Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов, практический подход (2-е изд., 2004)

01дйа1 Ядла1 РгосеЫпд А Ргасбса! Арргоас'и Яесопб есйбоп Егпгпапиа! С. 11еасИог Оп!чегет о1 Р!упюой Вагг!е ЧЧ.,3егМз Зпейе!с! На!!агп 0п!чегет 4п 1гпрг1пг»1 Реагаоп Его»одоп нап»,в»цы о аа»о н ъ а п ааье,мага»»ь н .ва»р аа»» т ь р»маа,о»ьн» аго»аг О»о» 1»а» ° Ьае ПО Цифровая обработка СИГНАЛОВ Практический подход Второе издание Эммануил Айфичер Плимутский университет Барри Джервис Университет Шеффилда Халлама Москва Санкт-Петербург Киев 2004 ББК 32.973.26-018.2.75 АЗ6 УДК 681.3,07 Издательский дом "Вильямс" Зав. редакцией С.Н. Тригуб Перевод с английского НЮ. Дорошенко, А.В. Назпренко Под религией А.В. Назаренко Научный консультант В.Ю. Чех По общим вопросам обращайтесь в Издательский дом "Вильямс" по адресу: (п10®зн1)йащарц(зйа)г(пй.сощ, )эпр: Птчхчьу. гн1! БащзрцЫгз)з(пй.сощ Айфичер, Эммануил С., Джервнс, Барри У.

АЗ6 Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е издание.: Пер. с англ.— М.: Издательский дом "Вильямс", 2004. — 992 с.: ил. — Парал. тит. англ. 18В)ч( 5-8459-07! 0-1 (рус.) Все названия программных продуктов являююя зарегистрированными торговымн марками соотвшсшвуюших фирм. Никакая часть настоящего издания ни в каких целях не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то нн было средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, если на зто нет письменного разрешения издательстве Реагзоп Ебцсаг!оп Ошйей Ашьог(юд нвпз!абоп йош Ше ЕпййзЫапйцайе ебщоп рпыпЬей Ьу Абйзоп эрез)еу, СорупйЬг 45 1993, 2002 Ай пайп юзегчед.

Ыо рап оымз Ьоой пну Ье мрпх(пхх( ог папзпцпеб ю апу Гопп ог Ьу апу ппчпь е!еспошс ог ппсЬашса1, (пс(айна рьпосору!пй, юсом!пй от Ьу апу (пгоппабоп ногаре юн1ета) зузгсш, пмюнг регтшзпоп йшп гЬе РнЫпьег. Кнзз(вп !апанайе ещноп рцЫ!зьсб Ьу 5981!апп РцЫгзыпй Нонке ассогайпй го 1Ье Ааюепкпг и!гй Каы Епгегрпзез !шепгабо~а1, Спрут(йы 45 2004 СГ Нзлательскнй дом "Вильямс", 2004 Ф Рсашоп Ейнсайоп 1(шцей, 1993, 2002 15ВН 5-0459-0710-1 (рус.) 15ВЫ 0-201-590! 9-9 (англ.) Данная книга предназначена в первую очередь для практиков — инженеров-электроншиков, программистов, людей, занимающихся техникой связи, вычислительными и электронными устройствами.

Хотя теоретические основы и изложены в необходимом объеме (не зная основных принципов, работать с цифровыми системами невозможно), основной акцент все же делается на практической разработке современных цифровых устройств, которые можно будет использовать в военной сфере и бномедицнне, телекоммуникациях н проигрывателях компакт-дисков, обработке изображений и цифровом телевидении. Для более полного усвоения излагаемого материала в книге подробно разбираются примеры, приводится справочная информация и предлагаются задачи для самостоятельного решения. Данную книгу можно использовать как учебник при подготовке прикладных специалистов. ББК 32.973.26-018.2.75 Содержание Предисловие 17 1.

Введение 27 ЦО 58 61 63 64 65 66 67 82 90 1.1. Цифровая обработка сигналов и ее преимущества 1.2. Области применения 1.3. Ключевые операции ЦОС 1.3.1. Свертка 1.3.2. Корреляция 1.3.3. Цифровая фильтрация 1.3.4. Дискретные преобразования 1.3.5. Модуляция 1.4. Процессоры для цифровой обработки сигнала 1.5. Обзор реальных областей применения ЦОС 1.6. Применение ЦОС при записи и воспроизведении звука 1.6.1.

Цифровое микширование 1.6.2. Синтез и распознавание речи 1.6.3. Цифровая аудиосистема воспроизведения компакт-дисков 1.7. Применение ЦОС в телекоммуникации 1.7.1. Цифровые сотовые мобильные телефоны 1.7.2. Приставка для приема цифрового телевизионного сигнала 1.7.3. Адаптивное телефонное зхоподавление 1.8. Применение ЦОС в биомедицине 1.8.1. Изучение ЭКГ плода 1.8.2. Анестезия с регулированием по замкнутому циклу на основе 1.9. Резюме 2. Аналоговый интерфейс ввода-вывода для систем ЦОС рЕальнОгО врЕмЕни 2.1.

Характерные системы ЦОС реального времени 2.2. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой 2.3. Дискретизация — низкочастотные и полосовые сигналы 2.3.1. Дискретизация низкочастотных сигналов 2.3.2. Дискретизация полосовых сигналов 2.4. Однородное и неоднородное квантование и кодирование 27 29 31 31 33 34 36 38 38 39 39 39 41 44 48 48 53 53 55 56 Содержание 92 94 96 96 97 100 104 111 111 113 113 115 117 118 118 135 во временной 2.4.1.

Однородное квантование и кодирование глинейная импульсно- кодовая модуляция, ИКМ) 2.4.2. Неоднородное квантование и кодирование (нелинейная ИКМ) 2.5. Выборка с запасом по частоте при аналою-циФровом преобразовании 2.5.1. Введение 2.5.2. Выборка с запасом по частоте и фильтры защиты от наложения спектров 2.5.3. Выборка с запасом по частоте и разрешающая способность АЦП 2.5.4. Применение выборки с запасом по частоте — однобитовый АЦП 2.6. Процесс цифроаналоговою преобразования; восстановление сигнала 2.7. Цифроаналоговый преобразователь 2.8.

Фильтры защиты от зеркальных частот 2.9. Выборка с запасом по частоте при цифроаналоговом преобразовании 2.9.1. Цифроаналоговое преобразование с запасом по частоте в проигрывателе компакт-дисков 2.10. Ограничения обработки сигналов в реальном времени с аналоговыми входными(выходными сигналами 2.11. Примеры применения 2.12. Резюме 3. Дискретные преобразования 3.1. Введение 3.1.1. Ряд Фурье 3.1.2. Преобразование Фурье 3.2. ДПФ и обратное ДПФ 3.3.

Свойства ДПФ 3.4. Вычислительная сложность ДПФ 3.5. Алгоритм быстрого преобразования Фурье с децимацией области 3.5.1. "Бабочка" 3.5.2. Выполнение алгоритма 3.5.3. Вычислительные преимущества БПФ 3.6. Обратное быстрое преобразование Фурье 3.7. Реализация БПФ 3.?.1. БПФ с частотной децимацией 3.7.2. Сравнение алгоритмов ВД и ЧД 3.7.3.

Модификации для увеличения скорости 3.8. Другие дискретные преобразования 3.8.1. Дискретное косинус-преобразование 3.8.2. Преобразование Уолша 3.8.3. Преобразование Адамара 3.8.4. Вейвлетное преобразование 3.8.5. Вейвлетный метод кратномасштабного анализа 135 137 140 143 150 152 153 158 160 163 163 165 165 165 166 166 167 168 171 173 176 Содержание 3.8.6. Представление сигнала с помощью сингулярностей: метод вейвлетного преобразования 3.9. Применение ДКП: сжатие изображений 3.9.1.

Дискретное косинус-преобразование 3.9.2. Квантование коэффициентов двумерного ДКП 3.9.3. Кодирование 3.10. Примеры Приложения З.А. Программа на С для прямого вычисления ДПФ З.Б. Программа на С для двоичного БПФ с временной децимацией З.В. ДПФ и БПФ в программном пакете МАТ1 АВ 4. Применение г-преобразования в обработке сигналов 4.1. Сигналы и системы дискретного времени 4.2. з-преобразование 4.3. Обратное з-преобразование 4.3.1. Метод степенных рядов 4.3.2. Метод разложения на элементарные дроби 4.3.3.

Метод вычетов 4.3.4. Сравнение различных методов обратного з-преобразования 4.4. Свойства г-преобразования 4.5. Некоторые области применения г-преобразования в обработке сигналов 4.5.1. Описание систем дискретного времени с помощью полюсов и нулей 4.5.2. Оценка частотной характеристики 4.5.3. Геометрическая оценка 4.5.4. Непосредственный компьютерный расчет частотной характеристики 4.5.5. Вычисление частотной характеристики с помощью БПФ 4.5.6. Единицы измерения частоты, которые используются в системах дискретного времени 4.5.7.

Исследование устойчивости 4.5.8. Ревностные уравнения 4.5.9. Оценка импульсной характеристики 4.5.10. Применение в проектировании цифровых фильтров 4.5.11. Структуры реализации цифровых фильтров 4.6. Резюме Приложения 4.А. Рекурсивный алгоритм вычисления обратного з-преобразования 4.Б.

Программа на С для оценки обратного г-преобразования и превращения последовательной структуры в параллельную 4.В. Программа на языке С для вычисления частотной характеристики 4.Г. Операции з-преобразования с помощью программного пакета МАТЕАВ 178 183 184 185 185 186 195 195 201 204 207 208 209 214 215 217 223 229 229 232 232 235 235 239 240 240 243 244 245 24? 248 252 261 261 263 269 270 Содержание 5. Корреляция и свертка 5.1. Введение 5.2.

Описание корреляции 5.2.1. Взаимная корреляция и автокорреляция 5.2.2. Применение корреляции 5.2.3. Быстрая корреляция 5.3. Описание свертки 5.3.1. Свойства свертки 5.3.2. Круговая свертка 5.3.3. Идентификация систем 5.3.4. Обращение свертки 5.3.5. Слепое обращение свертки 5.3.6. Быстрая линейная свертка 5.3.7. Вычислительные преимущества быстрой линейной свертки 5.3.8. Свертка и корреляция путем сегментации 5.3.9.

Метод наложения-сложения 5.3.10. Метод наложения-записи 5.3.11. Вычислительные преимущества быстрой свертки через сегментацию 5.3.12. Связь между сверткой и корреляцией 5.4. Реализация корреляции и свертки 5.5. Примеры применения 5.5.1. Корреляция 5.5.2. Свертка 5.6. Резюме Приложение 5.А. Программа на языке С для расчета взаимной корреляции и автокорреляции б.