Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Второе издание. Пер. с англ. (2006) (1095937), страница 2
Текст из файла (страница 2)
597 . 597 .. 602 .. 603 Приложение Р. Среднее, дисперсия и стандартное отклонение П.1. Статистические параметры. О.2. Стандартное отклонение или'СКЗ непрерывного синусоидального сигнала Р.З. Среднее и дисперсия случайных функций......... Р.4. Нормальная функция плотности вероятности.......
и оввя об вботкв сигналов Приложение С. Вывод соотношений для фильтров на основе частотной выборки .. С.1. Частотная характеристика гребенчатого фильтра .. С.2. Частотная характеристика отдельного комплексного ФОЧВ.. С.З. ФЧХ многосекцнонного комплексного ФОЧВ.... СА.
Частотная характеристика многосекцнонных комплексных ФОЧВ С.5. Передаточная функция действительного ФОЧВ... С.6. Частотная характеристика ФОЧВ Типа 1Ч...... 615 .. 615 616 .. 617 618 .. 620 .. 622 Приложение Н. Таблицы расчета фильтров на основе частотной выборки 625 Предметный указатель 641 Приложение Г. Терминология в области цифровой фильтрации .. 605 Я яосвящаю эту книгу моим дочерям Джулии и Мередит, я хотел бы быть с вами; моей матери Рут за то, что заставляла меня заканчивать домашние задания; моему отцу Гради, который не знал, за что взялся, когда построил тот верстак и подвале; моему брату Рею за то, что сделал всех нас лучше; моему брату Кену, который преуспел там, где я потерпел неудачу; моей сестре Нэнси, которая постоянно мешала нам; и опытным людям из телеконференции сотр.дуг сети Юзепе1, которые задают хорошие вопросы и дают наилучшие ответы.
И, наконец, Сайджи Иардула ~Ва~фф, без вашей поддержки эта книга не могла бы появиться на свет. Предисловие Эта книга — развитие первого учебника, Цифровая обработка сигналов», изданного в 1997 году, и ее задача, как и первого издания, состоит в том, чтобы помочь начинающим понять относительно новую технологию цифровой обработки сигналов (ЦОС). Во второе издание добавлены следующие материалы: а расширенное и более ясное изложение избранных вопросов спектрального анализа и цифровой фильтрации, охваченных в первом издании, что делает этот материал более ценным для тех, кто начинает изучать ЦОС; щ расширенное освещение квадратурных (комплексных 1/Я) сигналов, во многих случаях мы использовали трехмерные графики времени и частоты, чтобы улучшить их описание и придать физический смысл этим двухмерным сигналам; а с новым акцентом на квадратурные сигналы был добавлен материал, описывающий преобразование Гильберта и его практическое применение для генерации квадратурных сигналов; и обсуждение фильтров на основе частотной выборки, интерполированных КИХ-фильтров и интеграторов-гребенчатых фильтров, которое обеспечивает этим важным типам фильтров более широкое освещение, чем они получили в прошлой книге по ЦОС; и значительно расширена популярная глава «Маленькие хитрости цифровой обработки сигналов»; а пересмотрена терминология с целью сделать ее более совместимой с современным языком цифровой обработки сигналов.
Стало традицией рассказывать в этой части предисловия к учебнику по ЦОС читателям, почему им следует учить цифровую обработку сигналов. Мне не нужно рассказывать вам о том, насколько важна ЦОС в современном мире техники: вы уже это знаете. Я лишь скажу, что будущее электроники — в ЦО С, и с этой книгой вы не останетесь позади. 14 П едисловие Изучение цифровой обработки сигналов Изучение основ и языка цифровой обработки сигналов не требует глубоких аналитических навыков либо всесторонних знаний по математике. Все, в чем вы нуждаетесь, — это немного опыта в элементарной алгебре, знание того, что такое синусоидальный сигнал, эта книга и энтузиазм. Это может показаться невероятным, особенно если вы просто полистали страницы этой книги и увидели рисунки и уравнения, которые выглядят довольно сложными.
Содержимое здесь, вы говорите, выглядит подозрительно, как материал в технических журналах и учебниках, который в прошлом успешно сопротивлялся вашим попыткам понять его. Это не просто еще одна книга по цифровой обработке сигналов. Цель этой книги — дать ненавязчивые пояснения, сопровождаемые иллюстрациями так, что вы не просто можете, а должны понять материал'.
Помните тот первый раз, когда вы увидели двух людей, играющих в шахматы? Наверное, игра выглядела загадочной и ставящей в тупик. Как вы знаете, ни один отдельный шахматный ход не является сложным. Имея немного терпения, различные шахматные ходы можно выучить очень легко. Сложность игры состоит в том, чтобы решить, какую цоследовательность ходов сделать и когда. Также дело обстоит и с пониманием циф((овой обработки сигналов.
Сначала мы изучаем основные правила и процессы, а потом учимся практически использовать их комбинации. Если изучение цифровой обработки сигналов так легко, тогда почему этот предмет имеет репутацию сложного для понимания? Ответ частично лежит в том, как материал обычно преподносится в литературе. Тяжело передавать техническую информацию с ее математическими тонкостями в письменной форме. Одно дело писать уравнения, но другое — в целом объяснить их значение с практической точки зрения, и именно в этом цель этой книги. Слишком часто письменное объяснение теории цифровой обработки сигналов выступает в одной из двух форм: либо происходят математические чудеса, и читателю просто дается короткое и легкое уравнение без дальнейшего объяснения, либо на читателя обрушивается поток уравнений с комплексными переменнымн и такими фразами, как «очевидно, что» и «с разумным применением свойства однородности».
В защиту этих работ следует сказать, что их авторы обычно дают необходимую информацию, но читатель часто должен буквально брать в руки кирку и лопату, напяливать шахтерский шлем и стараться выкопать зерна знаний из горы математических выражений. (Эта книга представляет собой результаты нескольких плодотворных горных экспедиций.) Сколько раз вы следили за выводом уравнения, после которого автор утверждает, что он собирается проиллюстрировать уравнение примером, который оказывается просто другим уравнением? Несмотря на то, что математика необходима для описания цифровой обработки сигналов, я постарался избежать подавления ею читателя, потому что рецепт технического писания, который слишком насыщен уравнениями, тяжело усваивается начинающими.
! «Здесь мы имеем возможность более ясно изложить то, что уже было сказано» (Рене Декарт, 159б-1650). П ешествие Цель этой книги выражена в замечании Е.Б Уайта из введения к его книге *Элементы стиля» (Издательство «Макмиллан», Нью-йорк, 1959 год). «Уилл почувствовал, что читатель большую часть времени испытывает серьезные затруднения, человек барахтается в болоте, и каждый, кто пытается писать по-английски, обязан быстро осушить это болото и вытащить человека на сухую землю или, по крайней мере, бросить ему веревку». Я старался избежать традиционных отношений «преподаватель-студент», сделать чтение этой книги разговором с другом во время прогулки в парке. Я использовал достаточно математики, чтобы развить базисное понимание теории и потом проиллюстрировать теорию практическими примерами.
Путешествие Изучение цифровой обработки сигналов — это не нечто такое, что вы осуществляете, а путешествие, в которое вы отправляетесь. Когда вы достигаете понимания какой-либо темы, появляются вопросы, которые побуждают вас исследовать другие стороны цифровой обработки сигналов'. Вооруженные болыпими знаниями, вы, вероятно, начнете исследовать другие аспекты ЦОС, этот процесс может оказаться очень похожим на следующую диаграмму. Эта книга — ваш туристический путеводитель на первых шагах вашего путешествия. Чтобы изучать материал этой книги, вам не нужен компьютер, но он непременно вам поможет.
Программы моделирования ЦОС позволяют начинающему изучать теорию ЦОС посредством проверенного временем метода проб и ошибок'. Особенно полезными будут программы построения графиков сигналов, быстрого преобразования Фурье, анализа цифровых фильтров. Когда вы будете изучать материал этой книги, не пугайтесь, если понимание приходит медленно. Как учтиво заметил греческий математик Менехм Александру Великому, когда тот попросил быстро объяснить ему математику: «В математике нет царского пути».
Менехм был уверен в своей правоте, когда говорил Александру, что математику можно изучить только путем кропотливых занятий. То же относится к изучению цифровой обработки сигналов. И еще, не беспокойтесь, если вам нужно будет прочитать материал дважды. Хотя понятия, обсуждаемые в этой книге, не такие сложные, как квантовая физика, не столь загадочные, ! «Видите лн, я упорно продолжал это исследование по тому пути, по которому оно меня вело, Это единственный путь, по которому, как я слышал, идет исследование.
Я задал вопрос, разработал метод получения ответа — н получил дополнительный вопрос. Было возможно то нлн это? Вы не можете себе представить, что это значит для исследователя, какая интеллектуальная страсть овлэлевает нм. Вы не можете представить себе этот странный бесцветный восторг умственных желаний,» 1Доктор Моро — врач и вивисекционист, имеющий дурную репутацию, из «Острова доктора Моро» Г. Уэллса, , 1896 год). «Учиться следует, делая дело, поскольку, хотя вам кажется, что вы знаете, вы не знаете наверняка до тех пор, пока вы это не попробуете» ГСофокл, 496-406 до н. э.), П едисловие Какможно проанализировать спектр дискретизированнога сигналат Как можно изменить частоту дискретизации дискретных сигналовт сить т ак сп ктГт д риод утек Как можно уммгьшить шум в частотной Как можно усилить подавление шума при усреднениит области и повысить чувствительность при обнаружении сигналовт Так что не торопитесь, читайте материал дважды, если это необходимо, потом вы будете этому рады.
Если вы проявите настойчивость, то для вас, цитируя Сьюзан Б. Энтони, «Провал невозможен». Что вас ожидает Глава 1 начинается с введения условных обозначений, используемых в остальной части книги. В этой главе мы знакомим вас с понятием последовательностей дискретных сигналов, показываем, как они относятся к непрерывным сигналам и как слова песни «Луи Луи», не столь запутанные, как инструкции по сборке и установке металлического гаража, они все-таки требуют определенных усилий для усвоения. Они заслуживают вашего внимания и размышления.
Что вас ожидает 17 показываем, как можно изображать эти последовательности во временной и частотной областях. Кроме того, первая глава дает определение символов операций, которые мы будем использовать при построении блок-схем для систем цифровой обработки. Мы завершаем эту главу кратким введением в линейные системы и увидим, почему линейность дает нам возможность использовать ряд мощных математических средств анализа. Глава 2 дает введение в периодическую дискретизацию — процесс, который в цифровой обработке сигналов чаше всего неправильно понимают.
Несмотря на то, что процесс дискретизации аналогового сигнала понять легко, имеются математические тонкости, которые требуют некоторого внимания. Начиная с простых примеров дискретизации низкочастотных сигналов и продвигаясь постепенно к интересной теме дискретизации полосовых сигналов, глава 2 дает объяснение и количественную оценку неоднозначности (наложения), связанной с этим процессом. Глава 3 посвящена одной из самых главных тем цифровой обработки сигналов— дискретному преобразованию Фурье, которое используется в спектральном анализе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
