[奥本海姆]数字信号处理(第二版)清晰中文版-经典.pdf

所需积分/C币:46 2013-01-22 11:10:57 18.69MB PDF

很好的国外翻译图书,很值得一读。国外人写的毕竟要比中国人的好吧
72最小相位条件……… ■ 21 73离散博里叶变换的希尔伯特变换关系……………………………256 74复序列的希尔伯特变换关系 259 小 265 习题………………“…………………………………………………256 第八章高散随机信号… 甲·↓;·,·····4·.·4↓:自a·:4·:·D:·.:4 273 80引言…… 口■·◆ 273 8I时域离散随机过程 274 82平均 ·.:甲,1日『甲q·v甲甲r·7照司pq 冒「 …277 3无限能量信号的频谮表示………………………………………………23 84线性系统对随机信号的响应 234 小结 36 习题 287 募九章数字信号处理中有限安宾长度的影响……………………………………293 90引言……………………………………………………………………293 91表数法对量化的影响 甲山+!垂 a294 92模拟仨号取样过科中的量化作用 299 93.实现无冲激响应数字浓波器时有限寄长度的影响…………………302 94实现有限冲激响应数字港波器时有限寄存长度的影响……………317 95离散傅里叶变换计算中有限寄存长度的影响 ……:322 小结 …………………33 习题 336 第十章同态信号处理 .·q.++tdTT·:·1rTT·d ……348 19.0引言………………………………… 348 10广义叠加原理… 44“4b■4;甲 ……4348 102乘法同态系统 鲁甲4平d …350 103同态图象处理 352 104积同态系统… a·4··甲::·:4.‘4·4-+宁rt!t:.· 105复倒谱的性质 105特征系统D*的计算机上实现…… …396 197同态解褶积的应用 h4上d鲁p1 370 小结 ………………………381 习题…………… r382 第十一章功率谐估计 暑+·『■ 『甲q喝即甲卩■甲司 ……385 11.0引亩 ……………385 11佔计理论的基本原理 …………………………385 112·自舔方差的估计 ■■■■■国■■击南1▲■_q可山▲q●b画画 389 113周期图作为功率谱约一种{计 ………………………………391 114平滑的谱估计量……… …395 11.57协方差估计和7语的佔 4U4 116快速傅甲叶变换在谱佔计中的应用…… 10 1,谱估订实例 …407 结 d鲁口■ 413 …413 汉英名词对照索引… …………………417 绪 论 数字信号处理是起源于十七和十八世纪数学的一个学科,今天它在各个科学和搜术 领域中,已经成为种重的现代化工具.数字信号处理采用的冬种方法知它的种种应 用匚經冇悠久的历史,就象牛顿和高斯那样;老,同时它又象数字计算机础集成电路那 样,以轴新的到貌出现于今世 数字信号处理这一科主要研究用数字成符号序列表示信号处理这些序列.处理 的自的可能是估计信号的特征参数,也可能是把信号变换成某种更符合要求的形式,经 典的数值分析公式(如内摑、积分、微分等数值计算公式)无疑就是数字信号处理算法,另 外日于高速计算机的出现,促进了日益复杂巧妙的信号处理算法的发展,同封集成电路 近年来有了定飞猛进的发展有可能比较经济地实现分复杂的数字信号处理系统 号处理冇着悠久的历史,在各个不同的领域,如生物医学工、声学、声纳雷次、地 震学、话音通信、数裾涌信、核了科等须戚都充分显示出了它的重性.在许多应用 场合下例如脑电图和心电图分析,或语青传输和语音识别系统巾,我们可能是希望提取 某些特征参数。另外,我们可能希望剔除混在信号中的噪声和干扰,或奔是把信号变换成 专业人员更容易解释约形式,又例如信号在通信信道上传输时2要受到各种千扰,其甲包 括仨道失真、奁落和混入背景噪声按收机的任务之一就是要补偿掉这些干扰,总之在上 述每种情况下都要求好信号进行处理 位号处理并不限处理一维信号问题.多数图象处理都需要采用二维信号处理技 术,射线透视片的图象驾、为发现森林火灾或农业害厂的航空影照片的图忽增 强和分析、卫星气象照片的分析以及月球或深空探测器送来的电视图象的增强等等都属 于二维信号处理.石油勘探、地测景和核试验监测等要求作的地震数据分析同样要用 到多维信号处理技术, 不久以前。信号理主妥还是用糢拟设备实现的。到了五十年代出现了一些例外情 沅在那些需要让行复杂信受处理的领域中尤为明显:例如,在分析某些地球物理数据时 就是此这种场合可以先把数据记录在磁带上,然后在大型数字计算机上加以处理.这 类问题是利用数字计算机进行信号处理的早期例子之一,这独数信号处理方法一般不 是实时的例如几秒仲的数据:往往露要几分钟甚至几小时才能算完,即使是这样,数字 计箕机的录活性仍然使这一崭新的方法引起了人们的极大注意 就在同一时期,还出现了用计算机作信号处理的另一种方法,由计算机灵活,人介 常常在用模拟硬件实现信号处理系统之前凭在数字计算机上模拟它。利用这种办法y 个新约信号处理算法和系统,在禔供研制经费和器材之前:可以先在灵活的实验环境下去 钉研究.林肯实验室和贝尔实骁室作的声码器模拟就是一个典型的例子.在实现模拟信 道声码器时,滤波器的特性会通过许多难以预知的途径影响得到的话言信号质量.矿通 过计算机上模拟,可在模拟设备制作之前硏究这些滤波器的特性,调整它的参数,并估计 出整个系纯的质量 在上面所有用数字计算机处理信号的例子中,计算机的威力都表现在它的灵活性上 但这种处理常常不能实时完戚.因忧,当时流行的作法是使用计算机近和枝拟一个模 拟信号系统.数字滤波器的早期工作就是属于这种方式的先把信号作虞·数转奂变成数 字信号,然后在数字计算机上用程序实现数字滤波,再作数-模转换变换成模拟信,整个 系统相当于一个完善的模拟滤波器。当时看来,想把数字系统付诸应用,去处理语音信号 或雷达信号以及其他各种信号运足不切实际的想法因为从速度、价格和尺寸这二个重要 因素来考虑,使用模拟器件是有利的 自从用数字计算机处理信号以,自然而然出现了一种新的趋势。尝各种巧炒信号 处理箅法的试验日益增多,有一烂算法已不单纯是利用计算机的灵活性,并且从未见到 用模拟设备实现过,其中许多算法很有趣,但在当时认为是有点不切实际的想法.例如 频谱分析和同态滤波就是这类算法,计算机上的实践已清楚表明,应用这种方法可以改 进语音带宽压编系统改进解褶积和消除回声。在实现这种方法时,要求直接计算输入傅 里叶变换之对数的傅里叶反变换。而利用模拟的频谱分析仪实现不了所要求的博里旰变 换柞度和分辨率。因此这种信号处玊算法的发展,使实现全数字化的信号处理系统的想 法更加具有吸引力3人们抱着这科系统终将付诸实现的信念积极地开始了对数字化声妈 器、数字化频谱分析仪以及其它数字系统的研究工作。 1965年发现的计算傅里叶变换的喜效算法。进一步加强了用数字方法实现信号处理 的观点。这种算法后来称作快速傅叶变换(或简呵成FFT).从很多方画夹看,快速傅 单叶变换有重要的意义,许多以前在数字计算机上实现的信号处理算法,需要的时拘比 较乡,往往比实时处理时间多几个数量级.因为频谱分析是信号处理的一个重要组成部 分,而以前一直还没有一种行之有效的办法去实现它.而快速傅里叶变换算法把计算傅 里叶变换需要的时间减少了几个数量级,就有可能在与系统工作相适应的处时间内实 现日益复杂的信号处理算法。此外,田J用妄月数字硬件也可以实现快速傅里叶变换算 法许多过去认为不现实的信号处坦算法看米也可能用专用数字件实现了 快速便里叶变换算法的另一个重要意义是它本身是离散时域的方法。它可以直接计 算时或离散信号成序列的傅里叶变换,并且有一整套在离散时域上精确成立的特性和数 学关系,它巳经不单纯是尭续时域傅里叶变换的近似了。它的重要作用是促使人利用 时域离散数学方法重新建立许多信号处理槭念和算法。在离散时域上形成一套严格的关 系式从前使人们摆脱了那种认为用数字计算机处理信号仅是模拟信号处理之近似的观 点,由于这种观点上的改变,人们对于新兴的数字倍号处理学科表现出了强烈的关心 数字信号处理技术及其应用,目前正以惊人的速度向前发展着。随着大颊模集成电 路的出现和数字部件的戏本下降、体积编小及运算速度提高,数字信号矩理的应用日益 广泛.目前已制成多种专用数字滤液器,取样率可高达兆赫。高速专用快速傅里叶变换 (FFT)处理机已有商品出售。简单约数宇滤波器已制成集成电路片.目前几乎所有的语 音带宽压缩系统都倾向于全数字化。因为目前它是最实际可行的方法.数字处理机已成 了许多现代化雷达和声纳系统不可缺少的部分.除了专用数字信号处理件有所发展之 外,还出现了可编程序的数字信号处理专用计算机,这种计算机的构造特别适于解决数字 信号处理间题,它图前应用于实时信号处理以及设计嫫拟专用数字硬件 数字信号矬玊的重吸性仍冮不斟撾扈元钨滞的迹,疏这一学科将来的发展 能比刚才介结的发过程更加引人注目.数子稿号处理找术冲山无疑会促某些应 用部门发革命性变化.最期量的例子就是电话渐门,由于使用数字方法在实现交换 系统和传输系统时:佼成大幅度卜降,灵活娅著振卣. 鉴}数宁信号处理这一学利的发展)向,我们感到应按其身规律米研它,而不应 当钯它看宬是模拟佇号处理的一种近似.≮尙定读掌握时域连续线性系统玊论和 仨表示淞,第一章…开始就介绍数挐信号刑系统的妵义,下介绍数广信号处理 方汝。我的電点主是时蛾散的线性非穆变系狁:这幣分圩容同时域连续的线性非 时变系统削内容是对应的。在第:章照把这些概念推广得到…种广义的系统 尔课程容安排,我保尽量有意避兔济模拟信号处的纳论生硬均搬對数字信号 处理中来根擱前儿意的讨论,很明显看出薮信号欠理的许爹概念和鸰论确实韪模 找信号处理的许多概念和结论祁对应的。例灯。仁数子信号欠理浦积巳足表小线忪:非 移变系统的重要工具频域杯傅里叶分析也元着重要的作用.尽管模找和数等信号处理 两者很相似,们之间也存在着明显而重要差别。囚此,以前学到的有关模拟信号处理 理论和实践的知识,虽然常常在数宇号姓理中是有用的,但我们还要提醒谈,不要让 嵐有的模拟信号处理概念妨了你对数子信号处理献理解 虽然数宇信号处理是…正在生气勃勃迅速发展的学科32它的基木原理已经相当 完善了,这些基本原理中有许多都来源于六世纪发版起来的经典数分析技术所以 说经典的数值分析技烂数信号处理的求础.在二十世纪四下年代和五十华代采样 数据控制系统的硏究与发屐,使这些方法进一步精炼提高,发展成目前数字信哥处理中 的方法。本枍选择了一拦课题,方丽使读能淞人掌握本原垇打下牢围的基础,另 一方面又介绍了数字信号处理的广泛用迹井指出了它的发展方向 第一章时域离散信号和系统 10引言 信号可定义为一个传载信息的函数,这种信息通常是有关一个物理系统之状态或特 性的。虽然信号可以用许多方法表示,但在所有情下,信息都可以包含在按某种方式变 化的一个图形中.例如,信号可以取随时间变化之图形或随空问变化之图形的形式,各 种信号在数学土可表示为一个或几个独立变量的函数。例如2语言信号在数学上可以表 示成时间的函数,而图象可以表示成·个二元空间变最的亮度函鯊。通常的习惯是把信 号之数学哀示式的狙立变量当作封间,本书将遵循这一习惯,尽管事实上它可以不代表 时间 信号之数学表示八卟独立变量既可以是连续的也可以是离散的时域连绩信号是 在时间连续第合上定义的信号,因而用连续变量的函数示。时域离散信号是在离散的 时间定义的信号因巾独立变量仅取烹散值,即时域散信号表示成数字序列,我们将 看到诸如言或图象信号既可以有速续变量表示式,也可以有离散变量表示式:如果某 些条件成Y,则这些表示式光全等效 除了独立变惫既可连纹又可离散之外,信号的幅度也既可是连缤的又可是离散的 数字信号就是忖间和幅度两者都是离散的信号。时间连续、幅度也连续的信号有时称为 模拟式信号。 儿乎在每个科学和技术的领或里,为了容易提取信息,都必须对信号进行处理。因 此,发展信号处理技术和系统是非常重要的。这些技术通常将个信号变换成另一种信 号形式3这种新的信号形式在某种意义上比原始信号更合乎要求。例如3我们可能希望设 计一些变換,以分离两个(或多个)按某种方式合并在一起的信号也可能希望增强一个信 号的某…分量或参数,或者还可能希望估算信号的一个或几个参数.信号处理系统可以 按照信号分类的网样原刘进行分类。这就是说,时域连续系统是输人和出都是时城连 续信号的系统,洏时或离散系统是输入和输出都是时域离散信号的系统,与此类拟模拟 系统是输入和输出都是模拟信号的系统。而数字系绕则是输入和输出都是数字信号的系 统.因此,数字信号处理是对幅度时间都是离散的信号进行变换.本章事实上本 书的大郡分…—是讨论时域离歡信号和系统。而不是数宇信号和系笏。离散幅度彫响 在第九章逆钳讨论 时域离散信号可以通过对一个时域连续信号取样而得到,成者直接通过某种时球离 散处理而产生.无论时域离散信号的来源如何,数字信号处理系统都具有许多引人注目 的特征,它们可以采用通用数字计算机非常灵活地实现,或者用数字硬设备实现。如果 必要的话,它们可以用来模彷模拟系统。更重要的是它可用来实现樸拟硬件不可能实现 的信号变换,此当要进行复杂的信号处理时,常常要用到信号的数字表示法。 在这一章中,我们首先就~维信号讨论时离散信号和信号处玛系统的基概念,然 斤讨论二维信号的这些基本楒念、我们将特注重线性菲移变时域离散系统.读者从本 章和以后各意将逐渐认识到我们推导的许多特性和结果与几部名著中阐〕的线性非 纣变时域连续系绕的特件和结果相似。莓实上,可以将序列当作模拟信号的冲激串进行 处理以讨论时琙离敦系统.如果仔细处理的话,这种方法可以得到正确的结果,实际上 许多经典肭耿样数据系莸诊正都是这样做的(例如参无参考文献[4-6]).然雨,生许多 代数字信号处理的应用中,并非所有序列郁是由一个时域连续信号的或样产生的,而 吼,诈多时域离散系统并不近似」钼应的模拟式系统。所以’与其将拟系统的结果弧加 于腐散体制:不如从一套适合于吇城离散系统的体刮和符号岀发,推导出类以的结.只 有在必时才将时域离散信号和模拟式信号联系起來 1.1时域离散信号—序列 在时峨岗敵系绕玶念「,我们研究以序列表示之信号的处理问题,一个数字列x 它的第力个数字以x(n)表示时,则可用公式写为 r={x(n)} 1.1) 51 --7642-下1 441{ 图t1时域离信号的图形表示 尽管序列炉不总是由横拟波形取样产生的,但为方便起见,我们仍将x(n)称为序 的“第n个取样”.问样,虽然严格地说x(n)表示序列的第n个数字:但(1.1)式的符往 往显得过∮烦琐,而直接将其称作“序列x()较为方便且不致引起混淆。时域离散信号 即序列〕,也常常用图形孺述,如图1.所示。虽然横坐标厕成一条连续的直线’但x!n) 仅仅对于整数z值才有定叉。对于非整数的,将x(n)想您为零恳不正确的x(n)对」 非整数值的n是没有定义的 图12示出了一些序列的例子,孳位取祥序珂δ(n)定义为如下值的列 我们马上就会看到:单位取样斥刘在时域离散信号和系统中所起的作用和单位冲激瘛数 在时域连续信号和系统味所起的作用相,为方便起见。通常称单位取科序列为时域离 散冲嶶,筒称为冲激。值得注意的是在数学上酎域离散神激廾不像时域连续冲激那祥 复斜,其定义是简单而精确的,单位阶跃序列a(n)具有下列取: 年位取样 单位阶跃 n 实指数 正弦 图1,2萨列的一些实酬,图中所示序列在分析和表示时域离散 售号与系统时起着的作用 单位阶跃与单位取样的关系为 n)〓 (12) 类似地,单位取样与单位阶跃的关系为 8(n)-(n)-t(n-1) (13) 实指数序列是一个值为z的任意序列,此处a为实数.正弦序列形式为c ωn+中).复拦数序列的形式为c+)" 如果对于所有n满足x(n)=r(+N),则定义x(n)为周期序列。其周期为 对于T=3的复指数列和炫序列,只有当2m/为整数尉,才貝有周期x/c,如 果2m/m不是整数而是…个有理数则弦序列仍然是周期性的,但其周期大于2n/oe 如果2m/如0不是有理数,则正泫序列和复指数序列都不是周期性的.无论它们是否为周 期性的,参数(智称作止弦或复指数的频率.频率m0以在一个连续的数值范園内选 取然丽,规定在区域0≤m≤2x(或一丌≤≤x)内为结的并不失夫一般性 因为,在区域2m≤如≤2m(+1)内(对任意值)改变c所得到的正弦或复指数 序列和在区域0≤切≤2x内改变t所得到的正弦或复指数序列完全相同 有时引用序列的能量较为方便。序列x(n)的能量定义为 r(n)]2

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评论 下载该资源后可以进行评论 19

Mrbigbin007 资料很好!
2018-11-28
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jewellisme 不错,经典教程,但不是很清晰
2018-10-10
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deron182 清晰度一般,凑乎看吧
2018-05-11
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白菜_菜白 不是很清晰的, 不是很推荐下载
2018-04-24
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liboxiaziyuan 经典之作!!很有用处!!
2017-07-24
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zixuansnoopy 书很好,就是不是太清晰
2016-12-21
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yodasdashdasfhlds 中文版不是很好, 不太清晰。不过姑且用着把。
2016-10-09
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ericchzy 这不是奥本海姆的信号与系统吧?
2016-09-22
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spkk08 讲得很详细,经典
2016-09-05
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sunwayne163 数字信号处理经典教材
2016-06-02
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dunlingliyang

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