Signál

To bylo navrhl to Zpracování signálu být se ponořil do tohoto článku nebo sekce. (Disky)

V polích komunikací, zpracování signálu, a v elektrotechnice více obecně, signál je nějaký čas-různorodé množství. Signály jsou často skalární-cenil funkce času (vlnové křivky), ale smět být vektor oceněný a smět být funkce nějaké jiné významné nezávislé proměnné.

Pojetí je široké, a těžký vymezit přesně. Definice typické pro subfields jsou obyčejné. Například, v teorii informace, signál je kodifikovaná zpráva, ie, sled států v kanále komunikací, který zakóduje zprávu. V komunikační systém, vysílač kóduje zpráva do signálu, který je nesen k přijímač komunikacemi kanál. Například, slova “Marie měla malé jehně” směl být zpráva mluvený do telefonu. Mikrofon přemění zvuky na elektrický napěťový signál. Signál je předán k přijímacímu telefonu dráty; a u přijímače to je reconverted do zvuků.

Signály mohou být roztříděny různými způsoby. Nejvíce obyčejný rozdíl je mezi jednotlivými a spojitými prostory že funkce jsou definovány přes, například jednotlivé a spojité časové oblasti. Jednotlivý-časové signály jsou často odkazoval se na jak časová řada v ostatním poli. Spojitý-časové signály jsou často odkazoval se na jak nepřetržité signály dokonce když signálové funkce nejsou spojité; příklad je čtverec-mávat signálu.

Druhý důležitý rozdíl je mezitím jednotlivý-oceněný a spojitý-oceněný. Digitální signály jsou jednotlivé-oceněný, ale být často pocházel z fundamentální spojitý-cenil fyzikální proces.

Jednotlivý-čas a spojitý-čas signalizuje

Jestliže pro signál, kvantity jsou definovány jen na jednotlivém souboru časů, my voláme to jednotlivý-časové znamení. Jinými slovy, jednotlivý-čas skutečný (nebo komplex) signál může být viděn jako funkce od souboru celých čísel k souboru skutečný (nebo komplexní čísla).

Spojitý-čas skutečný (nebo komplex) signalizovat je některý skutečný-oceněný (nebo komplex-oceněný) funkce, která je vymezila pro celý čas t v pauze, nejvíce obyčejně nekonečná pauza.

Analogové a digitální signály

Méně formálně než teoretické rozdíly zmínily se o nahoře, dva hlavní druhy signálů narazených v praxi jsou analogie (rozcestník) a digitální. V krátkosti, rozdíl mezi nimi je že digitální signály jsou jednotlivý a quantized, jak definovaný dole, zatímco analogové signály mají žádnou vlastnost.

Discretization

Jeden z základních odlišností mezi různými druhy signálů je mezi spojitým a jednotlivým časem. V matematické abstrakci, doména spojitý-měřit (CT) signál je soubor reálných čísel (nebo nějaká pauza thereof), zatímco doména jednotlivý-časový signál je soubor celých čísel (nebo nějaká pauza). Co tato celá čísla reprezentují závisí na povaze signálu.

DT signály často vyvstávají přes CT signalizuje. Například, senzory dodají data nepřetržitě, ale protože spojitý proud je nemožný k záznamu, jednotlivý signál je používán jako přiblížení. Počítače a jiná digitální zařízení jsou omezení na jednotlivý čas.

Quantization

Jestliže signál má být reprezentován jako sled čísel, to je nemožné udržovat libovolně vysokou přesnost - každé číslo ve sledu musí mít konečné množství číslic. Jako výsledek, hodnoty takový signál být omezen patřit ke konečné množině; jinými slovy, to je quantized.

Příklady signálů

• Pohyb. Pohyb částečky přes nějaký prostor může být považován za signál, nebo moci být reprezentován signálem. Doména signálu pohybu je jednorozměrná (čas), a rozsah je obecně trojrozměrný. Pozice je tak 3-signál vektoru; pozice a orientace je 6-signál vektoru.

• Zvuk. Protože zvuk je chvění média (takový jako vzduch), signál zvuku sdruží hodnotu tlaku ke každé hodnotě času a tři prostorové osy. Mikrofon změní tlak zvuku na nějakém místě k jen funkce času, používat signál napětí jak analogový signálu zvuku.

• Kompaktní desky (CDs). CDs obsahovat jednotlivé signály reprezentovat zvuk, zaznamenaný u 44,100 vzorků za sekundu. Každý vzorek obsahuje údaje pro levý a pravý kanál, který může být zvažován být 2-vektor (protože CDs být zaznamenán ve stereofonní aparatuře).

• Obrazy. Obraz přiřadí hodnotu barvy ke každému souboru bodů. Protože body leží na letadle, doména je dvojrozměrná. Jestliže obraz je fyzický předmět, takový jako obraz, to je spojitý signál. Jestliže obraz digitální obraz, to je jednotlivý signál. To je často vhodné představit barvu jako sumu intenzit tří základních barev, tak že signál je vektor-oceněný s rozměrem tři.

• Videa. Obrazový signál je sled obrazů. Důvod k videu je poznán jeho pozicí (dvojrozměrný) a časem u kterého to nastane, tak obrazový signál má trojrozměrnou doménu. Analogové video má jeden nepřetržitý doménový rozměr (přes linku prohlédnutí) a dva jednotlivé rozměry (formovat a lemovat).

• Biologický potentials blány. Hodnota signálu je přímý elektrický potenciál (“napětí”). Doména jde více nesnadno založit. Některé buňky nebo organelles mají stejné blánové schopnosti během; neurons obecně mít různý potentials u různých bodů. Tyto signály mají velmi nízké energie, ale být dost dělat práci nervových soustav; oni mohou být změřeni celkem technikami electrophysiology.

Analýza frekvence

To je pozoruhodně užitečné analyzovat frekvenční spektrum signálu. Tato technika je vhodná pro všechny signály, oba spojitý a jednotlivý. Například, jestliže signál je podán přes LTI systém, frekvenční spektrum výsledného výstupního signálu je produkt frekvenčního spektra originálního vstupního signálu a odezva frekvence systému.

Entropie

Další důležitý propery signálu (vlastně, statisticky definované třídy signálů) je jeho entropie nebo množství informací.

Práce citovaly

Shannon, C. E., 2005 [1948], “matematická teorie komunikace,” (opravil dotisk), zpřístupňovaný Dec. 15, 2005. Orig. 1948, Bell systémový technický časopis, vol. 27, pp. 379-423, 623-656.