دانلود کتاب Signals and Systems

معرفی کتاب Signals and Systems

کتاب Signals and Systems نوشته‌ی Fatos Tunay Yarman Vural و Emre Akbas، یکی از جدیدترین و جامع‌ترین منابع آموزشی در حوزه‌ی سیگنال‌ها و سیستم‌هاست که در ژانویه‌ی ۲۰۲۵ توسط انتشارات معتبر Wiley منتشر شده است. این اثر ۴۴۸ صفحه‌ای، با زبانی ساده و در عین حال علمی، مفاهیم پیچیده‌ی سیگنال‌ها و سیستم‌ها را برای دانشجویان رشته‌های مهندسی برق، مخابرات، کنترل و حتی دانشجویان علوم کامپیوتر تفسیر می‌کند.

در دنیای امروز که پردازش سیگنال در همه‌جا حضور دارد؛ از گوشی‌های هوشمند گرفته تا سیستم‌های پزشکی و خودروهای هوشمند، درک عمیق مبانی سیگنال‌ها و سیستم‌ها یک مهارت ضروری است. این کتاب دقیقاً به همین نیاز پاسخ می‌دهد و با رویکردی نوین، تئوری‌های کلاسیک را با کاربردهای مدرن ترکیب می‌کند.

درباره کتاب Signals and Systems

کتاب حاضر با ساختاری منظم و استاندارد، از مفاهیم پایه‌ای مانند سیگنال‌های پیوسته و گسسته شروع می‌کند و تا تحلیل فوریه، تبدیل لاپلاس، تبدیل زد و فیلترهای دیجیتال پیش می‌رود. تمرک اصلی نویسندگان بر درک شهودی مفاهیم ریاضی است تا دانشجو بتواند بدون فراموشی فرمول‌ها، ایده‌ی اصلی پشت هر معادله را درک کند.

ویژگی منحصربه‌فرد این کتاب، استفاده‌ی گسترده از مثال‌های واقعی از صنعت است. برای نمونه، در فصل مربوط به فیلترها، نویسندگان نحوه‌ی طراحی یک فیلتر پایین‌گذر برای حذف نویز از سیگنال ECG را به‌صورت گام‌به‌گام توضیح می‌دهند. همچنین، کدنویسی‌هایی در محیط MATLAB و Python در کنار هر فصل ارائه شده تا خواننده بتواند بلافاصله مفاهیم را پیاده‌سازی کند.

جدول زیر بخش‌های اصلی کتاب را نشان می‌دهد:

خلاصه کتاب Signals and Systems

فصل ۱ کتاب با تعریف سیگنال به‌عنوان تابعی از زمان یا فضا آغاز می‌شود و تفاوت سیگنال‌های مشالگی و تصادفی را توضیح می‌دهد. سپس مفهوم سیستم معرفی می‌شود و ویژگی‌هایی مانند خطی‌بودن، زمان‌ثابت‌بودن و علتیت بررسی می‌گردد.

در فصل ۲، سیگنال‌های پیوسته‌زمان به‌صورت عمیق بررسی می‌شوند. نویسندگان نحوه‌ی نمایش سیگنال‌های متناوب با استفاده از سری فوریه را آموزش می‌دهند و نشان می‌دهند چگونه می‌توان با محاسبه‌ی ضرایب فوریه، طیف سیگنال را به‌دست آورد. مثال جالب این فصل، تحلیل صدای ویولن و مقایسه‌ی طیف آن با صدای گیتار است که به‌خوبی تفاوت ساختار هارمونیکی این دو ساز را نشان می‌دهد.

فصل ۳ به سیگنال‌های گسسته‌زمان می‌پردازد. در اینجا مفهوم تناوب گسسته معرفی می‌شود و نویسندگان با استفاده از نمودارهای استوانه‌ای (Stem Plot) رفتار سیگنال‌های گسسته را در زمان‌های مختلف نشان می‌دهند. همچنین، تبدیل فوریه‌ی گسسته (DTFT) به‌صورت شهودی توضیح داده می‌شود تا خواننده درک کند که چرا DTFT برای سیگنال‌های گسسته‌ی نامحدود کاربرد دارد.

فصل ۴ قلب کتاب است؛ جایی که سیستم‌های LTI معرفی می‌شوند. نویسندگان با استفاده از پالس واحد و پاسخ ایمپالسی نشان می‌دهند که هر سیستم LTI را می‌توان با یک تفکانووش (Convolution) توصیف کرد. در این فصل، مثال جالبی از سیستم معکوس‌کننده‌ی صدا (Audio Reverb) آورده شده که نشان می‌دهد چگونه می‌توان با تغییر پاسخ ایمپالسی، جلوه‌ی صوتی سالن کنسرت را شبیه‌سازی کرد.

فصول ۵ و ۶ به ترتیب به تبدیل فوریه برای سیگنال‌های پیوسته و گسسته می‌پردازند. نویسندگان در این فصول، ویژگی‌های مهم فوریه مانند زمان‌شیفت، مقیاس‌زمان و قانون پارسوال را با مثال‌هایی از دنیای واقعی توضیح می‌دهند. برای نمونه، قانون پارسوال را با محاسبه‌ی انرژی مصرفی یک موتور الکتریکی در طول یک روز نشان می‌دهند.

در فصل ۷، تبدیل لاپلاس معرفی می‌شود و کاربرد آن در حل معادلات دیفرانسیل خطی نشان داده می‌شود. نویسندگان با استفاده از مثال یک مدار RLC نشان می‌دهند که چگونه می‌توان با تبدیل لاپلاس، رفتار گذرا و پایدار مدار را تحلیل کرد.

فصل ۸ به تبدیل زد می‌پردازد که برای تحلیل سیستم‌های گسسته‌ی خطی کاربرد دارد. در این فصل، نحوه‌ی محاسبه‌ی تابع انتقال سیستم‌های گسسته و رسم ناحیه‌ی همگرایی (ROC) به‌صورت گام‌به‌گام آموزش داده می‌شود.

در نهایت، فصل ۹ به فیلترها اختصاص دارد. نویسندگان ابتدا مفهوم پاسخ فرکانسی را توضیح می‌دهند و سپس نحوه‌ی طراحی فیلترهای پایین‌گذر، بالاگذر، میان‌گذر و میان‌نَگذر را با استفاده از روش‌های پنجره‌ای (Windowing) و بهینه‌سازی (Optimization) آموزش می‌دهند. در پایان این فصل، پروژه‌ای عملی برای طراحی یک فیلر حذف نویز از تصاویر پزشکی MRI ارائه شده است.

چرا باید کتاب Signals and Systems را بخوانیم

• زبانی ساده و شهودی: فرمول‌ها همراه با استدلال فیزیکی ارائه شده‌اند تا درک آن‌ها آسان‌تر شود.
• کاربردهای واقعی: هر فصل حداقل سه مثال واقعی از صنعت دارد که نشان می‌دهد مفاهیم تئوری کجا استفاده می‌شوند.
• کدنویسی عملی: کدهای آماده‌ی MATLAB و Python در انتهای هر فصل قرار داده شده تا بلافاصله بتوانید مفاهیم را پیاده‌سازی کنید.
• تمرین‌های طبقه‌بندی‌شده: تمرین‌ها به سه سطح پایه، متوسط و پیشرفته تقسیم شده‌اند تا هم دانشجویان سال سومی و هم دانشجویان تحصیلات تکمیلی بتوانند از آن بهره‌مند شوند.
• آمادگی برای مصاحبه‌های شغلی: در انتهای کتاب، مجموعه‌ای از سؤالات مصاحبه‌ای رایج در شرکت‌های فناوری مانند Qualcomm، Broadcom و Google آورده شده است.
• به‌روزرسانی شده با استانداردهای جدید: کتاب کاملاً با استاندارد آموزشی IEEE هماهنگ است و مفاهیم جدید مانند سیگنال‌های اسپارس (Sparse Signals) و سیستم‌های یادگیری عمیق را نیز معرفی می‌کند.

درباره نویسنده کتاب Fatos Tunay Yarman Vural, Emre Akbas

فاتوس تونای یارمن وورال استاد برجسته‌ی مهندسی برق در دانشگاه Bilkent ترکیه است. او بیش از ۳۰ سال تجربه‌ی آموزش و تحقیق در حوزه‌ی پردازش سیگنال دارد و مقالات متعددی در ژورنال‌های معتبر مانند IEEE Transactions on Signal Processing منتشر کرده است. دکتر وورال در سال ۲۰۱۹ موفق به دریافت جایزه‌ی IEEE Signal Processing Society Best Paper Award شده است. تحقیقات او در زمینه‌ی بینایی ماشین و سیگنال‌های پزشکی کاربرد گسترده‌ای در تشخیص خودکار بیماری‌های قلبی یافته است.

امره آکباش دانشیار گروه مهندسی برق در دانشگاه Middle East Technical University (METU) است. او دکترای خود را از دانشگاه Princeton دریافت کرده و تخصص او در یادگیری ماشین و بینایی کامپیوتر است. دکتر آکباس چندین پروژه‌ی صنعتی با شرکت‌هایی مانند Aselsan و Turkcell داشته و یکی از پایه‌گذاران استارت‌آپ VisioLearn است که در زمینه‌ی آموزش یادگیری عمیق فعالیت می‌کند.

ترکیب تجربه‌ی دکتر وورال در پردازش سیگنال کلاسیک و دانش نوین دکتر آکباس در یادگیری ماشین، این کتاب را به یک منبع منحصربه‌فرد تبدیل کرده است که هم دانشجو را برای امتحانات دانشگاهی آماده می‌کند و هم مهندس را برای چالش‌های دنیای واقعی.

نگاه کلی به کتاب

کتاب Signals and Systems را می‌توان به‌عنوان یک پل میان تئوری و عمل در نظر گرفت. نویسندگان با زبانی ساده، مفاهیم پیچیده‌ی ریاضی را توضیح داده‌اند و در عین حال، از فرو رفتن در جزئیات خسته‌کننده‌ی ریاضی خودداری کرده‌اند. این کتاب برای:

• دانشجویان سال سومی مهندسی برق: که درس سیگنال‌ها و سیستم‌ها را می‌خوانند.
• دانشجویان تحصیلات تکمیلی: که می‌خواهند مباحث پیشرفته‌تر مانند فیلترهای تطبیقی و سیگنال‌های چندرسانه‌ای را یاد بگیرند.
• مهندسان صنعت: که نیاز دارند سیگنال‌ها را در پروژه‌های مخابراتی، پزشکی یا صوتی تحلیل کنند.
• پژوهشگران یادگیری ماشین: که می‌خواهند سیگنال‌ها را به‌عنوان ورودی شبکه‌های عصبی در نظر بگیرند

  دانلود کتاب Signals and Systems را از طریق سایت سایبر یونی تجربه کنید.