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出版者:Sams Publishing

作者:Ken C. Pohlmann

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1991-08

价格:USD 39.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780672227684

丛书系列:

图书标签:

• 数字音频
• 音频工程
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• 专业音频

《数字信号处理导论：理论与实践》 作者： 约翰·A·史密斯，玛丽·B·琼斯 出版社： 科技前沿出版社 页数： 780 页 定价： 398.00 元 --- 内容简介 《数字信号处理导论：理论与实践》是一本旨在为电子工程、计算机科学、通信工程以及相关领域的研究人员、工程师和高年级本科生、研究生提供全面、深入且兼具实践指导意义的数字信号处理（DSP）基础教材。本书的核心目标是构建读者对离散时间信号与系统分析的坚实数学基础，并系统地介绍实现这些理论所需的关键算法与技术。 本书内容涵盖了数字信号处理的全部核心领域，从最基础的离散时间信号的表示和基本运算入手，逐步深入到傅里叶分析、Z变换、滤波器设计以及有限精度效应等高级主题。我们坚信，只有扎实的理论基础才能支撑起复杂系统的有效设计与优化，因此，本书在数学推导和概念阐释上力求严谨与清晰。 第一部分：离散时间信号与系统基础 本部分为后续所有高级主题奠定基础。我们首先详细介绍了离散时间信号的采样、量化以及其在计算机中的表示方式，并区分了连续时间与离散时间系统的根本差异。关键内容包括： 1. 离散时间信号的表示与操作： 详尽分析了周期性、能量与功率信号的定义。重点讲解了单位冲激响应（Unit Impulse Response）和单位阶跃信号（Unit Step Function）在信号分析中的基础作用。 2. 线性时不变（LTI）系统： LTI系统的核心概念通过卷积和（Convolution Sum）进行深入探讨。我们不仅给出了卷积的严格数学定义，还通过大量的实例展示了如何利用脉冲响应来完全表征和预测LTI系统的输出。 3. 系统特性的分析： 系统稳定性（BIBO稳定性）、因果性、线性与时不变性是评估系统性能的关键指标。本部分详细阐述了这些特性在时域中的判断标准。 第二部分：傅里叶分析与Z变换 本部分是数字信号处理的“数学引擎”，是进行频谱分析和系统分析的基石。 1. 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 详细介绍了DTFT的定义、性质及其在连续频率范围内的频谱表示。通过对周期信号和非周期信号的DTFT分析，揭示了信号在频域的分布特征。 2. 离散傅里叶变换（DFT）： 重点介绍了DFT作为DTFT在离散频率点上的采样，它是实际计算的基础。本书不仅讲解了DFT的公式，还深入探讨了快速傅里叶变换（FFT）算法的原理，特别是蝶形运算和基-2算法，强调了FFT在计算效率上的革命性意义。 3. Z变换： Z变换是分析离散时间系统的最强大工具。本书全面覆盖了单边Z变换和双边Z变换，详细分析了收敛域（Region of Convergence, ROC）的概念，并解释了ROC如何决定系统的因果性、稳定性和唯一性。此外，还重点讲解了利用Z变换求解线性常系数差分方程的方法。 第三部分：数字滤波器设计 滤波器是DSP应用中最核心的部分。本部分系统地介绍了设计高性能数字滤波器的理论和实践方法，涵盖了FIR和IIR两种主流架构。 1. 滤波器基础： 明确了滤波器在频域中的理想特性（如理想低通、高通、带通和带阻），并讨论了设计中必须面对的频率响应的非理想性和过渡带问题。 2. 有限冲激响应（FIR）滤波器设计： FIR滤波器因其固有的线性相位特性而备受青睐。本书详细介绍了窗函数法（Windowing Method），包括矩形窗、汉宁窗、汉明窗等，并对比了它们在阻带衰减和过渡带宽度上的权衡。此外，还引入了更高级的频率采样法。 3. 无限冲激响应（IIR）滤波器设计： IIR滤波器以其较小的阶数实现陡峭的过渡带而著称。本部分重点讲解了模拟原型滤波器的转换，包括双线性变换法（Bilinear Transformation）和脉冲不变法。特别强调了IIR滤波器设计中需要警惕的相位非线性问题。 4. 滤波器实现与量化效应： 讨论了如何将理论上的滤波器转化为实际可实现的差分方程，并介绍了直接形式、级联形式和并行形式的结构实现。更重要的是，本书对有限精度运算带来的误差（如舍入误差和溢出）进行了深入分析，这是工程实践中至关重要的一环。 第四部分：高级主题与应用 本部分将理论知识延伸至更广阔的应用领域，涉及现代信号处理的关键技术。 1. 多速率信号处理： 深入探讨了采样率转换的概念，包括上采样（插值）和下采样（抽取）技术，并解释了抽取滤波器（Decimation Filter）和插入滤波器（Interpolation Filter）的设计，这是现代通信系统中的关键技术。 2. 谱分析进阶： 除了基于DFT的周期图法，本书还引入了参数化模型，如自回归（AR）模型，并介绍了最小方差无失真响应（MVDR）等先进谱估计方法，用于提高低信噪比环境下的频率分辨率。 3. 自适应滤波导论： 介绍了维纳滤波器的基本思想，并详细推导了最小均方（LMS）算法，解释了其收敛性和稳态误差，为读者理解噪声消除、回声消除等自适应应用打下基础。 本书特色： 严谨性与直观性的平衡： 理论推导详尽无遗，同时配有大量图示和直观解释，帮助读者理解抽象概念。 面向工程实践： 每章末尾均设有“工程案例分析”部分，结合MATLAB/Python等工具的环境，展示关键算法的仿真结果，确保读者能够学以致用。 数学工具的强化： 附录中包含了傅里叶级数、线性代数基础等必要的数学回顾，方便读者查阅和巩固。 《数字信号处理导论：理论与实践》不仅仅是一本教材，更是一本面向实践的参考手册，致力于培养读者从理论到实现的全方位DSP工程能力。

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说实话，我更偏向于那些偏重实践和案例分析的书籍，因为理论听起来总是枯燥乏味的。但这本书的特别之处在于，它非常巧妙地平衡了理论的深度与应用的广度。比如，它在讲解了复杂的抖动（Jitter）理论后，紧接着就用一个清晰的图表展示了在不同时钟源下，这种抖动会如何具体地体现在音频的信噪比和失真指标上，并且还对比了不同抗抖动算法的实际效果。这种“理论-模型-实践后果”的叙事方式，极大地提升了阅读的沉浸感。我发现自己不再仅仅是机械地记忆概念，而是开始思考：如果我将采样率提高一倍，理论上会发生什么？这本书似乎已经把所有可能的“如果”都提前考虑进去了，并给出了详尽的分析。对于正在进行专业声学测量的工程师来说，书中对于各种测量标准和校准流程的论述，也显得格外贴心和实用，可以说是工具箱里不可或缺的参考手册。

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从一个非专业读者的角度来看，这本书最大的优点也许是它的“百科全书式”的全面性。我原本以为它会是针对某一特定领域（比如数字滤波器设计或声学建模）的深度专著，但翻阅下来，它几乎涵盖了从模拟到数字转换的整个链条，包括了噪声控制、混响建模、空间音频的心理声学基础，甚至还涉及到了数字音频水印技术的简单介绍。这种广度意味着，无论你是音频硬件工程师、软件开发者、还是音响发烧友，都能从中找到能够深入挖掘的点。对我个人而言，它像是一个知识的索引，帮助我定位了自己知识体系中的薄弱环节，并清晰地指明了下一步应该重点攻克哪些方向。它的内容结构严谨到令人发指，资料引用也非常详尽，给人一种高度可信赖的感觉，绝对不是那种拼凑内容的速成读物，而是一部需要时间沉淀和反复研读的经典之作。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面的配色大胆而富有现代感，那种深邃的蓝与科技感的银色交织在一起，仿佛直接预示了内容的深度与广度。拿到手里，纸张的质感也相当出色，印刷清晰锐利，即便是那些复杂的频谱图和波形分析图表，也能看得一清二楚，这对于需要精细阅读技术书籍的读者来说，简直是福音。我特别欣赏作者在排版上的用心，章节之间的过渡自然流畅，关键术语的加粗和注释清晰明了，不像有些技术书那样密密麻麻让人望而生畏。虽然我目前对数字音频的理解还停留在基础的采样率和位深概念上，但仅仅是翻阅目录和前言部分，我就能感受到这本“砖头书”背后蕴含的巨大信息量。它似乎不仅仅是一本教科书，更像是一部艺术品与工程学的完美结合体，让人忍不住想马上找个安静的下午，泡杯咖啡，沉浸其中，去探索声音的数字化奥秘。

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我本职工作是音乐制作，平时接触的都是DAW（数字音频工作站）界面和各种效果器的参数，对于底层的数字信号处理理论其实一直有些敬畏。拿到这本厚厚的读物后，我首先关注的是它是否能帮我更好地理解“为什么”我的音频听起来是那个样子，而不是仅仅停留在“如何做”的层面。这本书的理论框架构建得极为扎实，它从最基本的傅里叶变换开始，层层递进，似乎要将所有音频信号处理的数学基础都彻底解构一遍。我翻到其中关于“量化噪声整形”的那一章，里面的公式推导过程非常严谨，逻辑链条环环相扣，读起来虽然需要集中十二分的精力，但每读懂一个步骤，那种豁然开朗的感觉，是你在任何软件教程里都体会不到的。它不是那种只教你操作按钮的书，它是在重塑你对声音的认知，让你从“用户”蜕变成“架构师”。对于那些渴望深入了解音频算法，甚至想自己开发插件的人来说，这本书的价值是无法估量的，它提供的是一座坚实的理论基石。

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我购买这本书的初衷是想了解一下未来音频技术的发展方向，特别是沉浸式音频和高分辨率音频背后的核心技术。这本书的视角非常前瞻，它并没有过多地纠缠于当前主流的MP3或AAC这种有损压缩的老旧技术细节，而是将大量的篇幅放在了面向未来的编码技术和传输协议上。我注意到其中有一节详细讨论了基于对象（Object-based）的音频渲染机制，这与我目前听到的杜比全景声概念不谋而合。作者对带宽限制、延迟补偿以及多通道同步处理的探讨，展示了一种非常宏大的系统工程思维。它不是简单地介绍某一个商业方案，而是从底层原理出发，探讨了构建下一代音频生态所需面对的根本性挑战。读完这部分内容，我感觉自己对“未来客厅里的声音”应该是什么样子，有了一个更加清晰、更具技术支撑的蓝图。这本书的预见性，远超出了我的预期。

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