傅利葉變換有什麼用?

2021-06-16 13:03:14 字數 2897 閱讀 7129

分離訊號這種行為才是最關鍵,最必要,甚至最常見的行為,以至於我們無時無刻都在進行這種行為
比如我們耳朵能聽到不同頻率的聲音,就是高音和低音,聲音是由物體振動產生的,靠介質傳播,讓我們聽到,傳播的時候這些訊號是能纏在一起的,但是為什麼人耳能聽出不同高音和低音呢?
就是因為可能人的聽覺神經(這是生物機理,我不了解,但是大概是那個意思)能把不同頻率的聲音區分開,我們的大腦或者聽覺神經是否做了傅利葉變換這我不知道,但是可以肯定的是,傅利葉變換就能起到這個效果。

我再總結一下啊:傅利葉變換之所以必要,是因為"分離不同訊號"對我們人類來說已經是必須做的事,已經是無時無刻不在做的事!(以至於我們人類自己都沒意識到)比如:看見不同的顏色,聽到不同頻率的聲音,甚至嚐到酸甜苦辣鹹這五種不同的味道也是一種識別不同訊號的表現。而傅利葉變換已經是一種最簡單的通過頻率來分離不同訊號的方法了!如果想造一台機器把自然光中的七色成分分離出來怎麼辦?用三稜鏡!如果想造臺機器把一段音訊檔案不同頻率的聲音頻譜顯示出來怎麼辦?傅利葉變換!

1、傅利葉的核心思想就是所有的波都可以用多個正弦波疊加表示。

這裡面的波包括從聲音到光等所有波。

所以,對乙個採集到的聲音做傅利葉變化就能分出好幾個頻率的訊號。

比如南非世界盃時,南非人吹的嗚嗚主拉的聲音太吵了,那麼對現場的音訊做傅利葉變化(當然是對聲音的資料做),會得到乙個展開式,然後找出嗚嗚主拉的特徵頻率,去掉展開式中的那個頻率的sin函式,再還原資料,就得到了沒有嗚嗚主拉的嗡嗡聲的現場聲音。

而對的資料做傅利葉,然後增大高頻訊號的係數就可以提高影象的對比度。同樣,相機自動對焦就是通過找影象的高頻分量最大的時候,就是對好了。
2、為什麼計算機要處理訊號的頻域呢?
因為訊號的時域是整個時間軸上的,計算機是不可能處理這麼大的資料量的,而一般訊號都是窄帶訊號,也就是頻率只有乙個很小的區間,因此處理的資訊量就會小的多所以計算機就是處理他的頻域,關於怎麼處理呢?計算機首先要對訊號抽樣,得一些離散值在量化就得到數碼訊號,計算機通過裡面fft(就是頻域和時域的對應關係)等程式就可以對它的頻域操作了,就是用濾波器來完成的

對影象的處理應該就如你所說,讓影象訊號經過乙個低通濾波器就可以了,濾波器的傳輸函式是要通過計算的 謝謝!

時域和頻域是訊號的基本性質,這樣可以用多種方式來分析訊號,每種方式提供了不同的角度。解決問題的最快方式不一定是最明顯的方式,用來分析訊號的不同角度稱為域。時域頻域可清楚反應訊號與互連線之間的相互影響。

時域時域是真實世界,是惟一實際存在的域。因為我們的經歷都是在時域中發展和驗證的,已經習慣於事件按時間的先後順序地發生。而評估數字產品的效能時,通常在時域中進行分析,因為產品的效能最終就是在時域中測量的。

時鐘波形的兩個重要引數是時鐘週期和上公升時間。

圖中標明了1ghz時鐘訊號的時鐘週期和10-90上公升時間。下降時間一般要比上公升時間短一些,有時會出現更多的雜訊。

時鐘週期就是時鐘迴圈重複一次的

時間間隔,通常用ns度量。時鐘頻率fclock,即1秒鐘內時鐘迴圈的次數,是時鐘週期tclock的倒數。

fclock=1/tclock

上公升時間與訊號從低電平跳變到高電平所經歷的時間有關,通常有兩種定義。一種是10-90上公升時間,指訊號從終值的10%跳變到90%所經歷的時間。這通常是一種預設的表達方式,可以從

波形的時域圖上直接讀出。第二種定義方式是20-80上公升時間,這是指從終值的20%跳變到80%所經歷的時間。

時域波形的下降時間也有乙個相應的值。根據邏輯系列可知,下降時間通常要比上公升時間短一些,這是由典型cmos輸出驅動器的設計造成的。在典型的輸出驅動器中,p管和n管在電源軌道vcc和vss間是串聯的,輸出連在這個兩個管子的中間。在任一時間,只有乙個電晶體導通,至於是哪乙個管子導通取決於輸出的高或低狀態。

頻域頻域,尤其在射頻和通訊系統中運用較多,在高速數字應用中也會遇到頻域。頻域最重要的性質是:它不是真實的,而是乙個數學構造。時域是惟一客觀存在的域,而頻域是乙個遵循特定規則的數學範疇。

正弦波是頻域中唯一存在的

波形,這是頻域中最重要的規則,即正弦波是對頻域的描述,因為時域中的任何波形都可用正弦波合成。這是正弦波的乙個非常重要的性質。然而,它並不是正弦波的獨有特性,還有許多其他的

波形也有這樣的性質。正弦波有四個性質使它可以有效地描述其他任一波形:

(1)時域中的任何波形都可以由正弦波的組合完全且惟一地描述。

(2)任何兩個

頻率不同的正弦波都是正交的。如果將兩個正弦波相乘並在整個時間軸上求積分,則積分值為零。這說明可以將不同的頻率分量相互分離開。

(3)正弦波有精確的數學定義。

(4)正弦波及其微分值處處存在,沒有上下邊界。

使用正弦波作為頻域中的

函式形式有它特別的地方。若使用正弦波,則與互連線的電氣效應相關的一些問題將變得更容易理解和解決。如果變換到頻域並使用正弦波描述,有時會比僅僅在時域中能更快地得到答案。

而在實際中,首先建立包含電阻,電感和電容的電路,並輸入任意

波形。一般情況下,就會得到乙個類似正弦波的

波形。而且,用幾個正弦波的組合就能很容易地描述這些

波形,如下圖2.2

所示: 圖2.2 理想rlc電路相互作用的時域行為

時域分析與頻域分析是對模擬訊號的兩個觀察面。

時域分析是以時間軸為座標表示動態訊號的關係;頻域分析是把訊號變為以頻率軸為座標表示出來。一般來說,時域的表示較為形象與直觀,頻域分析則更為簡練,剖析問題更為深刻和方便。目前,訊號分析的趨勢是從時域向頻域發展。然而,它們是互相聯絡,缺一不可,相輔相成的。

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