Богнер, Константинидис - Введение в цифровую фильтрацию (1044115)
Текст из файла
Ед11ед Ьу К. Е. Водпег А. О. Сопа1ап11пЫея Перевод с английского Под редакцией Л. И. Филиппова ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» МОСКВА 1976 1ИТЙОР1.1СТ1ОИ ТО Р101ТА1. Р11 ТЕК1ИО Пераг1тпеп1 о1 Е!ес1г!са1 Епрпеег1пд 13пиегз11у о1 Аде! аЫе, Аиз1га!!а апЙ Перагйпеп1 о1 Е!ес1пса! Епрпеег1пд 1трег1а! Со!!еде о1 Зс!епсе апд ТесЬпо!оду, 1опдоп А Ю!!еу — 1п1егяс!епсе РпЬ1!са11оп Лойп %!1еу апй Бопеш Е.опдоп Иеъ Уог1с Зудпеу Тогоп1о 1975 ВВЕДЕНИЕ В ЦИФРОВУЮ ФИЛЬТРАЦИЮ .Под редакцией Р.БОГНЕРА и А. КОНСТАНТИНИДИСА "КДК 621.372.542 Предисловие к русскому изданию Книга написана иа основе лекций, прочитанных в Лондонском имперском колледже специалистами в' области цифровой обработки сигналов. В доступной форме изложены основы математического аппарата, используемого при работе с дискретными сигналами, описаны методы синтеза цифровых фильтров, проанализированы основные ограничения, связанные с дискретным представлением данных.
Книга рассчитана прежде всего иа студентов и аспирантов электротехнических специальностей, но также весьма полезна инженерам и научным работникам, применяющим цифровые методы обработки данных, и всем, кто желает ознакомиться с указанными методами. Редакция литературы по новой технике Соруг1дЫ © 1975, Ьу 1оЬп '1а1!1еу ап11 5опв, 1Ы. А!! К!дЫв !кевегуе11. Ац1Ьог!вел! 1гапв1а11оп 1го1п 1Ье Епд!1вЬ 1апдцаде ей1!оп рцЬ!!8Ье11 Ьу 1оЬп %1!еу ап11 5опв 1.Ы.
Д Перевод на русский язык, «Мир», 1977. ВВЕДЕНИЕ В ЦИФРОВУЮ ФИЛЬТРАЦИЮ Редактор Л. Якименко Художник Н. Алексеев. Художественный редактор В. Бисенгалиев Технический редактор Н. Иовлева Ф Сдано в набор 19/Ч 197б г. Подписано к печати 27/Ч111 197б г. Бумага тип, № 2 бОХ90%~-б,75 бум. л. 13,50 печ.
л. Уч.-изд. л. 12,1б. Изд. № 20/8907. Зак. 550. Цена 1 р. 0,5 к. ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» Москва, 1-й Рижский пер., 2 Московская типография № 11 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Миазистров СССР по делам издательств полиграфии и книжной торговли. Москва, 113105, Нагатинская, 1.. 30401 †1 В 162 — 77 041(01) — 76 Многочисленные высказывания читателей по вопросу о назначении предисловий сходятся 11а том, что последние служат для оправдания предпринятого труда.
В оригинале этой книги, написанной коллективом английских авторов, под редакцией Р. Богнера и А. Константинидиса предисловие по существу отсутствует. И это естественно: практическая важность сравнительно новой области исследований и техники — цифровой фильтрации — очевидна для всех, кто работает в этом или смежных научных направлениях. Даже обычно пессимистически настроенные исследователи, столкнувшись на практике с цифровой фильтрацией, признают ее целесообразность не только в тех случаях; когда используется цифровая вычислительная машина, но часто и тогда, когда для цифровой обработки сигналов приходится разрабатывать специальное устройство, затратив на это дополнительные время и энергию.
По наиболее оптимистическим прогнозам малогабаритные цифровые устройства в ближайшем будущем полностью вытеснят аналоговые фильтры. Согласно исследованиям некоторых фирм, цифровые фильтры вскоре окажется целесообразным применять даже в тех случаях, когда не только входные сигналы поступают в аналоговом виде (что чаще всего и бывает), но и выходные колебания необходимо иметь в непрерывной форме (как, например, в радиовещании или телевидении). В этом случае необходимо лишь добавить аналогоцифровой и цифро-аналоговый преобразователи. Техника интегральных схем позволяет разместить все необходимые операторы в объеме нескольких кубических сантиметров.
Эта техника, освоение которой удачно «подоспело» ко времени достаточно полного развития теории цифровой фильтрации, практически избавила последнюю от длительных традиционных этапов «эмоционального оптимизма», рационального осмысливания выводов теории и поисков ее целесообразного применения. В нашей стране издано несколько книг по теории цифровой фильтрации. Целесообразность настоящего издания диктуется рядом обстоятельств, Во-первых, эта книга написана коллективом 'авторов, каждый из которых специализировался в соответствующих разделах теории. Во-вторых, книга задумана авторами как введение в теорию: она написана на достаточно высоком (и современном) уровне, доступном инженерам и студентам старших курсов.
Наконец, в-третьих, книга буквально изобилует практическими примерами. Более того, изложение почти каждого нового вопроса начинается с примера, что делает книгу особенно полезной для тех, кто впервые приступает к изучению цифровой фильтрации. Для понимания рассматриваемых вопросов достаточно знать основы теории преобразований Фурье и Лапласа. Перевод выполнен Ю. Н. Александровым (гл. 4, 5, 9 — 11) и Э.
Г. Назаренко (гл. 1 — 3, 6 — 8), Л. Филиппов Предисловие Первоначально цифровая фильтрация и цифровая обработка сигналов использовались в.основном при моделировании аналоговых схем обработки сигналов на цифровых вычислительных машинах. Теперь эти вопросы представляют самостоятельную область исследований. Методы цифровой обработки сигналов и цифровой фильтрации имеют важное значение прежде всего потому, что они непосредственно применяются в ЦВМ й специализированных цифровых устройствах, предназначенных для работы в реальном времени, а также для обработки данных.
Стремительное развитие цифровых методов привело к необходимости организации курсов для их изучения. Такие курсы были созданы при Имперском колледже в Лондоне; прочитанные там лекции положены в основу этой книги. Материал излагается в следующем порядке. Глава 1 дает общее представление о пр дпосылках и достижениях в области цифровой фильтрации. Основные идеи методов дискретизации и г-преобразования изложены в гл.
2. Они составляют математическую основу всех остальных глав книги. В гл. 3 рассматриваются общие характеристики цифровых фильтров во временнбй и частотной областях. В гл. 4 показано, как использовать для построения цифровых фильтров имеющиеся данные по аналоговым фильтрам, а в гл. 5 описаны некоторые методы црямого синтеза рекурсивных цифровых фильтров. Нерекурсивные цифровые фильтры рассмотрены в гл. 6, методы фурье-преобразований изложены в гл. 7.
В гл. 8 описан весьма полезный метод синтеза на основе частотной выборки, а в гл. 9 этот метод рассмотрен для случая целых коэффициентов фильтра. Влияние эффектов квантования и округления на работу различных фильтров проанализировано в гл.
10. Наконец, в гл. 11 описаны некоторые методы оптимизации процедуры синтеза фильтров. Мы выражаем благодарность нашим соавторам и коллегам за помощь и поддержку. Р. Богнер'> А. Константинидис Имперский колледж, Лондон о р. Бо н р носта ще рем роро ее унне~рсртете Адененды )А с ре н ). Глава 1 ВВЕДЕНИЕ Р. Богнер т Назначение этой главы состоит в том, чтобы рассмотреть в общих чертах современное состояние обсуждаемых в книге вопросов и показать перонективы на будущее.
Существуют различные мнения по поводу того, что следует включать в понятие «цифровая фильтрация». По-видимому, целесообразно отнести сюда все системы обработки, где сигналы представлены последовательностями величин, получаемых в дискретные моменты времени. Такой подход позволяет рассматривать системы, в которых отсчеты сигналов в аналоговом виде запоминаются на емкостях, или системы, состоящие из отрезков линии пе-- редачи, используя в основном тот же математический аппарат, как и при описании чисто цифрового фильтра, построенного на элементах цифровой техники. 1.1. История и тенденции развития Ускоряющееся развитие цифровой вычислительной техники приводит к созданию все более надежного, быстродействующего, миниатюрного и качественного оборудования ~1 — 61 (фиг.
1.1). Еще до появления автоматических цифровых вычислительных машин ЩВМ) существовала примитивная техника вычислений, которая использовалась, например, при выполнении: гармонического фурье-анализа с определением амплитуд и фаз отдельных составляющих и суммы составляющих; сглаживания временных рядов с помощью окон, т. е. свертки; корреляции, или регрессионного анализа; анализ ериодограмм, эквивалентного обработке гребенчатым фильтром~- авторегрессионного анализа, эквивалентного рекурсйвной фильтрации [81. Эти виды обработки легко выполняются на ЦВМ.
Они обычно использовались при анализе кратковременных сигналов, например. сейсмических записей, записей приливов, волн, теплового режима ГЛАВА ! ВВЕДЕНИЕ 9 10-2 1000 о-з 100 СЪ. сс3 10 1,0 10-5 10-В 0,1 1ОбО 1570 ибо Фиг. 1.1. Прогресс в развитии вычислительной техники. строений, экономических циклов. Автоматические ЦВМ позволили проводить анализ более детально, а также вычислять цифровую свертку длинных временных рядов, что эквивалентно моделированию аналоговой обработки сигналов. Выигрыш в скорости и стоимости, естественно, привел к моделированию систем связи, в которых сигналы могли быть представлены соответствующими выборками.
Сложность экспериментов по обработке речевых сигналов и необходимость гибкости при их проведении послужили причиной того, что исследователи в области звука и электроакустики стали одними из наиболее приверженных сторонников цифровой обработки сигналов [91, преимуществами которой перед аналоговыми методами являются гибкость, надежность, точность и экономичность. Существуют самые раз юобразные вычислительные машины, включая большие универсаль: ге вычислительные машины, малые ниверсальные программируемые ЦВМ, предназначенные для обуни р работки сигналов, и специализированные устройства, способ ы бн е' решать 'специфические"'задачи"'эффективнбе йли ' быстрее."Унйвер-"~' сальная ЦВМ имеет дорогостоящий центральный процессор, пригодный для решения многих задач.
Он выполняет все операции сложения и умножения (при необходимости сразу для нескольких фильтров), но это может ограничивать быстродействие системы. Существует тенденция к созданию очень гибких, полуспециализированных процессоров, которые могут быть запрограммированы на выполнение десятков арифметических операций одновременно [10 — 121.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
