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如何理解傅立葉變換

如何理解傅立葉變換

  傅立葉變換是一種分析訊號的方法,它可分析訊號的成分,也可用這些成分合成訊號。許多波形可作為訊號的成分,比如正弦波、方波、鋸齒波等,傅立葉變換用正弦波作為訊號的成分。傅立葉變換在物理學、電子類學科、數論、組合數學、訊號處理、機率論、統計學、密碼學、聲學、光學、海洋學、結構動力學等領域都有著廣泛的應用。

傅立葉變換的物理意義

  傅立葉變換是數字訊號處理領域一種很重要的演算法。要知道傅立葉變換演算法的意義,首先要了解傅立葉原理的意義。傅立葉原理表明:任何連續測量的時序或訊號,都可以表示為不同頻率的正弦波訊號的無限疊加。而根據該原理創立的傅立葉變換演算法利用直接測量到的原始訊號,以累加方式來計算該訊號中不同正弦波訊號的頻率、振幅和相位。

  和傅立葉變換演算法對應的是反傅立葉變換演算法。該反變換從本質上說也是一種累加處理,這樣就可以將單獨改變的正弦波訊號轉換成一個訊號。因此,可以說,傅立葉變換將原來難以處理的時域訊號轉換成了易於分析的頻域訊號(訊號的頻譜),可以利用一些工具對這些頻域訊號進行處理、加工。最後還可以利用傅立葉反變換將這些頻域訊號轉換成時域訊號。

  從現代數學的眼光來看,傅立葉變換是一種特殊的積分變換。它能將滿足一定條件的某個函式表示成正弦基函式的線性組合或者積分。在不同的研究領域,傅立葉變換具有多種不同的變體形式,如連續傅立葉變換和離散傅立葉變換。

  在數學領域,儘管最初傅立葉分析是作為熱過程的解析分析的工具,但是其思想方法仍然具有典型的還原論和分析主義的特徵。任意的函式透過一定的分解,都能夠表示為正弦函式的線性組合的形式,而正弦函式在物理上是被充分研究而相對簡單的函式類:1. 傅立葉變換是線性運算元,若賦予適當的範數,它還是酉運算元;2. 傅立葉變換的逆變換容易求出,而且形式與正變換非常類似;3. 正弦基函式是微分運算的本徵函式,從而使得線性微分方程的求解可以轉化為常係數的代數方程的求解,線上性時複雜的卷積運算為簡單的乘積運算,從而提供了計算卷積的一種簡單手段;4. 離散形式的傅立葉的物理系統內,頻率是個不變的性質,從而系統對於複雜激勵的響應可以透過組合其對不同頻率正弦訊號的響應來獲取;5. 著名的卷積定理指出:傅立葉變換可以化復變換可以利用數字計算機快速的算出(其演算法稱為快速傅立葉變換演算法(FFT))。

  正是由於上述的良好性質,傅立葉變換在物理學、數論、組合數學、訊號處理、機率、統計、密碼學、聲學、光學等領域都有著廣泛的應用。

離散時間傅立葉變換的定義

  離散時間傅立葉變換,簡稱:DTFT,是傅立葉變換的一種。它將以離散時間nT,其中,T為取樣間隔,作為變數的函式變換到連續的頻域,即產生這個離散時間訊號的連續頻譜,值得注意的是這一頻譜是週期的。

  離散時間傅立葉變換的性質:

  1、週期性;

  2、線性性;

  3、共軛對稱性;

  4、卷積特性;

  5、相乘特性;

  6、對偶性。


變換有哪些具體的應用

  傅立葉變換具體的應用如下:   1、影象壓縮,可以直接透過傅立葉係數來壓縮資料,常用的離散餘弦變換是傅立葉變換的實變換,傅立葉變換是將時域訊號分解為不同頻率的正弦訊號或餘弦函式疊加之和,連續情況下要求原始訊號在一個週期內滿足絕對可積條件;   2、影象增強與影象去噪,絕大部分噪音都是影象的高頻分量,透過低 ...

變換的物理意義是什麼為什麼需要進行變換

  傅立葉變換的物理意義,無需多講,就是把非週期訊號,用無限的週期正餘弦函式進行疊加,來表示所需要的時域的函式。做傅立葉變換的目的是因為 很多在時域內看不見的特性在頻域內能很清楚的得到。比如說,矩形波,在時域內就一直線,當用傅立葉變換後在頻域內,我們就能看見像各諧波的頻率,相位,振幅,能量等等資訊。會給我們分 ...

變換的意義

  1、傅立葉變換,表示能將滿足一定條件的某個函式表示成三角函式(正弦和/或餘弦函式)或者它們的積分的線性組合。在不同的研究領域,傅立葉變換具有多種不同的變體形式,如連續傅立葉變換和離散傅立葉變換。最初傅立葉分析是作為熱過程的解析分析的工具被提出的。   2、傅立葉級數和傅立葉變換其實就是我們之前討論的特徵值 ...

變換為什麼要分解成正弦波

  傅立葉變換的物理意義就是求解訊號頻譜,每個譜線代表單一頻率,而單一頻率的波形就是正弦波,如果不是正弦波必定含有其他頻譜,那就意味著頻譜分解尚未完畢。因此傅立葉變換是要分解頻譜,而頻譜就是一個個的正弦波。   傅立葉變換,表示能將滿足一定條件的某個函式表示成三角函式(正弦和/或餘弦函式)或者它們的積分的線性 ...

變換的性質

  傅立葉的變換性質有:   對偶性、線性性質、平移性質、尺度變換性質、微分關係、時域卷積定理、頻域卷積定理等共七個性質。   傅立葉變換,表示能將滿足一定條件的某個函式表示成三角函式,即正弦或餘弦函式或者它們的積分的線性組合。在不同的研究領域,傅立葉變換具有多種不同的變體形式,如連續傅立葉變換和離散傅立葉變 ...

1的變換是多少

  1的傅立葉變換是2πδ(t)。傅立葉變換對有多種定義形式,如果採用下列變換對。   即:F(ω)=∫(∞,-∞)f(t)e^(-iωt)dtf(t)=(1/2π)∫(∞,-∞)F(ω)e^(iωt)dω。   令:f(t)=δ(t),那麼:∫(∞,-∞)δ(t)e^(-iωt)dt=1。   而上式的反變 ...

變換在生活中的應用有哪些

  傅立葉變換在生活中的方方面面都有體現,物理學、電子類學科、數論、組合數學、訊號處理、機率論、統計學、密碼學、聲學、光學、海洋學、結構動力學等領域都有著廣泛的應用。傅立葉變換是數字訊號處理中的基本操作,廣泛應用於表述及分析離散時域訊號領域。在生活中的應用有:在訊號處理中,傅立葉變換的典型用途是將訊號分解成幅 ...