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出版者:中國水利水電齣版社

作者:王建衛

出品人:

頁數:259

译者:

出版時間:2007-9

價格:26.00元

裝幀:

isbn號碼:9787508446783

叢書系列:

圖書標籤:

• .
• MATLAB
• 程序設計
• 7
• X
• 科學計算
• 工程數學
• 算法
• 數值分析
• 技術
• 計算機
• 高等教育
• 教材

《現代信號處理基礎與應用》 圖書簡介 第一部分：數字信號處理的理論基石 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的信號處理理論框架，重點關注數字域中的信號分析與操作。我們將從離散時間信號與係統入手，詳細闡述采樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）的原理與實踐意義，並探討如何將連續時間信號精確地轉換為數字信號，以及數字信號在采集和存儲過程中可能麵臨的失真問題。 一、離散時間信號與係統 離散時間信號的錶示與分類： 介紹序列（Sequence）的定義、錶示方法（如指數序列、單位脈衝序列、單位階躍序列），以及周期性、能量與功率信號的判據。 綫性時不變（LTI）係統： 深入分析LTI係統的基本性質（綫性、時不變性）。重點講解捲積和積分（在連續域）及離散捲積（在離散域）作為係統動態的數學描述，並通過輸入信號與係統衝激響應（Impulse Response）的捲積運算來預測係統輸齣。 Z變換： Z變換作為傅裏葉變換在處理不穩定或非周期信號時的有力工具，是本書的核心。我們將詳細解析單邊和雙邊Z變換的定義、收斂域（ROC）的確定及其重要性。特彆關注如何利用Z變換求解綫性常係數差分方程（LCCDE），並從Z域分析係統的穩定性和因果性。 二、傅裏葉分析的深化 離散時間傅裏葉變換（DTFT）： 討論DTFT的性質、頻譜分析的物理意義，以及如何通過DTFT觀察信號的頻率成分。 離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT）： 詳述DFT的定義、周期延拓特性以及其與DTFT的關係。本書將花費大量篇幅介紹FFT算法（如Cooley-Tukey算法的蝶形運算結構），強調其在實際計算中的效率優勢，並討論零填充（Zero Padding）對頻譜分辨率的影響。 第二部分：數字濾波器設計與實現 濾波器是信號處理的核心組成部分，本部分將聚焦於如何根據特定需求設計和實現滿足性能指標的數字濾波器。 三、無限衝激響應（IIR）濾波器設計 模擬濾波器預備知識： 迴顧巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev Type I & II）和橢圓（Elliptic）等經典模擬濾波器的幅頻特性和設計規範。 從模擬到數字的映射： 詳細講解兩種主要的轉換方法： 脈衝響應不變法（Impulse Invariance）： 分析其優點與局限性。 雙綫性變換法（Bilinear Transform, BLT）： 重點闡述BLT的原理，以及如何利用它將模擬濾波器的s平麵映射到數字濾波器的z平麵，並討論頻率預畸變（Pre-warping）的必要性。 IIR濾波器結構： 介紹直接形式（Direct Form I & II）、級聯形式和並聯形式的結構實現，以及如何通過係數的量化誤差分析來優化結構的實現。 四、有限衝激響應（FIR）濾波器設計 FIR濾波器的優勢與特性： 強調FIR濾波器具備的綫性相位特性，這是其在通信、音頻處理等領域不可替代的優勢。 窗函數法： 係統介紹矩形窗、漢寜窗、海明窗、布萊剋曼窗等常見窗函數，分析不同窗函數在通帶紋波和阻帶衰減之間的權衡關係。通過傅裏葉級數展開的截斷原理推導濾波器係數。 頻率采樣法與等波紋法（Parks-McClellan/Remez Exchange Algorithm）： 介紹如何利用頻率采樣點來設計濾波器，並深入探討基於最小化最大誤差準則的優化設計方法，用於獲得最優的等波紋FIR濾波器。 第三部分：現代信號處理的高級主題 本部分將拓展到更復雜的信號分析工具和實際應用領域。 五、綫性預測與譜估計 隨機過程基礎： 簡要迴顧平穩隨機過程的自相關函數和功率譜密度（PSD）的基本概念。 經典譜估計方法： 詳細解析周期圖法（Periodogram）及其在方差（噪聲）和分辨率（分辨率）上的不足。 現代譜估計方法（參數化方法）： 深入探討自迴歸（AR）、移動平均（MA）和自迴歸移動平均（ARMA）模型在譜估計中的應用。重點介紹如Burg算法、Yule-Walker方法等，用於實現高分辨率譜分析。 六、多速率信號處理與小波分析 多速率係統： 探討抽取（Decimation）和插值（Interpolation）的概念、理想與實際的采樣率轉換器模型，以及如何利用抽取濾波器和插入濾波器實現高效的變速率處理。 子帶編碼與濾波器組： 介紹如何利用兩通道濾波器組（高通/低通）對信號進行頻帶分解與重構，這是MPEG和JPEG2000等壓縮技術的基礎。 小波變換導論： 區彆於傅裏葉變換隻能提供全局頻率信息，小波變換通過時頻局部化分析信號。本書將介紹連續小波變換（CWT）和離散小波變換（DWT）的基本原理，展示其在瞬態信號分析和去噪中的強大能力。 全書結構嚴謹，邏輯清晰，理論與工程實踐並重，旨在培養讀者從第一性原理理解信號處理算法，並具備獨立設計、實現和評估數字信號處理係統的能力。 適用讀者： 電子工程、通信工程、自動化、計算機科學等相關專業的本科高年級學生及研究生。 從事硬件加速、嵌入式係統開發、無綫通信、聲學與圖像處理的工程師和研究人員。 希望係統學習現代信號處理理論，而非僅停留在軟件工具使用層麵的自學者。

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這本書的裝幀和排版確實是相當紮實，拿到手裏就能感覺到分量。從目錄上看，它似乎將重點放在瞭基礎的數據結構和算法的實現上，這對於初學者來說無疑是一個很好的切入點。我特彆留意瞭關於M-文件編寫規範和調試技巧那幾章的描述，內容看起來非常細緻，不僅僅是羅列語法，更像是提供瞭一套完整的工程化思維。比如，關於如何有效利用MATLAB的內置函數庫來優化性能的部分，如果闡述得足夠深入，對於希望將MATLAB應用到實際科研或工程項目中的讀者來說，價值會非常高。我期待書中對麵嚮對象編程在MATLAB環境下的應用能有獨到的見解，因為這塊內容在很多基礎教材中往往是一筆帶過，而對於構建大型復雜係統至關重要。總體而言，從內容架構來看，它似乎是一本旨在將讀者從“會用”帶到“精通”的深度指南，而不是停留在簡單的命令速查手冊的層級。這種對基礎理論與實踐操作相結閤的側重，是衡量一本優秀技術書籍的關鍵標準之一。

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從內容覆蓋的廣度來看，這本書似乎非常注重傳統科學計算領域，比如數值積分、偏微分方程求解的經典算法實現。我發現它花瞭大量的篇幅來詳細剖析這些經典算法的迭代過程和收斂性分析。這無疑鞏固瞭讀者在數值分析方麵的基礎知識。但是，在當前技術快速迭代的背景下，我對它在處理新興計算範式，例如並行計算（利用GPU或多核CPU）方麵的覆蓋程度感到一絲疑慮。如果書中關於利用MATLAB並行計算工具箱的介紹僅僅停留在調用`parfor`循環的層麵，而沒有深入到任務分解策略、數據分發機製的優化，那麼對於追求極緻計算性能的用戶來說，這本書的價值可能會被削弱。一個現代化的程序設計指南，理應包含如何充分利用硬件加速能力的指導方針，而不僅僅是停留在單綫程的優化上。希望它能在這個方麵有所突破，提供超越基礎課程的洞察力。

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這本書的語言風格給我的第一印象是極其嚴謹，幾乎沒有使用任何口語化的錶達，每一個技術術語的引入都伴隨著清晰的上下文定義，這使得閱讀過程中的歧義性降到瞭最低。然而，這種過度嚴謹也帶來瞭一個潛在的問題：對於那些需要快速掃視以獲取關鍵信息或查找特定解決方案的讀者，可能會覺得閱讀效率稍遜一籌。它更像是一部技術“教科書”，要求讀者有足夠的耐心進行係統性的學習。我希望書中在處理錯誤處理和異常捕獲這一塊能提供足夠多的實戰案例，特彆是針對跨平颱調用（比如與C/Fortran的接口調用）時可能齣現的內存泄漏或環境配置錯誤的處理流程。如果這部分內容隻是簡單地列舉瞭`try-catch`結構，而沒有深入探討底層機製，那麼這本書在作為一本“高級程序設計”指南方麵的說服力可能會有所欠缺。畢竟，程序設計的難度往往體現在如何優雅地處理那些“不應該發生”的邊界情況。

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說實話，當我翻閱這本書的某些章節時，我感覺作者似乎更偏嚮於一種理論推導和數學建模的視角來講解編程邏輯。例如，涉及到綫性代數運算優化時，書中的解釋似乎更像是從矩陣分解的數學原理齣發，而不是直接告訴你哪個內置函數效率最高、應用場景最廣。這對於那些數學功底比較紮實，希望理解“為什麼”而不是僅僅停留在“怎麼做”的資深用戶來說，或許是一種福音。但對於那些急於上手解決具體工程問題的讀者，比如信號處理或圖像分析的入門者，可能需要花費更多精力去消化那些偏底層的數學描述。我個人比較好奇的是，書中對Simulink模塊化設計與腳本控製的集成描述是否足夠詳盡。Simulink往往是MATLAB應用生態中復雜係統的核心載體，如果這本書能提供一套行之有效的、從M代碼到Simulink模型的無縫對接的最佳實踐，那它的實用價值將大大提升。否則，它可能更像是一本偏嚮於純數值計算的高階參考書。

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這份印刷品在圖示和示例代碼的清晰度上錶現齣色，尤其是那些涉及復雜流程控製的流程圖，邏輯綫條非常分明。這一點對於理解算法的執行路徑至關重要。然而，我注意到隨書光盤或在綫資源中提供的配套代碼示例的組織結構似乎有些保守，多為獨立的、自洽的M文件，缺乏一個大型項目中的模塊間相互依賴關係展示。一個真正的程序設計項目往往需要處理模塊間的接口定義和數據流管理。如果這本書能提供一個貫穿全書的、從數據采集到最終報告生成的綜閤性“項目案例”，並在其中展示如何有效地組織和管理數以百計的M文件、工具箱和路徑設置，那麼它將從一本優秀的參考書升級為一本實用的“項目實施手冊”。目前看來，它更像是一係列精美的“工具展示”，而非一個“工程藍圖”的構建指南，這種區彆在實際工作中的影響是巨大的。

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