Fourier Acoustics

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出版者:Academic Press
作者:Earl G. Williams
出品人:
页数:306
译者:
出版时间:1999-6-30
价格:USD 128.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780127539607
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 音乐
  • 水声
  • 数学
  • 教材
  • speech
  • 声学
  • 傅里叶分析
  • 振动
  • 噪声控制
  • 信号处理
  • 数学物理
  • 工程应用
  • 声波
  • 振动分析
  • 音频工程
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具体描述

Intended for use as both a textbook and a reference, "Fourier Acoustics" develops the theory of sound radiation uniquely from the viewpoint of Fourier Analysis. This powerful perspective of sound radiation provides the reader with a comprehensive and practical understanding which will enable him or her to diagnose and solve sound and vibration problems in the 21st Century. As a result of this perspective, "Fourier Acoustics" is able to present thoroughly and simply, for the first time in book form, the theory of nearfield acoustical holography, an important technique which has revolutionised the measurement of sound. Relying little on material outside the book, "Fourier Acoustics" will be invaluable as a graduate level text as well as a reference for researchers in academia and industry. It talks about the physics of wave propogation and sound vibration in homogeneous media. It deals with acoustics, such as radiation of sound, and radiation from vibrating surfaces; inverse problems, such as the theory of nearfield acoustical holography; and, mathematics of specialized functions, such as spherical harmonics.

好的,这是为您创作的图书简介,内容详实,旨在描述一部名为《傅里叶声学》的著作之外的、完全不同的书籍内容: --- 书名:《数字信号处理:从理论基础到前沿应用》 作者:[此处可留空或填写虚构作者名] 第一部分:信号与系统基础回顾 本书旨在为读者提供一个全面且深入的数字信号处理(DSP)的知识体系,重点在于衔接连续时间信号处理与离散时间系统的桥梁。我们首先从信号的本质出发,详细阐述了连续时间信号(CT)与离散时间信号(DT)的表示方法、采样理论的核心——奈奎斯特-香农采样定理及其在实际工程中的应用限制。书中细致剖析了系统的基本特性,包括线性、时不变性(LTI),并用卷积和差分方程来精确描述离散时间系统的动态行为。 不同于侧重于声波物理特性的探讨,本卷的重点在于信号的数学模型构建。我们深入解析了Z变换作为离散时间系统分析的强大工具,详细比较了Z变换与拉普拉斯变换的异同,并对系统的因果性、稳定性和频率响应进行了严格的数学定义和几何解释。对于初学者而言,本书提供了大量的实例,帮助他们理解如何利用Z域分析来预测和控制系统的输出行为。 第二部分:傅里叶变换家族的深度解析 虽然传统的声学分析常依赖于对连续谱的理解,本书将重点转向离散傅里叶变换(DFT)及其高效实现——快速傅里叶变换(FFT)。我们首先探讨了傅里叶级数(FS)和傅里叶变换(FT)在描述周期和非周期信号谱特性上的作用,然后自然过渡到如何将这些概念应用于有限长度的离散数据序列。 DFT的定义、周期延拓和频谱泄露现象是本书的核心讨论点之一。我们不仅解释了频谱泄露的物理原因(截断效应),还详细介绍了应对措施,包括各类窗函数(如汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等)的选择、特性对比及其对频率分辨率和旁瓣抑制的影响。书中包含了大量关于FFT算法原理的推导和流程图,包括蝶形运算的结构和不同FFT算法(如基2、混合基)的优劣分析,使读者能够从底层理解高效计算的机制。 第三部分:数字滤波器设计与实现 本部分是全书最实用且工程性最强的内容。数字滤波器是DSP应用中的基石,本书系统地涵盖了FIR(有限脉冲响应)和IIR(无限脉冲响应)两大类滤波器的设计方法。 FIR 滤波器设计: 我们着重讲解了窗函数法、频率采样法以及最优化的Parks-McClellan算法。对于窗函数法,我们不仅展示了如何根据所需的过渡带宽和阻带衰减来选择合适的窗函数和滤波器阶数,还深入探讨了线性相位特性的重要性及其实现条件。 IIR 滤波器设计: 对于IIR滤波器,我们详细阐述了从连续时间原型滤波器(如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器)到离散时间滤波器的双线性变换法和脉冲不变法。书中对这两种转换方法的适用性、引入的频率预畸变问题以及如何进行频率映射进行了细致的对比和数学推导。此外,本书还涵盖了如何从理论设计图谱转化为实际的差分方程实现,并讨论了量化效应和舍入误差对最终滤波器性能的影响。 第四部分:先进的DSP算法与系统辨识 在掌握了滤波基础后,本书将视角提升至更复杂的信号处理和系统辨识领域。 功率谱估计: 我们区分了经典(或周期图法)估计和现代(或参数化)估计方法。对于功率谱密度(PSD)的估计,书中详细介绍了经典的韦尔奇法(Welch's method)及其平均化对降低方差的作用。随后,我们深入探讨了子空间法,如ESPRIT和MUSIC算法,它们在需要高分辨率估计且信号长度有限时表现出卓越性能,这在雷达和通信系统中至关重要。 自适应滤波: 自适应滤波是DSP领域的前沿方向之一。本书详细介绍了LMS(最小均方)算法及其变种(如归一化LMS),用于解决回声消除、噪声抑制和信道均衡等动态环境下的问题。我们通过迭代推导和收敛性分析,展示了如何利用最小化误差信号的期望功率来实现滤波器权重的自动调整。 系统辨识: 针对不完全知晓其内部结构(如未知传递函数)的系统,本书介绍了基于最小二乘法的参数估计方法。通过构建输入输出数据的回归模型,读者可以学习如何从实验数据中提取出系统的差分方程系数,从而实现对未知物理或电子系统的精确建模。 第五部分:DSP的硬件实现考量 最后,本书探讨了理论算法向实际硬件转化的挑战。内容涵盖定点数运算与浮点数运算的对比、溢出和饱和处理、流水线设计以提高处理速度,以及对特定DSP架构(如定点DSP、FPGA)的适用性分析。我们强调了在资源受限环境下,如何对算法进行优化(如定点化、算法展开)以满足实时性要求。 本书特色: 本书内容严谨,数学推导详尽,避免了过度依赖特定领域的应用案例,而是专注于信号处理的普适性理论。它适合于电子工程、通信工程、控制理论以及计算机科学中涉及离散数据分析的高年级本科生、研究生以及希望系统性巩固DSP知识的专业工程师。全书结构逻辑清晰,从基础概念到高级算法层层递进,力求构建一个扎实、全面的数字信号处理知识框架。

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读后感

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《Fourier Acoustics》这本书,从书名本身就透露出一种跨学科的魅力,它将抽象的数学工具与具象的声音世界巧妙地结合在一起。我是一名对数字信号处理充满兴趣的学生,一直希望能够更深入地理解各种信号处理算法背后的数学原理。傅里叶变换,作为信号分析的基础,对我来说是必学之科。我希望这本书能够以一种更加生动有趣的方式,来阐述傅里叶变换在声学信号处理中的应用。我期待书中能够详细介绍如何利用傅里叶变换来分析音频信号的频谱,理解不同频率成分对声音特性的影响,例如音调、音色和响度。我希望书中能够有关于傅里叶变换在音频压缩、音频编码以及音频特效(如混响、均衡器)等方面的详细讲解。我甚至期待书中能够提供一些实际的代码实现,例如利用Python或MATLAB来实现傅里叶变换,并将其应用于简单的音频处理任务,这样不仅能加深我理论知识的理解,还能提升我的实践能力。

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《Fourier Acoustics》这本书的书名本身就充满了吸引力,特别是对于那些希望在科学与艺术之间寻找联系的读者来说。我一直觉得,音乐的魅力,无论是宏伟的交响乐还是精致的独奏,都离不开声音的物理本质,而声音的物理本质又与数学紧密相连。傅里叶变换,在我看来,就是连接这两者的桥梁。我希望这本书能够以一种诗意而又不失严谨的方式,来解释傅里叶变换如何帮助我们理解音乐的和谐与不和谐,理解不同乐器的音色是如何由基频和丰富的谐波所构成的。我期望书中能有关于声音的频谱分析,如何通过傅里叶变换来揭示音乐中的泛音结构,以及这些泛音如何影响我们对音色的感知。我甚至想象,书中可能会探讨如何利用傅里叶分析来合成新的音色,或者分析一个著名乐曲的声学特征,将其分解成基本的组成部分,从而让我们更深入地理解作曲家的意图。这本书给我带来的不仅仅是科学知识,更是一种全新的欣赏音乐的方式,一种能够“看见”声音的数学之美的方式。我希望书中能有足够的案例研究,用实际的音乐片段或者乐器声音作为例子,来展示傅里叶变换的威力。

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当我第一次看到《Fourier Acoustics》这本书时,我立刻被它所传达出的学术气息所吸引。作为一名声学系的研究生,我深知傅里叶分析是理解声学现象的基石。从基础的波动方程到复杂的空间声场分析,傅里叶变换都扮演着不可或缺的角色。我希望这本书能够提供一种严谨且富有洞察力的视角,去阐释傅里叶变换如何在不同尺度的声学问题中发挥作用。例如,在微观层面,它可能涉及原子或分子的振动模式;在宏观层面,它可能用于分析房间的声学特性,如混响时间和驻波。我特别期待书中能够深入探讨傅里叶级数和傅里叶变换在求解偏微分方程中的应用,例如声波方程和亥姆霍兹方程。这些方程在描述声场的传播、衍射和散射等现象时至关重要,而傅里叶分析提供了一种强大的工具来找到它们的解析或数值解。我希望书中能够展示如何利用傅里叶变换将复杂的时域或空域问题转化为更容易处理的频域问题,以及如何从频域的解再转换回时域或空域。此外,对于诸如声学全息术、超声成像等前沿领域,傅里叶变换也起着关键作用,我希望书中能有所涉及,并提供相应的理论框架和数学推导。

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这本书的纸质和排版都相当考究,让人在阅读时能够享受到一种高质量的阅读体验。《Fourier Acoustics》这个书名,对于我这样一个对声音物理学有着浓厚兴趣,但又对数学推导感到头疼的人来说,无疑是一盏指路明灯。我一直在寻找一本能够将那些复杂的数学概念,比如傅里叶级数和傅里叶变换,与我们能够直接感知到的声音现象联系起来的书。我希望这本书能够用最直观、最形象的比喻,来解释傅里叶变换是如何帮助我们理解声音的“构成”的。比如,将一个复杂的声音分解成一系列简单的“纯音”,以及这些“纯音”的组合如何创造出我们听到的万千声音。我特别好奇,傅里叶变换在描述声波的传播、反射和衍射等现象时,扮演着怎样的角色。我希望书中能够提供一些相关的图示和例子,让我能够清晰地看到数学公式背后所代表的物理意义,以及这些物理意义如何体现在我们日常生活中所能听到的各种声音中。

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这本书,我一眼就认定它是我的“必读”。《Fourier Acoustics》这个书名,简直就是为我量身定做的。我一直对声音的传播和感知充满好奇,但往往在接触到那些复杂的数学公式时就望而却步。傅里叶变换,这个名字听起来就高大上,但具体是怎么跟声学联系起来的,我一直没有一个清晰的概念。我渴望这本书能像一位经验丰富的老师,用最直观、最容易理解的方式,把傅里叶变换的精髓一点点地揭示出来。我希望它能告诉我,为什么一个复杂的声音信号,可以被分解成无数个简单的正弦波;这些简单的正弦波又如何组合起来,形成我们听到的一切声音。我尤其想知道,傅里叶变换在分析声音的“频率成分”方面究竟有多么重要,这是否就是我们常说的“音高”和“音色”的数学基础?而且,我非常期待书中能出现一些实际的应用案例,比如,如何利用傅里叶变换来辨别不同的乐器发出的声音,或者如何在录音棚里利用它来优化声音的效果。我希望这本书不仅能让我理解理论,更能激发我动手去实践,去探索声音世界的奥秘。

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《Fourier Acoustics》这本书,从它的封面设计到作者的学术背景,都散发着一种专业而又不失温度的气息。我是一名对物理学充满热情,并且对声音现象有着浓厚兴趣的业余爱好者。我一直试图理解那些看似深奥的物理概念,而傅里叶变换,无疑是声学领域中一个绕不开的“坎”。我希望这本书能够以一种循序渐进的方式,带领我一步步地理解傅里叶变换的数学原理,并将其巧妙地应用于声学分析。我特别关注书中是否会涉及如何利用傅里叶变换来理解声波的传播特性,比如波的叠加、干涉以及衍射现象。这些现象在日常生活中随处可见,例如回声的形成,或者在狭窄通道中声音的变化。我希望书中能够通过清晰的数学推导和形象的比喻,解释傅里叶变换是如何帮助我们分析这些复杂现象的。此外,对于诸如扬声器的设计、麦克风的响应特性等实际的工程应用,我同样充满期待,希望书中能够展现傅里叶变换在这些领域中的重要作用。

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这本书的封面设计就足够吸引人了,那种深邃的蓝色背景,点缀着跳跃的波形图案,似乎在预示着一场关于声音与数学的奇妙之旅。拿到《Fourier Acoustics》的那一刻,我仿佛就能感受到其中蕴含的严谨与深度。作为一个对声学略有涉猎,但对傅里叶变换却常常感到头疼的爱好者,我一直渴望有一本书能够将这两个看似关联又独立的领域巧妙地融合在一起,让我能够从更宏观、更深刻的视角去理解声音的本质。这本书的名字,"Fourier Acoustics",就精准地击中了我的需求。我迫不及待地翻开第一页,期待着作者能够像一位技艺精湛的向导,带领我穿越傅里叶变换的数学迷宫,最终抵达声学世界的璀璨殿堂。我希望书中能够有足够的图示和生动的例子,来帮助我理解那些抽象的数学概念。毕竟,纯粹的公式推导对于初学者来说,往往是枯燥乏味的。我期望作者能够用通俗易懂的语言,解释傅里叶变换在分析声音信号中的作用,比如如何将一个复杂的声波分解成一系列简单的正弦波,以及这个过程对于我们理解音色、音高、响度等声学特性有何意义。我对书中可能涉及到的应用场景也充满好奇,例如在音乐制作、音频工程、噪声控制,甚至是在医学诊断中的声学成像,傅里叶变换是如何发挥关键作用的。我希望这本书不仅能让我掌握理论知识,更能激发我将这些知识应用到实际问题中的热情。

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《Fourier Acoustics》这本书的装帧质量确实非常出色,纸张的触感和印刷的清晰度都让人觉得这是一本值得珍藏的书籍。作为一名多年从事音频信号处理工作的工程师,我一直在寻找一本能够系统性地阐述傅里叶变换在声学领域应用的著作。市面上关于声学和信号处理的书籍并不少,但往往要么侧重于理论的纯粹性,而忽略了实际应用的细节;要么过于偏重工程实践,却对背后的数学原理交代不清。这本书的出现,无疑填补了这一空白。我尤其关注书中关于离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)在数字信号处理中的应用。在实际工作中,我们经常需要对采集到的音频数据进行频谱分析,FFT算法是实现这一目标的核心工具。我非常期待书中能够详细介绍FFT算法的原理,以及如何有效地在各种硬件平台和软件环境中实现它,包括对计算复杂度、精度和存储的要求等方面的讨论。此外,关于傅里叶变换在音频压缩(如MP3格式)和音频去噪方面的应用,也是我非常感兴趣的内容。理解傅里叶变换的原理,能够帮助我们更深入地理解这些技术的精妙之处,并可能从中发掘出新的优化思路。我希望书中能够提供丰富的代码示例,或者至少能够清晰地描述算法的实现步骤,以便我能够将其快速地应用到我的工作中。

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拿到《Fourier Acoustics》这本书,我的第一感觉是它非常厚重,这让我对接下来的阅读之旅充满了期待,也略带一丝敬畏。作为一名在建筑声学领域工作的工程师,我深知精确的声场分析对于项目成功至关重要。而傅里叶变换,无疑是理解和模拟复杂声场的基础工具。我希望这本书能够提供一种全面而深入的视角,去阐述傅里叶分析在室内声学设计中的应用。例如,如何利用傅里叶变换来分析房间的频率响应,理解不同频率的声音在空间中的传播和反射特性,从而预测和控制混响时间、清晰度以及语音可懂度等关键指标。我期待书中能够详细介绍诸如房间模式(room modes)的计算和控制,以及如何利用傅里叶变换进行声源定位和声源分离。此外,对于诸如隔音材料的性能评估、噪声传播模型的建立等,我也希望书中能够有所涉及,并提供相应的数学模型和工程实践建议。我尤其希望书中能够提供一些实际案例,通过分析真实的声学测量数据,来展示傅里叶变换在解决建筑声学问题中的实际价值。

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《Fourier Acoustics》这本书,从其厚度和内容所蕴含的深度来看,无疑是一本值得仔细研读的力作。作为一名在通信工程领域工作的工程师,我时常需要处理各种信号,而声学信号处理也是其中一个重要的分支。傅里叶变换,作为信号分析的核心工具,在声学领域有着广泛的应用,我一直希望能够有一本书,能够系统地梳理和深入地讲解这一内容。我期待书中能够详细介绍傅里叶变换及其在声学中的具体应用,例如如何通过频谱分析来理解和处理音频信号。我特别关注书中对离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)算法的详尽阐述,以及它们在实际工程中的计算效率和应用限制。此外,关于傅里叶变换在语音识别、音频压缩、声纹识别等方面的应用,也是我非常感兴趣的内容。我希望书中能够提供丰富的公式推导和图示,帮助我理解相关的数学原理,并能提供一些实际的应用案例,以便我能将所学的知识应用于实际工作中,解决更复杂的工程问题。

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