数字信号处理基础

本书是关于数字信号处理（DSP）原理、实现和应用的最新教程。全书在概述了数字信号的产生、定义和处理实例之后，详细讨论了差分方程、数字卷积、Z变换、离散时间傅里叶变换和傅里叶级数、数字滤波器、传输函数、频率响应、频谱、无限和有限脉冲响应数字滤波器的设计以及离散傅里叶变换和快速傅里叶变换等基本概念和基本理论。随后以较大篇幅介绍了DSP的硬件实现和编程、DSP在声音和图像处理以及小波分析中的应用。书中涉及的数学知识以简明形式给出，深入浅出，易于理解。本书概论清晰，图文并茂。将DSP基础理论与硬件实现、工程应用很好地结合在一起，汇集了DSP的新技术和新理论，具有系统性、先进性和实用性特点。, 本书知识bc. cn老研bc数字信号处理堪础Fundamentals of Digital Signal Processing本书完整覆盖了数字信号处理技术及其所有主要的理论,目在使读者对DSP有一个理性的认识。书中包含各种有趣且深入的DSP研究,还介绍了DsP的软硬件实现。本书主要特点:包括对小波的独特介绍。评价了DsP硬件的优点和局限性。。提供了200多个实例,用来增强概念的学习。近400道章后习题、便于检验对所学内容的理解。利用一些有趣的应用,姐语音识别、语音与音乐合成、数字音频和加密,向读者展示了DSP的用途。书中所涉及的数学知识非常重要,这些知识以尽可能简明的形式给出,使读者将重点放在DsP而非数学问题上。为了便于理解,书中没有使用微积分。●附录给出了必备的数学知识和书中有关命题的证明所以本书相对来说是独立的,不需要参阅其他书籍o配套光盘包括交互的章节摘要、自测题、与书中小图标相应的多媒体(声音和图像)以及 MATLAB文件及其应用实例。可帮助学生在学习过程中听到井目看到数字信号处理的效果还可用来测试及巩固学习作者简介Jovce Van de Vege:加拿大 Caotun学院计算机与电子工程技术系教授,研究方向为元音谱和语音识别。ISBN7-5053-7661-6责任编辑:马岚aIrgunEducatio杜闽燕封面设计:毛惠庚本书贴有激光防伪标志,凡没有防伪标志者,属盗版图书9787505376618>sBN7-5053-7661-6TN.1607定价:56.00元(含光盘老研be国外电子与通信教材系列数字信号处理基础Fundamentals of Digital Signal Processin[加] Joyce Van de vege著侯正信王国安等译本书附盘可从木馆主页http://lib.szu.educn上由“馆藏检索”该书详细信息后下载,也可到视听部复制電子工業出版袂Publishing House of Electronics Industry北京· BEIJING老研bc内容简介本书是关于数字信号处理(DsP)原理、实现和应川的最新教程。全书在慨述了数宇信号的产生、定义和处理实例之后,详细讨论了差分程、数字卷积、z变换、离散埘间傅里叶变换和傅里叶级数、数字滤波器、传输函数、频率响应、獭谱、无限和有限脉冲响应数宇滤浟器的设计以及离散傅里叶变换和快速傅屮叶变换等基夲概念和基本理论随后以较大篇幅介了DS的硬件实现和编程、DP在声音和图像处理以及小波分析中的应用书屮涉及的数学知识以简明形式给出,深入浅出,易亍理解。本书概念清晰,图文并茂,将DSP其础理论与硬件实现、L稆应用很好地结合在起,沮集了DSP的新技术和新理论,只有系统性、先进性利实用性特点书知认覆盖面宽、适用范围广,可作为理类大专院校相关专业的本科生和研究生教材,对于DP领域的上程技术人员也有很好的参考价伉Simplified Chinese erliLion Copyright 2003 by PEARSON FDUC\ NORTH ASIA LIMITED and Publishing Hokiseof Electronics IndustryFundame ntals of Digital Signa! Processing, ISBN: 01.30160776 by Joyce: Van de Vegt, Copyright@ 2002All Rights RescrvedPublished by arTH gement with the urigiral publisher, Pearson Eruc ation Inc. publishing as Prentice HaiThis edlition is authorized for sale only in the People' g Republic 4. hira(excluding the Special Administrative Begion ofHung Kong and Macau本书中文简体字翻译版由电子工业出版社和 Pearson education培生教育出版北亚谢有限公司合作出版。未经出版者预先书面许可、不得以任何方式复制或抄袋本书的任何部分。本书封面贴有 Pearson ecucation培生救育出版集团激光防伪标签,无标签者不得销售版权贸易合同登记号:图字:01-2002-2678图书在版编目(cP数据数字信号处理基础/(加)维格特(egte,,V.);侯正信等译.-北京:电子工业出版社,2003.1国外电子与通信教材系列)书名原文: Fuandanientals of Digilal Signal Proc: essinglsN7-5053-766l6I,数Ⅱ.①维筷Ⅲ数宇信号-信号处理-教材TNV.TN9172中国版本图书倌CTP数据核字(2)第094012号責任编辑:马岚村闽燕印刷者:北京兴华印刷厂出版发行:电子工业出版社http://www.phei.com.cn北京市海淀区万寿路173信箱邮编:100036经销;各地新华书店开本:787×1092116张:405字数:1011千字附光盘1张版次:203年1月第版2003年1月第1次印刷定价:56.0元(含光盘)凡购买屺子工业岀版社的图书,如有缺损问题,请向购买书店调换。若书店售缺,请与本社发行部联系.联系电话:(010〕6827977老研bc前言数字信号处理(DP)已不再被认为是研究生和科研人员才涉足的领域。目前,数字信号处理已渗透到人们日常生活和工作中,并且它的影响还在目益扩大。对于希望学习DSP原理、应用以及D$语言的大学生、程师和计算机科技工作者,本书旨在提供一套深人浅出,易于理解的教程首先,数字信号处理非常有趣。作者先从DP的非数学性的概述人手,试图使读芹直接感受到它的精彩,并且在后续章节中,将所列举的例子集中于现实生活的声音(如话音鲸鱼声音利地震波)及图像(如指纹细菌和机场X光线等)配套光盘中提供了图表与卢音的联系,使读者可亲自听到处理前后的信号。在讲述必要的理论知识后,深入研究了语音识别图像处理、马达控制和加密等实际应用本书涉及DP所有的基本概念,包括怎样进行变换和设计滤波器。书中的讨论自始至终贯穿大量的例子。为了便于理解,书中没有使用微积分。然而,书中所涉及到的数学知识非常重要,这些知识-般以尽可能简明的形式给出(即使具有深厚数学功底的同学也要侧重于ISP,而不是数学问题)。理解本书内容所必备的数学知识在附录中给出。特别需要说明的是,在本书中,当对数数的底数缺省时,就认为是以10为底。第I章是数字信号处理的概述,概括介绍了本书的主要内容,而未涉及数学基础;第2章讲述了如何从现实的模拟信号获得数字信号;第3章提供了些定义和处理数字信号的实例;第4章至第8章涵盖了DS重要基础理论的主要内容,论述了差分方程数字卷积、z变换、离散时间傅里叶变换和离散傅里叶级数阐述了滤波器、传输函数频率响应和频谱的基本概念;第9章和第10章阐述了滤波器的设计,包括无限脉冲响应和有限脉冲响应滤波器;实际应用方面则从第11章开始,讨论了离散傅里叶变换和快速傅里叶变换;第12章和第13章分别分析了DP的哽件和编程问题;DSP在声音和图像中的应用在第14章和第15章进行研究;最后,第16章介绍了小波理论及其应用;附录A给出了必备数学知识,其他附录则证明了书中的有关命题,所以本书相对来说是独立的,不需要参阅其他参考书。另外,每章后附有小结和习题。配套光盘中包含大多数章节的实例声音图像数据及视频片断,也包含了频谐图和小波的软件。书边的太阳符号表明光盘中有相应的说明材料。光盘中还包含 MATLAR文件及其应用的例子,方便读者验证书中所叙述的方法。这些文件还可用来解决许多书后的习题。光盘中还有章节中基本概念的小测试。教学辅导材料中包括书屮问题的解答、基于 MATLAB和模拟器件公司的ADSP2181 EZ-KIT Lite DSP开发工具的实验及实验指导。教学辅导材料配套光盘中收有 Power point制作的主要图表的幻灯片、实验指导及答案。欢迎对衣书及钦件提意见建议或指正,并通过mli@ P camosun,b.ca寄至 Joyce Mills( niee van deⅤege)木书对数学知识的要求适中,适合作为理工科类院校大学二年级教材。SP将逐渐成为基本的技术,随着提前讲授ⅠSP课程的压力加大,本书将有所帮助。老研bc录第1章数字信号处理概述…信号与系统2模/数和数/模转换…·1115g3数字信号及其频谱山▲西‘■如·■■d4血■■↓■贔■d■▲亠▲■■聊■■d卜b血4卜山■■冒■量1.4数字滤波1.5语音、音乐、图像及其他冒■‘■音幽1■冒1■冒■■督画画6小结…18习题111画鲁18第2章模数转换和数模转换…2.l简单的DSP系统↓L↓■山司■■222.2采样2.2.1奈挛斯特采样理论2,2.2从频率角度看采样…冒■冒■,冒262.3量化…■聊聊P■■P■■P■自·自自自日t自2.4模数转换■■L郾■■血如bb如b■44bd4■↓甲■■罩聊■鲁■P自■PP■PP』■∷372.5数模转换……39小结h■■冒冒甲冒口甲F甲甲p■pd■自■血自冒习题…·山矗幽■士晶d量h山d甲晷曾早■曾■日42第3章数字信号数字信号的图示3.2数字信号的符号■■即■■p聊··甲昏暑普■b11冒T33数字函数……513.3.1脉冲函数·山L33.2阶函数3.3.3幂函数和指数函数aa出…1·1111·D·“1··3.34正弦函数和余弦函数………………613.4合成函数44··Fa·日:中?=-·:···3.5二维数字信号4+24.44…44…………………………69小结71习题第4章差分方程与滤波4.1滤波基础知识………757老研cbc4.2模拟滤波器和数字滤波器……804.3线性、时不变、因果系统……■■幽幽■■b■曲814.4差分方程h■■贔■■昏■订b1订■■订d■■■■4■■h■■■■■bb■鲁h■■■昏h订■鲁↓鲁■b■■鲁■■■1鲁■■4d■4■■814,5叠加原理…854,6差分方程流图…■〓↓■画着■斗着↓■■郾■874.6.1非递归差分方程…………"……………"""""""!874.6.2递归差分方程…4.7脉冲响应……………………………934.8阶跃响应小结10第5章卷积与滤波5.1卷积基础5.2差分方程与卷积……………………………11753滑动平均滤泼器山郾LL即郾L……:1195.4数字盜像滤波…l22小结125习题126第6章z变换…■■■晷■·■qdpq·血山·■■■■■■q■甲6.1z变换基础…1296.2传输函数……山"4== ++++IL"4l·14·甲1·号···13362.1传输函数和差分方程………1336.2.2传输函数和脉冲响应1356,2.3计算滤波器输出…………6.24传输函数的级联和并联……63逆z变换曹■■4平曾T中血……-1386.3.1标准式…1386.3.2筒单的逆z变换1406.3.3长除法求逆z变换14163.4部分分式屐开法求z变换▲dbb■4聊■l血血■■冒會节甲1436.4传输函数与稳定性………山▲郾■LL∴1486.4.极点与零点罪■■血血■血4P甲1486.4.2稳定性■■晶4『■■l506.4.3一阶系轿……………………………………6.4.4二阶系统156小结习题…………pp口FP■早·■■老研cbc第7章傅里叶变换与滤波器形状7.!傅里叶变换基础L■L画备血唱■17372频率响应及其他形式鲁上P會P督■會4p平·曾甲日■721率响应和差分方程722频率响应和传输函数I777.23频率响城和脉冲响应…………17773频率响应和滤波器形状∴………………………1787.3.1滤波器对正弦输入的作川…∴……∴1787.3.2幅度响应和相位响应……;°。4·4·■■『早甲··7.33模拟颗卒∫与数字频率-……………1927.3.4由极零点确定滤波器形状7.3.5阶滤波器■■罪■■■lP『4血“1甲···日「■·2007.3.6二阶滤波器n…-201小结…205习题…■郾郾郾206着晷甲血血4自唱旱罩第8章数字信号频谱…2118.!频谱的意义1L山唱■唱2L18.2非周期数字信号…21183周期数字信号…th着D即■■會幽4■■甲………∵………∷218小结凸■■罪罪■自血血■4上『评229题第9章有限脉冲响应滤波器2359,1有限脉冲响应滤波器基础2359.2再论滑动平均滤波器…3相位失真9.4逼近理想低通滤波器2449.5窗函数二昌■甲p44■看甲■幽9.5.1矩形窗……249……-2519.5.2我宁窗9.53喑明窗…■口聊■··■4p甲暑h暑「曾t2539.54布莱克曼酱■·■■司■罪甲自自自■Pp·r‘·"曾∴……2539,55凯塞侪:2559.6低通FR滤波器设计…579.6.1设计指南B:4·甲..··…257962低通FR滤波器设计步骤25997带通和高通FR滤波器9.8带阻FH滤波器……2759.9等波纹FTR滤波器设计…279老研cbc9.10实际FIR滤波器的问题噜■■■·罪甲。即■■■噌L昌郾L山郾晶山281小结283习题I284第10章无限脉冲响应滤波器■平q早↓甲甲}甲■■甲■昏■4鲁■■I■■■■■晶■■4凸■h·▲血■白矗血rm晶m■■28910.无限脉冲响应滤波器基础28910.2低通模拟滤波器山+『血■■■■■■■■『■■■■■■■■■■甲■■■甲10.3双线性变换…29310.4巴特沃斯滤波器设计210.5切比雪夫I型波器设计306106脉冲响应不变法IR滤波器设计………………31210.7“最佳拟合”滤波器设计3]510.8带通、高通和带阻ⅢR滤波器甲■■■由■■血血由幽會自血■血31510.9实际R滤波器的问题……………322小结324卩■郾郾■甲↓■■■■324第11章DF和FF处理32811.1DT基础3281].2与傅里叶变换的关系34611,3与傅里叶级数的关系34911.4T窗效应,34911.5频谱图4b44B44B:..·'自·4自·『早?·35411.6FT基础…35811.2 2D DFTFFTI.■血■b4p■q聊甲·■■▲b晶小结习题…362第12章DSP硬件…v日自鲁■普『■12.I数宁信号处理器基础367122DSP的结构…I2.3定太和浮点数格式■·甲.h日『11.罗·1甲37112.4DSP硬件单元4“·444·4‘‘B日4P『·平早."37512.4.!乘法器/累加器▲啁昌■4■咖■罪聊■■■自·自■■PP『P『■甲甲,血·上·37512.4,2移位器∴3763地址发生器p聊■如■着■q12.5DsP汇編语言………b量P冒甲37812.6如何选择IsP…·▲着着4着甲■■■血37912.6.1定点或浮点………………………379126.2数据宽度………38010·