Предисловие к русскому изданию

Многочисленные высказывания читателей по вопросу о назначении предисловий сходятся да том, что последние служат для оправдания предпринятого труда. В оригинале этой книги, написанной коллективом английских авторов, под редакцией Р. Богнера и А. Константинидиса предисловие по существу отсутствует. И это естественно: практическая важность сравнительно новой области исследований и техники — цифровой фильтрации — очевидна для всех, кто работает в этом или смежных научных направлениях. Даже обычно пессимистически настроенные исследователи, столкнувшись на практике с цифровой фильтрацией, признают ее целесообразность не только в тех случаях,- когда используется цифровая вычислительная машина, но часто и тогда, когда для цифровой обработки сигналов приходится разрабатывать специальное устройство, затратив на это дополнительные время и энергию. По наиболее оптимистическим прогнозам малогабаритные цифровые устройства в ближайшем будущем полностью вытеснят аналоговые фильтры.

Согласно исследованиям некоторых фирм, цифровые фильтры вскоре окажется целесообразным применять даже в тех случаях, когда не только входные сигналы поступают в аналоговом виде (что чаще всего и бывает), но и выходные колебания необходимо иметь в непрерывной форме (как, например, в радиовещании или телевидении). В этом случае необходимо лишь добавить аналого-цифровой и цифро-аналоговый «преобразователи.

Техника интегральных схем позволяет разместить все необходимые операторы в объеме нескольких кубических сантиметров. Эта техника, освоение которой удачно «подоспело» ко времени достаточно полного развития теории цифровой фильтрации, практически избавила последнюю от длительных традиционных этапов «эмоционального оптимизма», рационального осмысливания выводов теории и поисков ее целесообразного применения.

В нашей стране издано несколько книг по теории цифровой фильтрации. Целесообразность настоящего издания диктуется рядом обстоятельств. Во-первых, эта книга написана коллективом авторов, каждый из которых специализировался в соответствующих разделах теории. Во-вторых, книга задумана авторами как введение в теорию: она написана на достаточно высоком (и современном) уровне, доступном инженерам и студентам старших курсов. Наконец, в-третьих, книга буквально изобилует практическими примерами. Более того, изложение почти каждого нового вопроса начинается с примера, что делает книгу особенно полезной для тех, кто впервые приступает к изучению цифровой фильтрации. Для понимания рассматриваемых вопросов достаточно знать основы теории преобразований Фурье и Лапласа.

Перевод выполнен Ю. Н. Александровым (гл. 4, 5, 9—11) и Э. Г. Назаренко (гл. 1—3, 6—8).

Л. Филиппов

Первоначально цифровая фильтрация и цифровая обработка сигналов использовались в основном при моделировании аналоговых схем обработки сигналов на цифровых вычислительных машинах. Теперь эти вопросы представляют самостоятельную область исследований. Методы цифровой обработки сигналов и цифровой фильтрации имеют важное значение прежде всего потому, что они непосредственно применяются в ЦВМ и специализированных цифровых устройствах, предназначенных для работы в реальном времени, а также для обработки данных.

Стремительное развитие цифровых методов привело к необходимости организации курсов для их изучения. Такие курсы были созданы при Имперском колледже в Лондоне; прочитанные там лекции положены в основу этой книги. Материал излагается в следующем порядке.

Глава 1 дает общее представление о предпосылках и достижениях в области цифровой фильтрации. Основные идеи методов дискретизации и -преобразования изложены в гл. 2. Они составляют математическую основу всех остальных глав книги. В гл. 3 рассматриваются общие характеристики цифровых фильтров во временной и частотной областях. В гл. 4 показано, как использовать для построения цифровых фильтров имеющиеся данные по аналоговым фильтрам, а в гл. 5 описаны некоторые методы прямого синтеза рекурсивных цифровых фильтров. Нерекурсивные цифровые фильтры рассмотрены в гл. 6, методы фурье-преобразований изложены в гл. 7. В гл. 8 описан весьма полезный метод синтеза на основе частотной выборки, а в гл. 9 этот метод рассмотрен для случая целых коэффициентов фильтра. Влияние эффектов квантования и округления на работу различных фильтров проанализировано в гл. 10. Наконец, в гл. 11 описаны некоторые методы оптимизации процедуры синтеза фильтров.

Мы выражаем благодарность нашим соавторам и коллегам за помощь и поддержку.

Р. Богнер А. Константинидис

Имперский колледж, Лондон