Discreat fourier transform summary

Discreat fourier transform  summary

1. 傅里叶变换 与 离散傅里叶变换DFT

DFT 是一个数学过程:用于确定离散信号的频率成分。

离散信号时重连续信号中采样而得。

来看下数学语言表达:

傅里叶变换:wps_clip_image-2693

DFT: wps_clip_image-14095

2. 对于DFT的理解:

先来一段直觉上的理解:(是傅里叶变换的理解)(来句题外话:数学语言果然是最简洁精确的科学语言!!!!)

傅里叶变化是将时域的信息转到频域,重而可以重另一个角度来处理这些在时域上比较复杂的信息

这是一个时域到频域的映射过程

在频域中是由这些个‘频域分量’wps_clip_image-7342构成频域世界的坐标(其实本来是频率本身作为坐标的)。 我认为cos与sin只是作为频率的载体

(sin与cos函数中同时存在时间与频率cos(wt))频率与时间无法直接映射所以只能找cos这个函数作为中转站

假设时间域必可转换成频域

wps_clip_image-14730wps_clip_image-2940频域基本元素f       (某种联系)基本元素cos(wt)        由假设得 时域中任何信号必可用wps_clip_image-9989的集合表示

我们需要的是一个时间与频率的关系 这样当我们在对频率信号处理时 即是对时间信号处理

当f与cos(wt)联系上时 (cos是整个时间域上的函数)  f已经与整个时间域上所有t有啦联系

而我们需要把时间域上的幅值映射到频域   这里用到的一个方法是把某个频率的cos函数与每个时域t上的幅值相乘 ,最后相加 ,代表这个频率的幅值

至此,t与f的映射已经很明了啦

最后强调;我们只需要一种关系一种映射 我们可以变来变去 选择任何一个容易处理的状态,处理好后变成另一个我们需要的状态   只要我们清楚他们之间的关系!!!

先用欧拉公式wps_clip_image-16256对原式展开:wps_clip_image-5948

对以上各种字母的理解:

注意:ω=(2πm)/N

wps_clip_image-17711:为第m个DFT的输出  wps_clip_image-4567

wps_clip_image-1673为各个输入采样点的序列(值)

N :为输入序列的样点数 同时也表示经过DFT后 输出的频率点数

wps_clip_image-15842因此可产生的频率数为N个。   wps_clip_image-10039因为是离散的所以频率成分有限

(时域上输入N个采样点,在DFT后频域上会输出N个值)

(N决定频域输出结果的分辨率(即最小频率间隔) 以及计算N点DFT的处理时间)

来看看这个式子吧哪些信息联系起来啦:

wps_clip_image-3595

其中有相位与和幅值两个信息

wps_clip_image-15946

简单的表示为wps_clip_image-22473

幅值信息:wps_clip_image-17219

相位:wps_clip_image-29922

提一下:幅度的平方为功率谱

wps_clip_image-28686

强调:1.单个X(m)的输出是项与项的乘积之和,是输入采样序列与频率为m/N的正弦波的相关

2.当DFT 的输入采样值为实数时,DFT输出项是对称的。

来看下DFT 的对称性

wps_clip_image-18914

wps_clip_image-10254

当输入序列为实数时     m>N/2时频域上幅度的输出值与前半部分相同  且实部偶对称 虚部奇对称

数学解释:

wps_clip_image-8576

wps_clip_image-13434

wps_clip_image-3083 wps_clip_image-26766

DFT的线性:

两个信号的DFT等于各个信号的和

wps_clip_image-11086

DFT泄漏

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个点与相对应的分析频率

当输入信号的频率成分不是精确等于分析频率是就会发生频率泄漏

wps_clip_image-22160wps_clip_image-9071

DFT输出为曲线上的离散点

wps_clip_image-8093wps_clip_image-27625

加窗为了使旁瓣幅度减小 从而减小泄漏

wps_clip_image-18674距形窗 三角窗 汗宁窗

wps_clip_image-7871.当旁瓣幅值减小, 同时DFT频率分辨率减小

DFT 分辨率 补零 频域采样

小结

连续傅里叶变换continuous fourier transform

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傅里叶级数 fourier series

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离散时间傅里叶变换discrete-time fourier trandform

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离散傅里叶变换discrete fourier trandform

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原文地址:https://www.cnblogs.com/sleepy/p/2112145.html