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常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...

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周末去書店,最顯眼位置的推薦書,将近一半跟華為有關。原來知識分子也要蹭熱度。

由取樣後的函數的連續變換得到的DFT

有時候,不是我們學不懂,而是大神們太低估我們跟他之間的鴻溝。作為一名不務正業的程式員的工科生,反正我讀不懂标題是覺得很難受的。

1. 取樣後的函數?

何為取樣後的函數?我們往前翻一翻,在取樣定理中就聊過了。

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取樣是為了幹什麼?當然是為了把時域的連續函數變成計算機可以處理的離散點。

2. 什麼是取樣後的函數的連續變換?

我們要了解這裡的連續變換指的是什麼?簡單的說就是離散時間傅裡葉變換(DTFT)。不要覺得引入了新名詞就覺得高大上,他是對取樣後函數的傅裡葉變換,我們在取樣函數的傅裡葉變換這一節中已經詳細的說過了。

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可見,對取樣後的函數做傅裡葉變換是一個連續的周期函數。

即:一個在時域上的離散函數,傅裡葉變換後它的頻域上的變換可以是連續的,并且是周期的。

3. 什麼是由取樣後的函數的連續變換得到的DFT?

DFT(DiscreteFourier Transform)離散傅裡葉變換的縮寫。它是

傅裡葉變換在時域和頻域上都呈現離散的形式

,将時域信号的采樣變換為在離散時間傅裡葉變換(DTFT)頻域的采樣。

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沒找到雷神畫的,自己标注一下吧

取樣後的函數是變成離散的計算機可以處理的資料了,但是變換後的頻域上還是連續的啊。怎麼讓計算機連頻域上的資料都可以處理呢?對!老方法再用一次,對頻域信号進行采樣呗~

好了,這個标題的資訊量有些大,讀懂了标題,我相信内容就簡單多了!

為了友善,我們把常用的一些符号先貼過來!

  • 常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    為原函數,
    常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    為原函數
    常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    的傅裡葉變換;
  • 常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    為取樣後函數,
    常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    為取樣後函數
    常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    的傅裡葉;
  • 常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    為頻域内的一個帶通濾波器;
  • 常用傅裡葉變換對_第四章 頻率域濾波-(四)單變量的離散傅裡葉變換(DFT)之由取樣後的函數的連續變換得到的DFT...
    ,用帶通濾波器又截取了
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    的一個周期;

尋找

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之前,我們一直讨論了一個取樣過、帶限的、擴充到

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範圍的函數的傅裡葉變換

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,如下圖,它也是一個擴充到擴充到

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範圍的周期函數。

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我們知道了

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的傅裡葉變換:

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經過

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采樣而來,是以:

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注:

何為

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,這裡其實是借鑒了沖激函數采樣的公式
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為周期為

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的無限周期連續函數。是以,我們隻需要表征

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的一個周期,對一個周期取樣是DFT的基礎。

假設我們想要在周期

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之間得到的

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個等間距樣本,可以通過加如下頻率處取樣得到:

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注:

這裡已經開始對頻率域的

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進行一個周期采樣啦。

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代入上式,我們用

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表示得到的結果:

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哈哈,

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不就是我們定義的DFT嗎?(對頻域上連續函數進行采樣),沒錯,這就是離散傅裡葉變換的表達式!

有沒有

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當然有,它應該是一個原函數

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的M個樣本組成的集合

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總結:

  1. 我們可以把DFT和IDFT兩個表達式互帶一下,結果肯定是恒等的,是以他們互為逆變換。
  2. 有意思的是,我們雖然引入了采樣間隔
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    ,但是在DFT以及IDFT中并沒有關于采樣間隔的表示。這說明離散傅裡葉變換對适用于任何均勻采樣的有限離散樣本集。
  3. 為了友善起見,我們一般把離散傅裡葉變換對寫成如下方式:
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  4. 離散傅裡葉變換對都是無限周期的,即
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  5. 卷積也有離散表達式,并且卷積和式周期的:
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完美!