一维信号可以在时域或频域以外的域中吗?

信息处理 信号分析 频域 时域
2022-01-31 04:37:04

在信号处理中,我只听说过信号在“时间”域或“频率”域中,但是是否存在信号不在这两个域中的情况?

如果是这样,这些其他域叫什么?您如何将时域或频域信号转换为这些其他域之一?这样做有什么实际用例吗?

这个问题专门针对一维信号(例如从音频文件中读取的信号或简单的正弦波)。

2个回答

如果你有一个一维信号,它以某种方式属于两个不同域的组合:s()

  • 采样域:考虑或获取样本的位置,或如何对信号进行采样。当以某种顺序采集样本时,这通常被称为:序数变量这通常与一些“物理上合理的”单位有关,例如时间(您每秒采样一次)、空间(您每米采样一次,例如使用对齐的传感器)或其他。它可以是温度(色谱)、质量(质谱)、年龄、重量,以及与采集设备相关的任何内容。
  • 数据域主要变量数据是二进制、离散、连续、多值(如 RBG 图像)等吗?

当时间是序数变量时,频率是对应的(傅里叶)双频版本。当空间是序数变量时,相应的量是波数等。作为“对偶”,因为它“保留属性”(如能量、标量积),对以下方面很重要:

  • 需要证明东西的数学家,
  • 需要让东西工作的算法人,
  • 从业者,需要了解事物。

我敢与马库斯的回答不同的地方是:“数学并不关心你是否随着时间的推移改变幅度......”。原始空间(序数)或对偶空间(基数)的固有结构可以传达您如何将一个空间转换为另一个空间,然后返回(大约或限制信息丢失)。序数是否一致,基数是否离散,对您可以构建的数值工具以及解释的精确程度提供了限制。

总结一下:将一个信号转换为另一个域根,以了解另一个域如何以有意义的方式帮助您理解信号的行为方式。你应该小心单位来研究行为。

实际上,时域和频域并没有什么特别之处。

数学并不关心你是否随着时间的推移而改变振幅,随着山的高度改变砾石,或者随着冰箱温度的变化而改变气味强度。数学上,当您进行傅里叶变换时,您将函数空间中的元素映射到函数空间中的元素。句号。

任何标量物理实体都可以用作一维信号的基础。空间信号是最明显的:某物在距离上的高度分布,或者温度在距离上的变化,或者颜色在距离上的变化,无论是在距离上。在某些情况下,生成的实体被称为“空间频率”,但有时也称为其他实体。名字只是名字。

或者超压的东西的温度是多少?那是另一个一维信号。傅里叶变换很有意义,如果你在容器中处理可压缩媒体,事情会振荡,不一定随着时间的推移。我知道那有没有名字?不是。某个博士在他关于容器压力的论文中给它起了个名字吗?很有可能,如果你问我的话。除了那篇论文中的符号之外,这个名字是否重要?也许。也许不吧。

非常常见的观察:脉冲/状态空间是固态物理中的傅立叶“对偶”位置空间。

我们可以持续一整天,因为正如所说的,任何东西都可以是一维信号,有些具有特殊名称的傅立叶变换,而其他则没有。您第一次听说时间/频率对纯属巧合。如果您是数学专业的学生,​​您可能首先听说过概率密度和特征函数——又是一维信号/FT 对。

所以,真的,引用一个我认为 Tukey 的人,

人们可以傅立叶变换任何东西——通常是有意义的。

您的问题只是要求提供任意名称列表。名字实际上并不重要——它们只是让交流更容易。然而,无论我称某事物为“时间信号”还是“频率信号”,差别不大。对于我们所关心的,我可以称它为“原始空间”和“图像空间”(在傅立叶变换下),因为这就是“时间”和“频率”。这两个有一个名字很方便。