Think DSP. Цифровая обработка сигналов на Python (3000,00 руб.)

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

УДК 534:004.438Python ББК 22.32с Д21 Д21 Аллен Б. Дауни Think DSP. Цифровая обработка сигналов на Python / пер. с англ. Бряндинский А. Э. – М.: ДМК Пресс, 2017. – 160 с.: ил. ISBN 978-5-97060-454-0 Изучить обработку сигналов легко – достаточно знания основ математики и программирования на Python. Обычно изучение этой сложной темы начинают с теории, а в основу данной книги положены сугубо практические примеры. Уже в первой главе звук будет разложен на гармоники, которые модифицируются и создают новые звуки. Кроме того, в книге рассмотрены: периодические сигналы и их спектры; гармоническая структура простого сигнала; чирпы и иные звуки с изменяющимся во времени спектром; шумовые сигналы и естественные источники шума; дискретное косинусное преобразование (ДКП) для сжатия информации; дискретное и быстрое преобразования Фурь е для спектрального анализа, а также многое другое. Издание будет полезно всем, кто интересуется цифровой обработкой сигналов. УДК 534:004.438Python ББК 22.32с Authorized Russian translation of the English edition of Think DSP, ISBN 9781491938454 © 2016 Allen B. Downey. This translation is published and sold by permission of O'Reilly Media, Inc., which owns or controls all rights to publish and sell the same. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ISBN 978-1-49193-845-4 (англ.) ISBN 978-5-97060-454-0 (рус.) © 2016 Allen B. Downey © Оформление, перевод на русский язык, издание, ДМК Пресс, 2017

Стр.5

Оглавление Введение ..........................................................8 Предисловие к русскому изданию ................................................... 8 Для кого эта книга? ......................................................................... 9 Работа с кодом ................................................................................ 9 Условные обозначения в этой книге .............................................. 11 Список корреспондентов .............................................................. 12 Глава 1. Звуки и сигналы .................................... 14 Периодические сигналы ................................................................ 14 Разложение в спектр ..................................................................... 16 Сигналы ........................................................................................ 18 Чтение и запись сигналов .............................................................. 20 Спектры ........................................................................................ 20 Объекты Wave................................................................................ 21 Объекты Signal .............................................................................. 22 Упражнения ................................................................................... 24 Глава 2. Гармоники............................................ 25 Треугольный сигнал ...................................................................... 25 Прямоугольный сигнал .................................................................. 27 Биения (алиасинг) ......................................................................... 29 Вычисление спектра ..................................................................... 31 Упражнения ................................................................................... 33 Глава 3. Апериодические сигналы ....................... 35 Линейный чирп .............................................................................. 35 Экспоненциальный чирп ............................................................... 37 Спектр чирпа ................................................................................. 38 Спектрограмма ............................................................................. 39 Предел Габора ............................................................................... 40 Утечка ........................................................................................... 41 Окна .............................................................................................. 42 Реализация спектрограмм ............................................................ 44

Стр.6

6 Оглавление Упражнения ................................................................................... 46 Глава 4. Шум .................................................... 48 Некоррелированный шум .............................................................. 48 Интегральный спектр .................................................................... 51 Броуновский шум .......................................................................... 52 Розовый шум ................................................................................. 55 Гауссов шум .................................................................................. 57 Упражнения ................................................................................... 59 Глава 5. Автокорреляция .................................... 61 Корреляция ................................................................................... 61 Последовательная корреляция ..................................................... 64 Автокорреляция ............................................................................ 65 Автокорреляция периодических сигналов ..................................... 66 Корреляция как скалярное произведение ..................................... 70 Использование NumPy .................................................................. 71 Упражнения ................................................................................... 72 Глава 6. Дискретное косинусное преобразование ... 74 Синтез .......................................................................................... 74 Синтез с массивами ...................................................................... 75 Анализ .......................................................................................... 77 Ортогональные матрицы ............................................................... 78 ДКП-IV ........................................................................................... 80 Обратное ДКП ............................................................................... 81 Класс Dct....................................................................................... 82 Упражнения ................................................................................... 83 Глава 7. Дискретное преобразование Фурье ......... 85 Комплексные экспоненты .............................................................. 85 Комплексные сигналы ................................................................... 87 Задача синтеза ............................................................................. 88 Синтез с матрицами ...................................................................... 90 Задача анализа ............................................................................. 92 Эффективный анализ .................................................................... 92 ДПФ .............................................................................................. 93 Периодичность ДПФ ..................................................................... 95 ДПФ реальных сигналов ................................................................ 96 Упражнения ................................................................................... 98

Стр.7

Оглавление 7 Глава 8. Фильтрация и свертка ............................ 99 Сглаживание ................................................................................. 99 Свертка ....................................................................................... 102 Частотная область ....................................................................... 103 Теорема о свертке ....................................................................... 104 Гауссов фильтр ............................................................................ 106 Эффективная свертка ................................................................. 108 Эффективная автокорреляция .................................................... 109 Упражнения ................................................................................. 111 Глава 9. Дифференцирование и интегрирование ... 112 Конечные разности ..................................................................... 112 Частотная область ....................................................................... 113 Дифференцирование .................................................................. 115 Интегрирование .......................................................................... 117 Нарастающая сумма ................................................................... 119 Интегрирование шума ................................................................. 122 Упражнения ................................................................................. 123 Глава 10. Линейные стационарные системы ....... 125 Сигналы и системы ..................................................................... 125 Окна и фильтры ........................................................................... 127 Акустическая характеристика ...................................................... 128 Системы и свертка ...................................................................... 131 Доказательство теоремы о свертке ............................................. 134 Упражнения ................................................................................. 136 Глава 11. Модуляция и выборка (квантование) .... 138 Свертка с импульсами ................................................................. 138 Амплитудная модуляция.............................................................. 139 Выборка ...................................................................................... 142 Биения ........................................................................................ 145 Интерполяция ............................................................................. 148 Итог ............................................................................................ 150 Упражнения ................................................................................. 151 Предметный указатель .................................... 153 Об авторе ...................................................... 159 Об обложке.................................................... 159

Стр.8