Id-dar > Wirja > Il-kontenut

Domains tal-ipproċessar tas-sinjali diġitali

Mar 11, 2019

Fid-DSP, l-inġiniera ġeneralment jistudjaw sinjali diġitali f'wieħed mill-oqsma li ġejjin: dominju tal-ħin (sinjali dimensjonali), dominju spazjali (sinjali multidimensjonali), dominju tal-frekwenza, u dominji tal-wavelet. Jagħżlu d-dominju li fih jipproċessa sinjal billi jagħmlu suppożizzjoni infurmata (jew billi jippruvaw possibbiltajiet differenti) dwar liema dominju jirrappreżenta l-aħjar il-karatteristiċi essenzjali tas-sinjal u l-ipproċessar li għandu jiġi applikat għalih. Sekwenza ta 'kampjuni minn apparat tal-kejl tipproduċi rappreżentazzjoni ta' dominju temporali jew spazjali, filwaqt li trasformazzjoni diskreta diskreti tipproduċi r-rappreżentazzjoni tad-dominju tal-frekwenza.


Żoni ta 'ħin u spazju

L-iktar approċċ ta ’pproċessar komuni fid-dominju tal-ħin jew ta’ l-ispazju huwa t-titjib tas-sinjal tad-dħul permezz ta ’metodu msejjaħ filtrazzjoni. L-iffiltrar diġitali ġeneralment jikkonsisti f'xi trasformazzjoni lineari ta 'numru ta' kampjuni tal-madwar madwar il-kampjun kurrenti tas-sinjal ta 'l-input jew tal-ħruġ. Hemm diversi modi biex jiġu kkaratterizzati l-filtri; pereżempju:


Filtru lineari huwa trasformazzjoni lineari tal-kampjuni tal-input; filtri oħra mhumiex lineari. Filtri lineari jissodisfaw il-prinċipju tas-superpożizzjoni, jiġifieri jekk input huwa kombinazzjoni lineari peżata ta 'sinjali differenti, l-output huwa kombinazzjoni lineari peżata bl-istess mod tas-sinjali tal-ħruġ korrispondenti.

Filtru kawżali juża biss kampjuni preċedenti tas-sinjali tad-dħul jew tal-ħruġ; filwaqt li filtru mhux kawżali juża kampjuni tal-input futuri. Filtru mhux kawżali normalment jista 'jinbidel f'filtru kawżali billi jiżdied dewmien miegħu.

Filtru li jvarja l-ħin għandu proprjetajiet kostanti maż-żmien; filtri oħra bħal filtri adattivi jinbidlu fil-ħin.

Filtru stabbli jipproduċi ħruġ li jikkonverġi għal valur kostanti maż-żmien, jew jibqa 'limitat f'intervall finit. Filtru instabbli jista 'jipproduċi output li jikber mingħajr limiti, b'input limitat jew saħansitra żero.

Filtru ta 'rispons ta' impuls finit (FIR) juża biss is-sinjali tad-dħul, filwaqt li filtru ta 'rispons ta' impuls infinit (IIR) juża kemm is-sinjal tad-dħul kif ukoll kampjuni preċedenti tas-sinjal tal-ħruġ. Il-filtri FIR huma dejjem stabbli, filwaqt li l-filtri IIR jistgħu jkunu instabbli.

Filtru jista 'jkun irrappreżentat minn dijagramma ta' blokki, li mbagħad tista 'tintuża biex jinkiseb algoritmu ta' proċessar ta 'kampjun biex jiġi implimentat il-filtru bi struzzjonijiet ta' hardware. Filtru jista 'wkoll jiġi deskritt bħala ekwazzjoni tad-differenza, ġabra ta' żerijiet u arbli jew rispons ta 'l-impuls jew pass tar-rispons.


L-output ta 'filtru diġitali lineari għal kull input partikolari jista' jiġi kkalkulat billi s-sinjal ta 'l-input jiġi kkonvertit bir-rispons ta' l-impuls.


Frekwenza tad-dominju

Is-sinjali huma konvertiti minn dominju tal-ħin jew ta 'spazju għad-dominju tal-frekwenza ġeneralment permezz tal-użu tat-trasformazzjoni Fourier. It-trasformazzjoni Fourier tikkonverti l-informazzjoni dwar il-ħin jew l-ispazju għal komponent ta 'kobor u fażi ta' kull frekwenza. B'xi applikazzjonijiet, kif il-fażi tvarja skond il-frekwenza tista 'tkun kunsiderazzjoni sinifikanti. Fejn il-fażi mhix importanti, ħafna drabi t-trasformazzjoni Fourier tinbidel fl-ispettru tal-enerġija, li huwa l-kobor ta 'kull komponent tal-frekwenza kwadrat.


L-iktar għan komuni għall-analiżi tas-sinjali fil-qasam tal-frekwenza huwa l-analiżi tal-proprjetajiet tas-sinjali. L-inġinier jista 'jistudja l-ispettru biex jiddetermina liema frekwenzi huma preżenti fis-sinjal tad-dħul u liema huma nieqsa. Analiżi tad-dominju tal-frekwenza tissejjaħ ukoll analiżi spettru jew spettrali.


L-iffiltrar, partikolarment f'xogħol mhux f'ħin reali jista 'jinkiseb ukoll fil-qasam tal-frekwenza, billi jiġi applikat il-filtru u mbagħad jiġi kkonvertit lura għad-dominju tal-ħin. Din tista 'tkun implimentazzjoni effiċjenti u tista' essenzjalment tagħti kwalunkwe reazzjoni ta 'filtru inklużi approssimazzjonijiet eċċellenti għall-filtri tal-briks.


Hemm xi trasformazzjonijiet tad-dominju tal-frekwenza użati komunement. Pereżempju, iċ-cepstrum jikkonverti sinjal fil-qasam tal-frekwenza permezz ta 'trasformazzjoni Fourier, jieħu l-logaritmu, imbagħad japplika trasformazzjoni oħra tal-Fourier. Dan jenfasizza l-istruttura armonika tal-ispettru oriġinali.


Analiżi fuq pjan Z

Filtri diġitali jiġu kemm f'tipi IIR kif ukoll fIR. Il-filtri tal-FIR għandhom ħafna vantaġġi, iżda huma komputazzjoni aktar esiġenti. Filwaqt li l-filtri FIR huma dejjem stabbli, il-filtri IIR għandhom linji ta ’rispons li jistgħu jsiru instabbli u oscillate. Iż-Z-transform tipprovdi għodda għall-analiżi ta 'kwistjonijiet ta' stabbiltà tal-filtri diġitali IIR. Huwa analogu għat-trasformazzjoni Laplace, li tintuża biex tiddisinja u tanalizza l-filtri Analog IIR.


Wavelet

Eżempju tat-trasformazzjoni diskreta tal-wavelet 2D li tintuża f'JPEG2000. L-istampa oriġinali hija ffiltrata b’ħafna passi, li tagħti t-tliet immaġini kbar, li kull waħda minnhom tiddeskrivi bidliet lokali fil-luminożità (dettalji) fl-istampa oriġinali. Imbagħad jiġi ffiltrat u jitbaxxa fuq skala baxxa, u jagħti stampa ta 'approssimazzjoni; din l-istampa hija high-pass iffiltrata biex tipproduċi t-tliet immaġini iżgħar ta 'dettall, u low-pass iffiltrata biex tipproduċi l-immaġni ta' approssimazzjoni finali fin-naħa ta 'fuq tax-xellug.

Fl-analiżi numerika u fl-analiżi funzjonali, trasformazzjoni diskreta tal-wavelet (DWT) hija kwalunkwe trasformazzjoni wavelet li għaliha l-wavelets jittieħdu kampjuni b'mod diskret. Bħal fil-każ ta 'trasformi oħra ta' mewġ, vantaġġ ewlieni li għandu fuq it-trasformi ta 'Fourier huwa r-riżoluzzjoni temporali: taqbad informazzjoni dwar il-frekwenza u l-lok.