数字信号处理引论：基于频谱和滤波器的分析方法（原书第2版）
使用本教材的高校
模拟和数字信号的经典入门教材，延续了第1版清晰和直观的风格，介绍基本的数字信号处理概念，重点介绍离散时间信号和系统的内容.
基本信息
- 原书名：DSP First, Second Edition
- 作者： （美）詹姆斯·H.麦克莱伦(James H. McClellan) （美）罗纳德·W.谢弗（Ronald W. Schafer） （美）马克·A. 约德 （Mark A. Yoder）
- 译者： 李勇 程伟
- 丛书名： 国外电子与电气工程技术丛书
- 出版社：机械工业出版社
- ISBN：9787111598633
- 上架时间：2018-5-22
- 出版日期：2018 年5月
- 开本：16开
- 版次：1-1
- 所属分类：工业技术 > 电工技术 > 电路 > 模拟、数字电子技术
教材 > 研究生/本科/专科教材 > 工学 > 电工电子
内容简介
本书是模拟和数字信号的经典入门教材。第2版延续了第1版清晰和直观的风格，介绍基本的数字信号处理概念，重点介绍离散时间信号和系统的内容，包含许多多媒体方面声音和图像处理的新主题，更新了DSP操作的MATALB函数，还新增了20多个 MATLAB动画演示，以帮助读者更好地理解线性滤波、调幅、抽样原理，提高离散时间滤波及频谱分析等方面的应用能力。
本书适合电子信息工程、计算机工程、通信工程、自动化、信息工程、机械电子工程等相关专业作为教学用书。
本书适合电子信息工程、计算机工程、通信工程、自动化、信息工程、机械电子工程等相关专业作为教学用书。
作译者
詹姆斯·H.麦克莱伦(James H. McClellan) IEEE 会士，美国佐治亚理工学院教授。1972年和1973年分别在美国莱斯大学获得硕士和博士学位。1973至1982年间在美国麻省理工学院林肯实验室工作并成为麻省理工学院教授。1987年起至今任佐治亚理工学院教授。1987年荣获声学、语音和信号处理技术成就奖，1996年获得信号处理社会奖。2004年与Thomas W. Parks共同获得IEEE杰克;基尔比信号处理奖章。他现在的研究兴趣是数字信号处理的两个领域：传感器阵列处理的算法，以及数字信号处理设计的计算机软件。
罗纳德·W.谢弗（Ronald W. Schafer） IEEE终身会士和美国声学学会会士，美国斯坦福大学兼职教授。1968年在美国麻省理工学院获得博士学位，后加入的贝尔实验室声学研究部，在数字信号处理和数字语音编码方面进行了研究。1974年加入美国佐治亚理工学院，并成为该校电气工程专业教授，2005年3月加入美国惠普公司。曾获得IEEE杰出工程师奖，1980年获得IEEE Emanuel R. Piore奖和佐治亚理工学院杰出教授奖，1992年获得IEEE教育奖，2010年获得IEEE杰克;基尔比信号处理奖章。
马克·A.约德（Mark A. Yoder） 美国罗斯霍曼理工学院电气和计算机工程系教授。2003年获得学校董事会学者奖，Yoder教授的教学工作主要集中在嵌入式Linux和数字信号处理方面。
罗纳德·W.谢弗（Ronald W. Schafer） IEEE终身会士和美国声学学会会士，美国斯坦福大学兼职教授。1968年在美国麻省理工学院获得博士学位，后加入的贝尔实验室声学研究部，在数字信号处理和数字语音编码方面进行了研究。1974年加入美国佐治亚理工学院，并成为该校电气工程专业教授，2005年3月加入美国惠普公司。曾获得IEEE杰出工程师奖，1980年获得IEEE Emanuel R. Piore奖和佐治亚理工学院杰出教授奖，1992年获得IEEE教育奖，2010年获得IEEE杰克;基尔比信号处理奖章。
马克·A.约德（Mark A. Yoder） 美国罗斯霍曼理工学院电气和计算机工程系教授。2003年获得学校董事会学者奖，Yoder教授的教学工作主要集中在嵌入式Linux和数字信号处理方面。
目录
出版者的话
译者序
前言
第1章 绪论1
1.1 信号的数学表示1
1.2 系统的数学表示3
1.3 系统的组成框图4
1.4 下一步做什么5
第2章 正弦波6
2.1 音叉实验6
2.2 正弦和余弦函数简介7
2.3 正弦信号8
2.4 正弦信号的采样和波形图11
2.5 复指数和相量13
2.6 相量相加16
2.7 音叉的物理背景19
2.8 时间信号：超出公式描述21
2.9 小结和链接22
2.10 习题23
第3章 频谱表示27
译者序
前言
第1章 绪论1
1.1 信号的数学表示1
1.2 系统的数学表示3
1.3 系统的组成框图4
1.4 下一步做什么5
第2章 正弦波6
2.1 音叉实验6
2.2 正弦和余弦函数简介7
2.3 正弦信号8
2.4 正弦信号的采样和波形图11
2.5 复指数和相量13
2.6 相量相加16
2.7 音叉的物理背景19
2.8 时间信号：超出公式描述21
2.9 小结和链接22
2.10 习题23
第3章 频谱表示27
译者序
本书的三位作者James H. McClellan、Ronald W. Schafer和 Mark A. Yoder分别来自著名的佐治亚理工学院、斯坦福大学和罗斯霍曼理工学院，他们长期从事数字信号处理理论和应用研究，在学术界和教育界享有盛名。他们还具有在工业界从事信号处理研究的丰富经历。本书是三位作者20多年丰富的教学经验和工程应用经验的结晶，凝聚了作者大量的心血和对DSP技术透彻的理解，他们对DSP物理概念的独特讲解和深刻阐述独树一帜，使得本书特色鲜明、与众不同，是一本难得的优秀教科书。
本书的翻译过程是我们向作者学习的一个过程，虽然译者从事DSP教学20多年，很多DSP理论和知识在教学过程中被多次讲授，但本书对DSP基本概念的描述更为准确和清晰，特别是通过MATLAB仿真演示和应用实例，对枯燥冗长的理论知识和数学推导所隐含的物理概念进行了形象生动的描述，读后令人印象深刻，相信每一位认真阅读本书的读者都会有亲身感受和深刻体会，获益匪浅。
本书具有如下鲜明特色：
●内容丰富。 本书涵盖了学习DSP所需的几乎所有的知识内容——从离散时间信号以及系统的时域和频域分析，到FIR和IIR滤波器的设计和分析；从z变换到傅里叶变换，后者包括离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶级数（DFS）、离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）；从基本的冲激信号、窗信号和正弦信号分析，到工程领域的音频信号、调制信号的分析。基本概念无一漏缺，内容丰富多彩，可以满足国内大多数工科院校相关专业的教学大纲要求。
●适应专业面宽。本书可适用于电子信息工程、计算机工程、通信工程、自动化、信息工程、机械电子工程等相关专业的DSP课程。不同专业可根据学时要求对内容有所取舍。即使不属于以上专业的读者，甚至零基础的读者，也可以通过阅读本书获得DSP的基本知识和概念，为后续学习高级DSP内容打下牢固基础。
●物理概念描述清晰。 本书的一大特色是对信号和系统的物理概念描述清晰准确。频域分析概念一直是DSP学习中的一个重点和难点，特别是傅里叶变换的物理概念，是频域分析的重要工具和手段。此外，离散傅里叶变换的概念很奇特，对多数学生是一块难啃的骨头。一般教科书对傅里叶变换的描述大多停留在数学定义、性质、公式等简单讨论和一般描述的层次上，而本书采用深入浅出和循序渐进的描述思路，深刻揭示了傅里叶变换的物理概念，结合工程实际信号的傅里叶变换及频域分析，使晦涩难懂的频域分析的理论概念通俗易懂，记忆深刻。
●资源丰富、手段先进。本书文字流畅、准确，每一个重要概念都有高质量配图，可谓图文并茂。全书精心绘制了超过220幅插图，体现了作者的良苦用心和付出的艰辛努力。每一章穿插和附有质量较高的练习和习题。配套的课程网站资源丰富，涵盖了书中重点内容，采用实例演示、电影视频和Project实验等多媒体手段，将重点知识和概念进行了形象、有趣和生动的演示，效果突出。通过本书的理论学习、习题练习和实验训练等环节，读者将能够牢固而准确地理解和掌握DSP的重要理论知识和物理概念，并将其广泛应用于实际工程领域。
本书主要由李勇和程伟翻译，李勇对全书做了文字统稿。参加翻译工作的还有阮丽华、施歌、杨军华、刘洋、钟雷、蒋华熔、李东、王泽宇、李浩彬、于莹洁、王夙喆、李瑞克、臧柏涛、翟琪、谢小龙、刘晨曦等研究生。西北工业大学外国语学院张弈教授和张放老师在翻译中给予了很多指导，机械工业出版社王颖老师给予了很大帮助。因此，本书的翻译出版是集体智慧的结晶，在此向所有为本书出版做出努力及提供支持和帮助的人表示衷心感谢！
由于译者翻译水平有限，尽管做了很大努力，译文中仍难免有不妥甚至错误之处，恳请广大读者不吝赐教并指正。译者电子邮箱：ruikel@nwpu.edu.cn。
本书的翻译过程是我们向作者学习的一个过程，虽然译者从事DSP教学20多年，很多DSP理论和知识在教学过程中被多次讲授，但本书对DSP基本概念的描述更为准确和清晰，特别是通过MATLAB仿真演示和应用实例，对枯燥冗长的理论知识和数学推导所隐含的物理概念进行了形象生动的描述，读后令人印象深刻，相信每一位认真阅读本书的读者都会有亲身感受和深刻体会，获益匪浅。
本书具有如下鲜明特色：
●内容丰富。 本书涵盖了学习DSP所需的几乎所有的知识内容——从离散时间信号以及系统的时域和频域分析，到FIR和IIR滤波器的设计和分析；从z变换到傅里叶变换，后者包括离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶级数（DFS）、离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）；从基本的冲激信号、窗信号和正弦信号分析，到工程领域的音频信号、调制信号的分析。基本概念无一漏缺，内容丰富多彩，可以满足国内大多数工科院校相关专业的教学大纲要求。
●适应专业面宽。本书可适用于电子信息工程、计算机工程、通信工程、自动化、信息工程、机械电子工程等相关专业的DSP课程。不同专业可根据学时要求对内容有所取舍。即使不属于以上专业的读者，甚至零基础的读者，也可以通过阅读本书获得DSP的基本知识和概念，为后续学习高级DSP内容打下牢固基础。
●物理概念描述清晰。 本书的一大特色是对信号和系统的物理概念描述清晰准确。频域分析概念一直是DSP学习中的一个重点和难点，特别是傅里叶变换的物理概念，是频域分析的重要工具和手段。此外，离散傅里叶变换的概念很奇特，对多数学生是一块难啃的骨头。一般教科书对傅里叶变换的描述大多停留在数学定义、性质、公式等简单讨论和一般描述的层次上，而本书采用深入浅出和循序渐进的描述思路，深刻揭示了傅里叶变换的物理概念，结合工程实际信号的傅里叶变换及频域分析，使晦涩难懂的频域分析的理论概念通俗易懂，记忆深刻。
●资源丰富、手段先进。本书文字流畅、准确，每一个重要概念都有高质量配图，可谓图文并茂。全书精心绘制了超过220幅插图，体现了作者的良苦用心和付出的艰辛努力。每一章穿插和附有质量较高的练习和习题。配套的课程网站资源丰富，涵盖了书中重点内容，采用实例演示、电影视频和Project实验等多媒体手段，将重点知识和概念进行了形象、有趣和生动的演示，效果突出。通过本书的理论学习、习题练习和实验训练等环节，读者将能够牢固而准确地理解和掌握DSP的重要理论知识和物理概念，并将其广泛应用于实际工程领域。
本书主要由李勇和程伟翻译，李勇对全书做了文字统稿。参加翻译工作的还有阮丽华、施歌、杨军华、刘洋、钟雷、蒋华熔、李东、王泽宇、李浩彬、于莹洁、王夙喆、李瑞克、臧柏涛、翟琪、谢小龙、刘晨曦等研究生。西北工业大学外国语学院张弈教授和张放老师在翻译中给予了很多指导，机械工业出版社王颖老师给予了很大帮助。因此，本书的翻译出版是集体智慧的结晶，在此向所有为本书出版做出努力及提供支持和帮助的人表示衷心感谢！
由于译者翻译水平有限，尽管做了很大努力，译文中仍难免有不妥甚至错误之处，恳请广大读者不吝赐教并指正。译者电子邮箱：ruikel@nwpu.edu.cn。
前言
本书的英文书名为《DSP First》，是《DSP First：A Multimedia Approach》（英文版于1998年出版）的第2版。第1版附带了一张CD-ROM，其中提供了大量的学习资料来扩展传统教科书的范围。2003年，出版了一本名为《Signal Processing First》的书，书中题材论述广泛，包括新增的关于连续时间信号处理和傅里叶变换的四章内容，以及本书第1版前八章的更新内容。2003版出版的这本书的CD-ROM中增加了新的教学素材，所有教辅资源都放在课程网站中，方便读者访问。
这三本书和配套网站都基于作者超过20年的研究工作，这些工作立足于数字信号处理（DSP）技术已成为电子工程和计算机工程的热点研究方向。1993年夏天，James H. Mc Clellan和Ronald W. Schafer开始开发一个学季（one-quarter）课程，旨在作为佐治亚理工学院计算机工程（CmpE）学生的入门先导课程。我们认为数字信号处理主题下包含了未来的计算机工程师在第一年课程学习中需要的一切：它向学生介绍了如何使用数学工具来思考和解决工程问题；学习这门课程为后续课程打下了有益的基础；它建立了系统与数值计算之间紧密的联系，数值计算是实现系统的一种手段；它提供了讨论实际应用的多种工具，应用需求将促使工程师努力把数学和计算与实际问题的解决联系起来。在过去的22年里，从没有发生任何事情改变我们的这一信念。而且，我们在佐治亚理工学院教过6000多名学生，更加坚定了我们的信念。从本质上讲，对电子与计算机工程专业的学生而言，数字信号处理确实是一个非常合适的入门学科在我们提出这些思想的过程中，普林斯顿大学Ken Steiglitz教授的两本书对我们影响很大：一本是《An Introduction to Discrete Systems》，由John Wiley & Sons于1972年出版；另一本是《A Digital Signal Processing Primer:With Applications to Computer Music》，由Addison-Wesley出版社于1996年出版。Steiglitz教授的第一本书实际上走在时代的前面，因为那时DSP实际应用很少，甚至批处理计算机上可用的简单模拟都需要大量的计算机编程工作量。然而，到了1993年，我们可以在像MATLAB这样易于使用的软件环境中开展工作，这些基于强大个人计算机的软件广泛应用于实现DSP计算。。事实上，如同本书所述，我们坚信每一个工程和计算机科学专业的学生都需要学习DSP课程。
从一开始，我们相信具有处理真实信号的“动手”经验至关重要，所以，我们大力开发了额外的基于MATLAB平台的实验练习题和项目。在实验作业中，学生可以体验到信号处理的过程及效果，这些过程涉及声音和图像信号处理的实现。例如，他们可以采用正弦信号来合成音乐，但他们也可以看到这些相同的正弦信号是无线系统的基础，通过这些系统可以按流程访问互联网。读者可以通过访问配套网站获得这些体验，并加强和巩固对构成DSP基础的数学概念的理解。
除了25个详细的实验作业之外，配套网站还提供了许多其他学习资料，包括课内的演示、动画，以及数百个习题解答。1995年，Mark Yoder离开罗斯霍曼来到佐治亚理工学院休假，他设立了这个网站，把所有材料整理到一起以便其他教师（和学生）可以方便地访问和学习。交互式MATLAB演示功能可以演示重要的知识点，例如卷积和频率响应，其中大部分内容现在已经作为实验练习的基础知识。作为教师，所有这些资料改变了我们讲解概念的方式，因为它在数学方程之外扩展了一种理解概念的直观方法。多年来，网站的资源持续增长。未来我们将探索阐述DSP概念的新方法，并希望能超越纸质教材实现电子教材，真正将文字教材的叙述优点和网站的可视化优点融合在一起。
本书（和第1版）的显著特点是，它讲解的信号处理概念与ECE课程的要求是一致的，这也是美国主要大学大二学生（二年级）对课程的要求。本书的重点内容无疑是离散时间信号处理，但是因为要开设一门普遍适合大二学生的课程，所以我们认为必须将信号处理概念和导论理念结合起来。这样考虑的部分原因是，在许多电子工程课程体系中，信号和系统以及DSP通常被视为初级和高级课程，一般认为学习这类课程的读者已具有线性电路和线性系统的背景知识。另一方面，我们的方法可使诸如计算机科学和其他工程领域的学生对这一主题有清晰的理解。这一点变得越来越重要，因为非专业人士需要在许多科技领域广泛应用DSP技术。
新版的内容。新版的组织结构与第1版类似，从第2章非常基本的内容开始，该章详细介绍了连续时间正弦信号及其复指数表达形式。虽然这是线性电路课程的典型知识，但本书的内容编排可以使读者更快地阅读其他内容，特别是对那些具有其他专业背景的学生。如果学生已经学过线性电路知识，这一章可以跳过或者快速浏览。第3章介绍表达正弦信号之和的频谱概念，该章最后简单介绍了傅里叶级数。虽然第1版的第3章也有同样的内容，但第2版补充了一些新内容此外，对于那些需要深入讨论周期信号的傅里叶分析的教师，附录C是关于该主题的完整介绍。。
接下来我们进入基于采样正弦信号的离散时间信号的讨论（第4章）。我们认为在清晰讲述离散域中这些重要概念时没有必要采用连续时间傅里叶变换，所需的基础知识就是一个简单的三角恒等式：cos(θ + 2π) =cos(θ)。事实上，在第2～4章（除傅里叶级数外）中，我们只需要依赖于正弦和余弦函数的简单数学知识。接下来，我们通过滑动平均系统和其他简单FIR滤波器（第5章）来引入基本的线性系统概念。通过介绍冲激序列来引出采用冲激响应表达滤波器特性的方法。卷积定义为一种数值运算，它是表达这种思想的第一种形式。频率响应的核心概念用于对FIR滤波器的推演和表述（第6章）。正弦信号是重点关注的信号，一个滤波器可以用线性时不变系统进行表示，我们会重点讨论这个滤波器被一个正弦信号激励后滤波器输出幅度和相位的变化。
与第1版显著不同的是，我们开始引入离散时间傅里叶变换（DTFT）的概念（第7章），这自然源自离散时间系统的频率响应。DTFT反变换除了表示可逆变换，还可以用来描述理想滤波器。然后从DTFT自然过渡到离散傅里叶变换（DFT）。DFT是DTFT的简单采样形式，可以通过快速算法进行计算，快速算法很容易得到（第8章）。第7章和第8章完全是新内容，是为了满足广大教师希望把傅里叶变换的强大概念传授给学生的需求，我们认为大二学生完全有能力理解这些概念并付诸应用。这两章论述了实用频谱分析的思想，重点目标是传授可以成功应用频谱分析工具的知识，这些工具很常见，例如MATLAB软件平台。
最后两章的内容和第1版相同，介绍z变换（第9章）和IIR系统（第10章）。学到这个阶段，如果学生认真阅读教材，完成课后作业和实验练习，将有助于理解涉及采样理论、离散时间滤波和频谱分析的应用。而且，他们将会有很好的知识储备来学习线性模拟电路、连续时间信号和系统，以及控制系统的课程。通过本书的学习可以为这些课程奠定基础。
本版新增内容小结
●第7章新增了关于离散时间傅里叶变换（DTFT）的内容，这些内容使读者很容易从频率响应概念转换到傅里叶变换思想的学习。
●有关理想滤波器和数字滤波器设计的新内容作为DTFT的一个应用出现在第7章，并且详细介绍了FIR滤波器设计的窗函数方法。
●有关离散傅里叶变换（DFT）的新内容出现在第8章，我们将DFT看成DTFT的一种采样形式，并且阐述了DFT和离散傅里叶级数（DFS）的关系。
●有关频谱分析和谱图的新内容放在了第8章的最后几节，它建立了理解信号时频分析以及频率分辨率的加窗作用的坚实基础，时频分析一般通过FFT算法来实现。
●第7章和第8章的内容选自第1版的第9章和《Signal Processing First》的第13章。新版内容做了较大改动，更适合于入门级的学生学习，这有助于学生学习实用频谱分析的思想，通过MATLAB工具对真实信号进行处理的实验可以加强学生对这些概念的理解。
●扩展了第3章中讨论的频谱，以正式讨论频谱特性（例如时延和频移特性），这些讨论为后续章节的DTFT和DFT学习打下了基础。
●扩展了第3章中关于傅里叶级数的内容，但是大部分内容放在附录C中。第3章详细讲述了傅里叶级数来展示周期信号的频谱和全波整流正弦信号。附录C为需要强调这一主题的任课教师提供了更深入的素材。对其他周期信号（方波、三角波、正弦波、半波整流正弦波）进行了讨论，包括推导帕塞瓦尔定理并对收敛特性进行深入讨论，对傅里叶级数的性质也做了进一步讨论。
●章末的习题做了较大更改，书中共有241道习题，其中，83道习题是新补充的，86道习题是第1版中的但做了修改，72道习题和第1版是完全相同的。
●配套网站包含新的实验、MATLAB演示例子和课后习题解答，网址为http://www.pearsonhighered.com/engineering-resources/。关于本书教辅资源，只有使用本书作为教材的教师才可以申请，需要的教师请联系机械工业出版社华章公司，电话13601156823，邮箱wangguang@hzbook.com。——编辑注
在佐治亚理工学院，大学二年级3学分的课程要求涵盖第2～10章的大部分内容，包括每周两次一小时的讲座、一次1.5小时的习题课和一次1.5小时的实验课。如前所述，我们把重点放在课程实验上，因为我们相信这是激励学生学习信号处理数学知识的必要手段，而且，实验可以引导学生在工程分析和设计中学会使用强大的软件。在罗斯霍曼理工学院，我们在大一学生中采用本书作为10周课程的教学内容，涵盖第1～6章、第9章和第10章。这种模式是每周3次一小时的讲座和一次3小时的实验课。学生在整个课程学习过程中使用MATLAB软件。在斯坦福大学，现在教材的全部内容已经被Schafer作为10周4学分课程的教学内容。由于本课程后是一学季的连续时间信号和系统及线性电路课程，读者可以跳过第2章和第3章，将重点放到其他章节中的离散时间信号和系统内容。其中1学分是通过每周安排不定期的实验课得到的。
这三本书和配套网站都基于作者超过20年的研究工作，这些工作立足于数字信号处理（DSP）技术已成为电子工程和计算机工程的热点研究方向。1993年夏天，James H. Mc Clellan和Ronald W. Schafer开始开发一个学季（one-quarter）课程，旨在作为佐治亚理工学院计算机工程（CmpE）学生的入门先导课程。我们认为数字信号处理主题下包含了未来的计算机工程师在第一年课程学习中需要的一切：它向学生介绍了如何使用数学工具来思考和解决工程问题；学习这门课程为后续课程打下了有益的基础；它建立了系统与数值计算之间紧密的联系，数值计算是实现系统的一种手段；它提供了讨论实际应用的多种工具，应用需求将促使工程师努力把数学和计算与实际问题的解决联系起来。在过去的22年里，从没有发生任何事情改变我们的这一信念。而且，我们在佐治亚理工学院教过6000多名学生，更加坚定了我们的信念。从本质上讲，对电子与计算机工程专业的学生而言，数字信号处理确实是一个非常合适的入门学科在我们提出这些思想的过程中，普林斯顿大学Ken Steiglitz教授的两本书对我们影响很大：一本是《An Introduction to Discrete Systems》，由John Wiley & Sons于1972年出版；另一本是《A Digital Signal Processing Primer:With Applications to Computer Music》，由Addison-Wesley出版社于1996年出版。Steiglitz教授的第一本书实际上走在时代的前面，因为那时DSP实际应用很少，甚至批处理计算机上可用的简单模拟都需要大量的计算机编程工作量。然而，到了1993年，我们可以在像MATLAB这样易于使用的软件环境中开展工作，这些基于强大个人计算机的软件广泛应用于实现DSP计算。。事实上，如同本书所述，我们坚信每一个工程和计算机科学专业的学生都需要学习DSP课程。
从一开始，我们相信具有处理真实信号的“动手”经验至关重要，所以，我们大力开发了额外的基于MATLAB平台的实验练习题和项目。在实验作业中，学生可以体验到信号处理的过程及效果，这些过程涉及声音和图像信号处理的实现。例如，他们可以采用正弦信号来合成音乐，但他们也可以看到这些相同的正弦信号是无线系统的基础，通过这些系统可以按流程访问互联网。读者可以通过访问配套网站获得这些体验，并加强和巩固对构成DSP基础的数学概念的理解。
除了25个详细的实验作业之外，配套网站还提供了许多其他学习资料，包括课内的演示、动画，以及数百个习题解答。1995年，Mark Yoder离开罗斯霍曼来到佐治亚理工学院休假，他设立了这个网站，把所有材料整理到一起以便其他教师（和学生）可以方便地访问和学习。交互式MATLAB演示功能可以演示重要的知识点，例如卷积和频率响应，其中大部分内容现在已经作为实验练习的基础知识。作为教师，所有这些资料改变了我们讲解概念的方式，因为它在数学方程之外扩展了一种理解概念的直观方法。多年来，网站的资源持续增长。未来我们将探索阐述DSP概念的新方法，并希望能超越纸质教材实现电子教材，真正将文字教材的叙述优点和网站的可视化优点融合在一起。
本书（和第1版）的显著特点是，它讲解的信号处理概念与ECE课程的要求是一致的，这也是美国主要大学大二学生（二年级）对课程的要求。本书的重点内容无疑是离散时间信号处理，但是因为要开设一门普遍适合大二学生的课程，所以我们认为必须将信号处理概念和导论理念结合起来。这样考虑的部分原因是，在许多电子工程课程体系中，信号和系统以及DSP通常被视为初级和高级课程，一般认为学习这类课程的读者已具有线性电路和线性系统的背景知识。另一方面，我们的方法可使诸如计算机科学和其他工程领域的学生对这一主题有清晰的理解。这一点变得越来越重要，因为非专业人士需要在许多科技领域广泛应用DSP技术。
新版的内容。新版的组织结构与第1版类似，从第2章非常基本的内容开始，该章详细介绍了连续时间正弦信号及其复指数表达形式。虽然这是线性电路课程的典型知识，但本书的内容编排可以使读者更快地阅读其他内容，特别是对那些具有其他专业背景的学生。如果学生已经学过线性电路知识，这一章可以跳过或者快速浏览。第3章介绍表达正弦信号之和的频谱概念，该章最后简单介绍了傅里叶级数。虽然第1版的第3章也有同样的内容，但第2版补充了一些新内容此外，对于那些需要深入讨论周期信号的傅里叶分析的教师，附录C是关于该主题的完整介绍。。
接下来我们进入基于采样正弦信号的离散时间信号的讨论（第4章）。我们认为在清晰讲述离散域中这些重要概念时没有必要采用连续时间傅里叶变换，所需的基础知识就是一个简单的三角恒等式：cos(θ + 2π) =cos(θ)。事实上，在第2～4章（除傅里叶级数外）中，我们只需要依赖于正弦和余弦函数的简单数学知识。接下来，我们通过滑动平均系统和其他简单FIR滤波器（第5章）来引入基本的线性系统概念。通过介绍冲激序列来引出采用冲激响应表达滤波器特性的方法。卷积定义为一种数值运算，它是表达这种思想的第一种形式。频率响应的核心概念用于对FIR滤波器的推演和表述（第6章）。正弦信号是重点关注的信号，一个滤波器可以用线性时不变系统进行表示，我们会重点讨论这个滤波器被一个正弦信号激励后滤波器输出幅度和相位的变化。
与第1版显著不同的是，我们开始引入离散时间傅里叶变换（DTFT）的概念（第7章），这自然源自离散时间系统的频率响应。DTFT反变换除了表示可逆变换，还可以用来描述理想滤波器。然后从DTFT自然过渡到离散傅里叶变换（DFT）。DFT是DTFT的简单采样形式，可以通过快速算法进行计算，快速算法很容易得到（第8章）。第7章和第8章完全是新内容，是为了满足广大教师希望把傅里叶变换的强大概念传授给学生的需求，我们认为大二学生完全有能力理解这些概念并付诸应用。这两章论述了实用频谱分析的思想，重点目标是传授可以成功应用频谱分析工具的知识，这些工具很常见，例如MATLAB软件平台。
最后两章的内容和第1版相同，介绍z变换（第9章）和IIR系统（第10章）。学到这个阶段，如果学生认真阅读教材，完成课后作业和实验练习，将有助于理解涉及采样理论、离散时间滤波和频谱分析的应用。而且，他们将会有很好的知识储备来学习线性模拟电路、连续时间信号和系统，以及控制系统的课程。通过本书的学习可以为这些课程奠定基础。
本版新增内容小结
●第7章新增了关于离散时间傅里叶变换（DTFT）的内容，这些内容使读者很容易从频率响应概念转换到傅里叶变换思想的学习。
●有关理想滤波器和数字滤波器设计的新内容作为DTFT的一个应用出现在第7章，并且详细介绍了FIR滤波器设计的窗函数方法。
●有关离散傅里叶变换（DFT）的新内容出现在第8章，我们将DFT看成DTFT的一种采样形式，并且阐述了DFT和离散傅里叶级数（DFS）的关系。
●有关频谱分析和谱图的新内容放在了第8章的最后几节，它建立了理解信号时频分析以及频率分辨率的加窗作用的坚实基础，时频分析一般通过FFT算法来实现。
●第7章和第8章的内容选自第1版的第9章和《Signal Processing First》的第13章。新版内容做了较大改动，更适合于入门级的学生学习，这有助于学生学习实用频谱分析的思想，通过MATLAB工具对真实信号进行处理的实验可以加强学生对这些概念的理解。
●扩展了第3章中讨论的频谱，以正式讨论频谱特性（例如时延和频移特性），这些讨论为后续章节的DTFT和DFT学习打下了基础。
●扩展了第3章中关于傅里叶级数的内容，但是大部分内容放在附录C中。第3章详细讲述了傅里叶级数来展示周期信号的频谱和全波整流正弦信号。附录C为需要强调这一主题的任课教师提供了更深入的素材。对其他周期信号（方波、三角波、正弦波、半波整流正弦波）进行了讨论，包括推导帕塞瓦尔定理并对收敛特性进行深入讨论，对傅里叶级数的性质也做了进一步讨论。
●章末的习题做了较大更改，书中共有241道习题，其中，83道习题是新补充的，86道习题是第1版中的但做了修改，72道习题和第1版是完全相同的。
●配套网站包含新的实验、MATLAB演示例子和课后习题解答，网址为http://www.pearsonhighered.com/engineering-resources/。关于本书教辅资源，只有使用本书作为教材的教师才可以申请，需要的教师请联系机械工业出版社华章公司，电话13601156823，邮箱wangguang@hzbook.com。——编辑注
在佐治亚理工学院，大学二年级3学分的课程要求涵盖第2～10章的大部分内容，包括每周两次一小时的讲座、一次1.5小时的习题课和一次1.5小时的实验课。如前所述，我们把重点放在课程实验上，因为我们相信这是激励学生学习信号处理数学知识的必要手段，而且，实验可以引导学生在工程分析和设计中学会使用强大的软件。在罗斯霍曼理工学院，我们在大一学生中采用本书作为10周课程的教学内容，涵盖第1～6章、第9章和第10章。这种模式是每周3次一小时的讲座和一次3小时的实验课。学生在整个课程学习过程中使用MATLAB软件。在斯坦福大学，现在教材的全部内容已经被Schafer作为10周4学分课程的教学内容。由于本课程后是一学季的连续时间信号和系统及线性电路课程，读者可以跳过第2章和第3章，将重点放到其他章节中的离散时间信号和系统内容。其中1学分是通过每周安排不定期的实验课得到的。
