Обробка сигналів

Обробка сигналів — галузь схемотехніки, електротехніки і прикладної математики, яка досліджує теорію перетворення як цифрових, так і аналогових сигналів, що є змінними в часі або просторі фізичними величинами. Це можуть бути такі сигнали як звук, електромагнітне випромінювання, зображення, покази датчиків, наприклад, в біологічних дослідженнях це електрокардіограма, сигнали систем управління, телекомунікаційні сигнали та інші. Під обробкою сигналів розуміють математичні, статистичні, обчислювальні, евристичні і лінгвістичні аспекти, формалізації і методи для представлення, моделювання, аналізу, синтезу, вияву, відновлення, зондування, витягу, вивчення, безпеки або судово-медичної експертизи.

Сигнал на графіку ліворуч виглядає як шум, але в результаті обробки за методом перетворення Фур'є одразу стає видно, що даний сигнал має п'ять чітких частотних компонентів (графік праворуч).

Напрями застосування

Існує безліч напрямів обробки сигналів, що залежить від їх природи. Для аналогових сигналів перетворення може являти собою посилення, фільтрацію, модуляцію і демодуляцію. Для цифрових сигналів існують алгоритми фільтрації, стиснення, виявлення і виправлення помилок та ін. Із основних напрямів можна виділити наступні:

• Аналогова обробка сигналів;
• Цифрова обробка сигналів;
• Статистична обробка сигналів;
• Обробка звуку;
• Обробка мови;
• Обробка зображень;
• Обробка відео;
• Сейсмологія;
• Виділяння ознак — це такі теорії, як розпізнавання образів і розпізнавання мовлення.

Категорії

Аналогова обробка

Докладніше: Аналогова обробка сигналів

Аналогова обробка здійснюється для сигналів, які не перетворено до цифрового вигляду. Прикладами можуть слугувати класичний радіоприймач (детектування, перетворення частоти), радар, аналогове телебачення. Електричні кола, задіяні в обробці аналогових сигналів, можуть бути як лінійними (наприклад, пасивні і активні фільтри, інтегратори, лінії затримки), так і нелінійними (приклади нелінійних перетворень: компандування, перетворення частоти, перемножування сигналів, робота фільтрів та підсилювачів, контрольованих напругою, фазове автопідлаштування частоти).

В неперервному часі

В дискретному часі

Цифрова

Докладніше: Цифрова обробка сигналів

Нелінійна

Статистична

Статистична обробка сигналів - це підхід, який розглядає сигнали як стохастичний процес, використовуючи їхні статистичні властивості для виконання завдань обробки сигналів.^[1] Статистичні техніки широко використовуються в застосуваннях обробки сигналів. Наприклад, можна моделювати розподіл ймовірностей шуму, який виникає під час фотографування зображення, та розробляти техніки на основі цієї моделі для зменшення шуму в отриманому зображенні.