生。 从事硬件加速、嵌入式系统开发、无线通信、声学与图像处理的工程师和研究人员。 希望系统学习现代信号处理理论，而非仅停留在软件工具使用层面的自学者。

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这本书的装帧和排版确实是相当扎实，拿到手里就能感觉到分量。从目录上看，它似乎将重点放在了基础的数据结构和算法的实现上，这对于初学者来说无疑是一个很好的切入点。我特别留意了关于M-文件编写规范和调试技巧那几章的描述，内容看起来非常细致，不仅仅是罗列语法，更像是提供了一套完整的工程化思维。比如，关于如何有效利用MATLAB的内置函数库来优化性能的部分，如果阐述得足够深入，对于希望将MATLAB应用到实际科研或工程项目中的读者来说，价值会非常高。我期待书中对面向对象编程在MATLAB环境下的应用能有独到的见解，因为这块内容在很多基础教材中往往是一笔带过，而对于构建大型复杂系统至关重要。总体而言，从内容架构来看，它似乎是一本旨在将读者从“会用”带到“精通”的深度指南，而不是停留在简单的命令速查手册的层级。这种对基础理论与实践操作相结合的侧重，是衡量一本优秀技术书籍的关键标准之一。

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从内容覆盖的广度来看，这本书似乎非常注重传统科学计算领域，比如数值积分、偏微分方程求解的经典算法实现。我发现它花了大量的篇幅来详细剖析这些经典算法的迭代过程和收敛性分析。这无疑巩固了读者在数值分析方面的基础知识。但是，在当前技术快速迭代的背景下，我对它在处理新兴计算范式，例如并行计算（利用GPU或多核CPU）方面的覆盖程度感到一丝疑虑。如果书中关于利用MATLAB并行计算工具箱的介绍仅仅停留在调用`parfor`循环的层面，而没有深入到任务分解策略、数据分发机制的优化，那么对于追求极致计算性能的用户来说，这本书的价值可能会被削弱。一个现代化的程序设计指南，理应包含如何充分利用硬件加速能力的指导方针，而不仅仅是停留在单线程的优化上。希望它能在这个方面有所突破，提供超越基础课程的洞察力。

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这本书的语言风格给我的第一印象是极其严谨，几乎没有使用任何口语化的表达，每一个技术术语的引入都伴随着清晰的上下文定义，这使得阅读过程中的歧义性降到了最低。然而，这种过度严谨也带来了一个潜在的问题：对于那些需要快速扫视以获取关键信息或查找特定解决方案的读者，可能会觉得阅读效率稍逊一筹。它更像是一部技术“教科书”，要求读者有足够的耐心进行系统性的学习。我希望书中在处理错误处理和异常捕获这一块能提供足够多的实战案例，特别是针对跨平台调用（比如与C/Fortran的接口调用）时可能出现的内存泄漏或环境配置错误的处理流程。如果这部分内容只是简单地列举了`try-catch`结构，而没有深入探讨底层机制，那么这本书在作为一本“高级程序设计”指南方面的说服力可能会有所欠缺。毕竟，程序设计的难度往往体现在如何优雅地处理那些“不应该发生”的边界情况。

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这份印刷品在图示和示例代码的清晰度上表现出色，尤其是那些涉及复杂流程控制的流程图，逻辑线条非常分明。这一点对于理解算法的执行路径至关重要。然而，我注意到随书光盘或在线资源中提供的配套代码示例的组织结构似乎有些保守，多为独立的、自洽的M文件，缺乏一个大型项目中的模块间相互依赖关系展示。一个真正的程序设计项目往往需要处理模块间的接口定义和数据流管理。如果这本书能提供一个贯穿全书的、从数据采集到最终报告生成的综合性“项目案例”，并在其中展示如何有效地组织和管理数以百计的M文件、工具箱和路径设置，那么它将从一本优秀的参考书升级为一本实用的“项目实施手册”。目前看来，它更像是一系列精美的“工具展示”，而非一个“工程蓝图”的构建指南，这种区别在实际工作中的影响是巨大的。

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说实话，当我翻阅这本书的某些章节时，我感觉作者似乎更偏向于一种理论推导和数学建模的视角来讲解编程逻辑。例如，涉及到线性代数运算优化时，书中的解释似乎更像是从矩阵分解的数学原理出发，而不是直接告诉你哪个内置函数效率最高、应用场景最广。这对于那些数学功底比较扎实，希望理解“为什么”而不是仅仅停留在“怎么做”的资深用户来说，或许是一种福音。但对于那些急于上手解决具体工程问题的读者，比如信号处理或图像分析的入门者，可能需要花费更多精力去消化那些偏底层的数学描述。我个人比较好奇的是，书中对Simulink模块化设计与脚本控制的集成描述是否足够详尽。Simulink往往是MATLAB应用生态中复杂系统的核心载体，如果这本书能提供一套行之有效的、从M代码到Simulink模型的无缝对接的最佳实践，那它的实用价值将大大提升。否则，它可能更像是一本偏向于纯数值计算的高阶参考书。

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