到底應該怎麼樣正確理解DFT(離散傅里葉變換)?
01-01
包括DFT的長度,頻率解析度等等,尤其是做N點DFT,到底N點DFT是要對x(n)幹嘛?
傅里葉變換,是一種數學的精妙描述。但計算機實現,卻是一步步把時域和頻域離散化而來的。離散化也就是要抽樣。我們知道,時域等間隔抽樣,頻域發生周期延拓;頻域抽樣,時域發生周期延拓。那麼要得到時域頻域都離散的結果,顯然時域頻域都要抽樣。周期延拓怎麼辦?只取一個周期就行了。
總結一下:
第一步,時域離散化,我們得到離散時間傅里葉變換(DTFT),頻譜被周期化;第二步,再將頻域離散化,我們得到離散周期傅里葉級數(DFS),時域進一步被周期化。第三步,考慮到周期離散化的時域和頻域,我們只取一個周期研究,也就是眾所周知的離散傅里葉變換(DFT)。這裡說一句,DFT是沒有物理意義的,它只是我們研究的需要。藉此,計算機的處理才成為可能。
剩下的問題就是你說的以怎樣的頻率抽樣,DFT取多少長度什麼的了,具體可以去讀一讀《深入淺出數字信號處理》這本書,偏重物理意義上的理解,而不是堆砌數學公式。不推薦程佩青的《數字信號處理》,論文一樣的語言,典型學院派。我也曾經被這個問題苦惱很久,多次看《數字信號處理》的內容,結果是對連續傅里葉變換還是能夠稱得上理解,但是離散序列的變換實在是沒法看懂,深深地覺得我這種智商不能再學這個,於是果斷換了個專業
傅里葉變換將連續信號變換到頻域,一些在時域難以處理的問題在頻域就很好解決(比如對濾波的理解,信號調製)。簡單地說,離散傅里葉變換就是傅里葉變換的離散形式,只不過是將離散化成為,頻譜相應的離散化為,這樣就能夠使用計算機處理了。
當然嚴格意義上的數學還包含其他內容,比如採樣率要求,DTFT,積分核的選取等等。可以慘嚎程佩青的《數字信號處理》。
為了計算機的實現,只能是時域離散有限對應頻域離散有限,然後這個定義就是dft。
推薦閱讀:
※為了還李林老師一個清白,請大家把手上的證據集中在這個問題下?
※隨機三維單位向量的生成演算法如何做到均勻分布?
※怎麼理解代數幾何概念 motive?
※如何設計演算法計算一個超長數列的和?
※如何解答這道關於數論的題目?
TAG:數學 | 傅里葉變換FourierTransform | 數字信號處理 | 數學分析 |