譯者序
　　數(shù)字信號處理的理論和方法在近半個(gè)多世紀(jì)經(jīng)歷了建立、興起、快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的成長歷程，目前信號處理已發(fā)展成為一門內(nèi)涵十分豐富的獨(dú)立學(xué)科，成為信息科學(xué)的重要組成部分。與之相適應(yīng)的數(shù)字信號處理理論和方法在各大學(xué)所開設(shè)的課程也隨之同步發(fā)展。由美國麻省理工學(xué)院AV奧本海姆和佐治亞理工學(xué)院RW謝弗教授撰寫的信號處理教材充分反映了這一歷程。早在20世紀(jì)70年代數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展之初，為適應(yīng)部分學(xué)校研究生教學(xué)的需要，奧本海姆和謝弗教授就撰寫了DigitalSignalProcessing一書，于1975年出版。其后十多年間，隨著計(jì)算機(jī)和DSP芯片技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字信號處理的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，許多院校在本科高年級就開設(shè)了該類課程，兩位教授認(rèn)為有必要撰寫一部面向本科高年級學(xué)生的教材，并將教材內(nèi)容重點(diǎn)放在離散時(shí)間信號處理上，因?yàn)樗�是�?shù)字信號處理的核心和基礎(chǔ)。于是，在1989年他們撰寫并出版了《離散時(shí)間信號處理（第一版）》。時(shí)隔十年時(shí)間，作者根據(jù)數(shù)字信號處理的發(fā)展及第一版的教學(xué)反饋，于1999年修訂出版了《離散時(shí)間信號處理（第二版）》，調(diào)整并補(bǔ)充完善了章節(jié)內(nèi)容，去掉了有關(guān)倒譜和同態(tài)濾波的論述，尤其是充實(shí)了習(xí)題的內(nèi)容和數(shù)量。進(jìn)入21世紀(jì)，經(jīng)歷了近十年數(shù)字信號處理及應(yīng)用的快速發(fā)展，作者認(rèn)真總結(jié)信號處理理論方法的新進(jìn)展和廣泛應(yīng)用的需求，以及教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，于2009年修訂出版了《離散時(shí)間信號處理（第三版）》，使得該書更加精煉和經(jīng)典。
　　本書第三版在第二版的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的提煉和完善，其特色和變化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）主導(dǎo)思想。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子器件日新月異的突飛猛進(jìn)，數(shù)字信號處理受到人們的格外重視，其應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，幾乎涵蓋了當(dāng)前各主要領(lǐng)域。面對這一快速發(fā)展的形勢，本書不是企圖去“涵蓋”學(xué)科的各個(gè)方面，而是力圖去“揭示”它的核心內(nèi)涵，并使讀者易于理解，使其具有較長的生命力。2）內(nèi)容調(diào)整。全書定位面向大學(xué)本科生和一年級研究生，內(nèi)容講述具有廣泛應(yīng)用前景的基本原理�？紤]到參數(shù)模型方法和倒譜方法在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，在第三版中增加了一章介紹信號的參數(shù)模型方法，重點(diǎn)論述全極點(diǎn)參數(shù)模型的特性及實(shí)現(xiàn)，書中還恢復(fù)了在第一版中曾論述過的有關(guān)倒譜的內(nèi)容，并增加了加深理解的討論和示例。其余各章均做了進(jìn)一步的提煉和完善，尤其是增加了130多道精選的示例和習(xí)題，使習(xí)題總數(shù)達(dá)到700多道，進(jìn)一步發(fā)展了本書的傳統(tǒng)特色。3）教輔工具。在書本之外，建立開發(fā)了一個(gè)輔助本書教學(xué)的網(wǎng)站，網(wǎng)站內(nèi)容豐富，并有MATLAB、LabVIEW和Mathematica等相關(guān)軟件支撐，將抽象的概念和實(shí)際信號處理問題的實(shí)驗(yàn)可視化，一方面幫助學(xué)生加深對基本概念和方法的理解，為學(xué)生提供一個(gè)學(xué)習(xí)和實(shí)踐離散時(shí)間信號處理理論方法的平臺(tái)；另一方面為教師進(jìn)一步提高教學(xué)效果創(chuàng)造了良好環(huán)境。
　　本書第三版的內(nèi)容經(jīng)典而豐富，面向不同的專業(yè)方向，以及高年級本科生或一年級研究生的不同程度需求，作者提出了可不同取材、進(jìn)行不同組合教學(xué)的建議。本書第一、二版被廣泛使用，受到普遍歡迎。相信第三版的出版，將會(huì)在加深對核心概念的理解，培養(yǎng)觸類旁通的創(chuàng)新思維，提升學(xué)以致用的實(shí)踐能力方面向前更跨進(jìn)一步，對推動(dòng)數(shù)字信號處理的教學(xué)和應(yīng)用發(fā)揮重要作用。
　　本書第1章至第6章由劉樹棠翻譯，第11章由張國梅翻譯。除此以外，張國梅還幫助完成了前6章中新增內(nèi)容的翻譯和譯稿整理工作，以及“前言”、“配套網(wǎng)站”和“致謝”等的譯文工作。第7章至第10章、第12章、第13章及附錄由黃建國翻譯。黃建國的研究生衛(wèi)哲和羅宇參與部分翻譯和譯稿的整理工作。全書由劉樹棠負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。西北工業(yè)大學(xué)張群飛教授給予翻譯工作很大支持，譯者對此表示誠摯的感謝。感謝電子工業(yè)出版社馬嵐同志在出版和編輯過程中所給予的支持、關(guān)心和幫助。最后，對我們的家人孫漪和鄭家梅同志所給予的關(guān)心和支持，再一次表示深深的愧疚和衷心的謝意。
　　劉樹棠于西安交通大學(xué)
　　黃建國于西北工業(yè)大學(xué)
　　前言
　　本書是我們于1975年出版的DigitalSignalProcessing一書的延續(xù)。那本非常成功的教科書出現(xiàn)在該技術(shù)領(lǐng)域還不成熟，剛剛開始進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。在當(dāng)時(shí)，這個(gè)主題只在研究生階段和極少數(shù)學(xué)校里被講授。1975版的這本書正是專門為這類課程寫就的。目前，它仍舊在印刷并依然在美國本土和國際上許多學(xué)校被成功地使用。
　　到了20世紀(jì)80年代，信號處理研究、應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展步伐都清晰地表明，數(shù)字信號處理（DSP）將實(shí)現(xiàn)并超越它在70年代就已顯露出的巨大潛力。數(shù)字信號處理(DSP)所萌發(fā)出的重要性清楚地表明對原書進(jìn)行修訂和更新內(nèi)容是勢在必行的。在籌劃修訂本時(shí)，由于在技術(shù)領(lǐng)域以及相關(guān)課程的講授水平和風(fēng)格上都已經(jīng)出現(xiàn)了很多變化，很顯然最合適的是在原書的基礎(chǔ)之上重寫一本新書，而同時(shí)又讓原書仍然可以繼續(xù)出售。我們將那本1989年出版的新書定名為DiscreteTimeSignalProcessing，以強(qiáng)調(diào)該書所討論的大部分理論和設(shè)計(jì)方法一般都是面向離散時(shí)間系統(tǒng)應(yīng)用的，或者是模擬的，或者是數(shù)字的。
　　在編寫DiscreteTimeSignalProcessing一書時(shí)，我們意識(shí)到DSP的基本原理已經(jīng)普遍在大學(xué)本科階段講授了；有時(shí)甚至作為有關(guān)離散時(shí)間線性系統(tǒng)的第一門課程中的一部分內(nèi)容，但更為普遍的是在第3學(xué)年和第4學(xué)年稍微高深一些的水平上講授，或者作為最初的研究生專題課來講授。因此，在處理像線性系統(tǒng)、采樣、多采樣率信號處理、應(yīng)用以及譜分析這樣一些方面的內(nèi)容時(shí)進(jìn)行大幅度擴(kuò)展是合適的。另外，還用更多的例題來強(qiáng)調(diào)和說明一些重要概念。我們始終把精心構(gòu)造的例題和課后作業(yè)題放在重要的地位，所以這本新書包含了400多道習(xí)題。
　　盡管該技術(shù)領(lǐng)域在理論和應(yīng)用上還在繼續(xù)發(fā)展，但其包含的基本原理和基礎(chǔ)內(nèi)容大多是一樣的，雖然在突出的重點(diǎn)上，理解上和教學(xué)方法上做了一些垂煉。因此第二版DiscreteTimeSignalProcessing于1999年出版了。那個(gè)新版本是重要的修訂本，目的就是要讓離散時(shí)間信號處理這一學(xué)科對于大學(xué)生和實(shí)踐工程師們來說都更加容易理解和接受，而沒有在基本內(nèi)容范圍上做過多考慮。
　　第三版DiscreteTimeSignalProcessing是對第二版的重要修訂。這個(gè)新版本對于大學(xué)和一年級研究生階段的課程講授方法的改變以及典型課程范圍的變化做出了響應(yīng)。它繼承了重視學(xué)生和實(shí)踐工程師們對于專題的可接受性以及關(guān)注基本工作原理和廣泛適用性的傳統(tǒng)。新版本的一個(gè)主要特征是結(jié)合并擴(kuò)充了一些更為前沿的主題以及為了在該領(lǐng)域有效開展工作所必不可少的認(rèn)識(shí)。第二版中的每個(gè)章節(jié)都進(jìn)行了重要的審查和修改，并加入了一個(gè)全新的章節(jié)，還有一個(gè)章節(jié)被重新編入并在第一版基礎(chǔ)上做了重大更新。伴隨第三版的問世，RoseHulman技術(shù)學(xué)院的MarkYoder教授和WaynePadgett教授也開發(fā)完成了一個(gè)交互性較好的配套網(wǎng)站。后面的“配套網(wǎng)站”說明給出了關(guān)于網(wǎng)站更加全面的討論。
　　自第二版以來，我們已經(jīng)持續(xù)教授這門課程超過了10年，自然也為作業(yè)布置和測驗(yàn)創(chuàng)造出了一些新的題目。我們總是把精心構(gòu)造的例題和課后作業(yè)題放在重要的地位，所以在第三版中包含了我們從這些題目中精選出的最好的130道題目，現(xiàn)在整本書的作業(yè)題總數(shù)超過了700道。在第二版中有的但未出現(xiàn)在第三版中的習(xí)題可以在網(wǎng)站上找到。
　　和本書的先前版本一樣，我們假定讀者已具備高等微積分的知識(shí)背景，并在復(fù)數(shù)和復(fù)變函數(shù)基礎(chǔ)方面有較好的掌握。對包括拉普拉斯變換和傅里葉變換在內(nèi)的連續(xù)時(shí)間信號的線性系統(tǒng)理論有些了解，仍然是一個(gè)基本的前提，而這些在大多數(shù)電氣和機(jī)械工程系大學(xué)本科的課程安排中都是會(huì)有的。同時(shí)，在大多數(shù)大學(xué)本科課程中包含離散時(shí)間信號與系統(tǒng)、離散時(shí)間傅里葉變換和連續(xù)時(shí)間信號的離散時(shí)間處理的初步知識(shí)，現(xiàn)在也是很普遍的。
　　我們在大學(xué)本科高年級和研究生中講授離散時(shí)間信號處理的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，從對這些主題進(jìn)行仔細(xì)的回顧出發(fā)是很有必要的，這可以讓學(xué)生從對基礎(chǔ)內(nèi)容的了解、對貫穿課程始終且伴隨課本的統(tǒng)一符號框架的熟悉，發(fā)展到可以探討更高深的主題。在大學(xué)本科低年級課程中關(guān)于離散時(shí)間信號處理的初步介紹，最通常的是讓學(xué)生去學(xué)習(xí)解決許多數(shù)學(xué)變換問題，但在重新整理這些問題時(shí)，我們想讓學(xué)生嘗試對一些基本概念做更深入的推理。因此，在這一版的前五章中，我們保留了對這些基本知識(shí)的覆蓋，并通過新的例題和擴(kuò)展討論對其進(jìn)行了增強(qiáng)。在一些章的后面幾節(jié)中，會(huì)涉及一些像量化噪聲之類的內(nèi)容，這就要求有隨機(jī)信號方面的基礎(chǔ)知識(shí)。在第2章和附錄A中都將對此做了簡單介紹。
　　過去十年間在DSP教學(xué)中發(fā)生了一個(gè)重大變革，那就是廣泛地使用了類似MATLAB、LabVIEW和Mathematica等復(fù)雜的軟件包，為學(xué)生們提供了具有強(qiáng)交互性的親手操作經(jīng)驗(yàn)。這些軟件包使用起來方便簡單，讓我們有機(jī)會(huì)將離散時(shí)間信號處理中的基本概念和數(shù)學(xué)公式與涉及實(shí)信號和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來。這些軟件包有完備的說明文檔、良好的技術(shù)支持和友好的用戶界面，這些都使得學(xué)生們可以在不分心于對軟件基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的深入研究和理解的基礎(chǔ)上來方便地使用它們�，F(xiàn)在，在許多信號處理課程中都普遍包含有利用一個(gè)或多個(gè)軟件包實(shí)現(xiàn)的工程課題和練習(xí)題。當(dāng)然，為了能夠?qū)�學(xué)生的學(xué)習(xí)最有益，需要對這些課題和題目進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)基于概念、參數(shù)等內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，而不是簡單地照著書本操練。令人特別振奮的是，只要安裝上這樣一款強(qiáng)大的軟件包，每個(gè)學(xué)生的筆記本電腦都能變成一個(gè)能夠?qū)﹄x散時(shí)間信號處理概念和系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的新型實(shí)驗(yàn)室。
　　作為教師，我們一貫堅(jiān)持尋找最好的方式，從而利用計(jì)算機(jī)資源改善我們學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境。我們?nèi)匀粓?jiān)信教科書是在形式上最方便而且穩(wěn)定的封裝知識(shí)的最好方法。教科書的發(fā)展演進(jìn)應(yīng)該是相對緩慢的，這樣才能保證一定程度上的穩(wěn)定，并讓學(xué)生們有時(shí)間來歸納整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展以及驗(yàn)證提出新思想的方法。

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