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数字信号处理与滤波器设计概论
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这篇序言是针对教师和初级-高级水平的学生，原因如下。我在本科和研究生阶段教授数字信号处理课程，包括它的应用和数字滤波器设计，已经超过25年了。近几年来，我从本科生那里听到的一个普遍抱怨是，在这门课程的书中，没有足够的数字问题。但是一些非常有名的数字信号处理教科书比前几年出版的几本书有更多的问题。然而，这些书是为高年级和研究生水平的学生编写的，因此初级水平的学生发现这些书中有太多的数学理论。他们还担心在章节末尾发现的问题的高级程度。我还没有找到一本关于数字信号处理的教科书来满足这些来自初级学生的抱怨和担忧。所以我写了一本书，是为了满足初中生的需要，以学生为本，以多年的初中教学为基础。
网络分析是我的博士论文导师M.E.Van Valkenburg教授（1964年由Prentice Hall于1964年出版）编写的本科教材，它成为世界著名的经典，并不是因为它包含了大量网络分析中所有与数学理论的严谨和美有关的话题，而是因为它当学生上第一门网络分析课程时，帮助他们以最简单的形式理解基本思想。我深受这本书的影响，在为学生们选修的第一门数字信号处理课程编写这本教科书时。但我也不得不记住，大学生的一代是不同的；数字信号处理的课程和主题也是不同的。这本教科书并没有包含上面提到的高年级研究生水平教科书中的许多主题。它的一个主要特点是，它使用了大量的数值问题以及使用MATLAB®函数（MATLAB是MathWorks，Inc.）的注册商标）和信号处理工具箱中的函数的问题，这些函数都是在每一章中制定的，以突出基本概念。这些问题都是在讨论或先解决理论后再提出理论的例子。不管怎样，这种方法的主旨是让学生理解基本的思想，把已经解决的问题作为实现目标的工具。在某些情况下，陈述比其他情况下更为非正式。学生们将发现以“注意到…”、“记住…”或“它被指出了”等开头的语句；它们旨在强调这些句子中所陈述的重要概念和结果。许多重要结果被多次提及或总结，以强调其重要性。
这本书的另一个吸引人的特点是，所有在章节末尾给出的问题都是可以通过使用章节中讨论的材料来解决的问题，这样当学生成功地解决问题时，他们会对课程所涉及的材料有信心。基于上述考虑，作者声称这本书是以学生为本的。然而，学生应该知道，理解问题解决方案的能力很重要，但理解问题背后的理论更重要。以下段落是针对教授数字信号处理初级课程的教师。前七章包括明确的主题：（1）简介，（2）时域分析和z变换，（3）频域分析，（4）无限脉冲响应滤波器，（5）有限脉冲响应滤波器，（6）结构实现，以及（7）量化滤波器分析。第8章讨论了硬件设计，第9章介绍了MATLAB。这本书在数字信号处理与一个明确的重点在基本概念的主流话题。大多数高年级的教科书都对有限字长理论进行了详细的论述，但是学生们在分析有限字长对滤波器频率响应的影响或设计一个满足给定字长和量化格式的频率响应规范的滤波器方面得不到帮助。在第7章中，我们讨论了使用一个称为“FDA工具”的MATLAB工具来深入研究有限字长和不同量化格式的效果。这是教科书的另一个吸引人的特点，本章所包含的材料在目前出版的任何其他教科书中都找不到。当学生学习了数字信号处理课程，并加入了使用商用DSP芯片设计数字信号处理（DSP）系统的行业时，他们对需要学习的内容几乎没有指导。正是出于这一关切，第8章增加了额外的材料，使他们获得了必须学习的材料，以便在专业发展中取得成功。这是非常简短但重要的材料，以引导他们朝着正确的方向前进。虽然有相当多的关于使用商用DSP芯片实现数字系统的书籍，但是用DSP编写的教科书几乎没有提供任何指导。只有少数几所学校开设以实验室为导向的课程，学习如何设计和测试使用这种芯片的数字系统。即使是第8章中最少量的信息，在其他任何一本书名中包含“数字信号处理”的教科书中都找不到。然而，第8章并不是对硬件实现的详尽论述，而是作为学生开始在行业中开始职业生涯时必须学习的内容的介绍。
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