다양한 종류의 신호에서 “ 주파수 ”는 무엇을 의미합니까?

저는 한동안 신호 처리에 관여했지만 다른 의미를 가지고 있기 때문에 주파수가 무엇인지 여전히 혼란 스럽습니다. 예를 들어,

Wikipedia에 따르면

Frequency는 단위 시간당 반복되는 이벤트의 발생 횟수입니다.

반복 이벤트의 빈도를 계산하려면 특정 기간 내에 이벤트가 발생한 횟수를 세고 그 횟수를 기간의 길이로 나눕니다. 예를 들어 71 개의 이벤트가 15 초 내에 발생하는 경우 빈도는 다음과 같습니다.

여기에 이미지 설명 입력

이것은 모두가 알고있는 주파수의 가장 기본적인 정의입니다. 그러나 디지털 이미지와 소리의 경우 주파수의 정의는 무엇입니까?

예를 들어 신생아의 심장이 120의 주파수로 뛰는 경우 1 분에 시간 (비트 사이의 간격)은 0.5 초입니다.

지금까지 의미가 있습니다.

지금 여기 다양한 주파수의 사인파입니다.

여기에 이미지 설명 입력

하단 파는 위의 것보다 높은 주파수를가집니다. 축은 시간을 나타냅니다.

위의 신호는 주파수가 있지만 사람의 목소리와 같은 비주기적인 신호는 어떻습니까?

보세요, 여기에 이미지 설명 입력

이 신호는 어떤 경우에도 반복되지 않으므로 주파수가 무엇인지, 반복되는주기 수를 어떻게 계산할 수 있는지 어떻게 알 수 있습니까?

앞서 언급했듯이

Frequency는 반복되는 이벤트의 발생 횟수입니다. 단위 시간.

사람의 목소리가 자주 나오는 경우이 문장이 어떻게 참일 수 있습니까? 우리가 말할 때 우리는 목소리가 어떤 주파수를 가질 수있는 것 외에는 아무것도 반복하지 않기 때문입니까?

그리고 이미지의 경우

색상의 급격한 변화는 이미지의 High frequency 부분입니다.

이 값을 계산하는 방법 주파수로? 이미지에 모든 픽셀 값이있는 경우 어떻게 주파수가있을 수 있습니까?

위에 언급 된 모든 것을 유지하는 주파수의 정확한 정의에 대해 자세히 알고 싶습니다.

답변

푸리에가 푸리에 분석 을 개발했을 때 얻은 핵심 통찰력은 다음과 같습니다. 절대적으로 적분 할 수있는 (Jason R 덕분에) 함수는 사인과 코사인의 가중치 합으로 표현 될 수 있습니다. 이것이 사실 인 이유를 설명하는 것은이 답변의 범위를 벗어납니다. 이를 더 잘 이해하기 위해 푸리에 이론을 공부하는 것이 좋습니다.

댓글

  • 간결한 답은 +1입니다. OP '의 모든 문제를 해결할 수있을만큼 상세하고 충분한 답변을 찾기는 ' 어렵습니다. 한 가지 요점 : 엄격한 수학자 (여기에 너무 많지는 않음)는 푸리에 변환 (또는 푸리에 급수)이 임의의 함수에 적용될 수 없음을 ' 지적 할 것입니다. 함수 '의 푸리에 변환이 존재하기위한 한 가지 충분한 조건은 절대적으로 통합 가능하다는 것입니다. $ \ int _ {-\ infty} ^ {\ infty} | x (t) | dt < \ infty $. 이것은 종종 그런 경우입니다. 그리고 푸리에 시리즈의 경우 함수 $ x (t) $는 주기적이어야합니다 (또한 시리즈가 수렴되도록하는 일부 단서도 포함).
  • 사람의 목소리가 기반이 아니라고 말하는 것이 옳습니다. 하나의 주파수에서 각 사람의 음성에는 무제한의 주파수가 있습니다.
  • 예, 사람의 음성은 단일 주파수가 아닙니다 (그렇다면 정현파 톤처럼 들립니다). 엄밀히 말하면 모든 유한 기간 신호에는 무한 대역폭이 있습니다. 그러나 인간 음성의 대부분의 에너지는 불과 몇 kHz 폭의 대역에 집중되어 있습니다. 이 대역에는 주파수가 연속적이고 불연속적인 값이 아니라는 점에서 무제한의 주파수가 있습니다. 그러나 다시 말하지만 '는 수학의 세부 사항 일뿐입니다. ' 실제적으로는 그다지 중요하지 않습니다. ' 다양한 소리에 대한 사람의 목소리 스펙트럼에 대해 자세히 알아보고 싶다면 ' 그 자체로 전체 주제입니다.

li>

답변

단어는 사람마다 다른 의미를 갖습니다. 때로는 대략적인 것입니다. 예를 들어 반복되는 이벤트는 정확히 동일하지 않을 수 있지만 “대략”또는 부분적으로 동일 할 수 있습니다. 또는 반복률이 “약간”달라집니다. 단어의 의미도 대략적으로 약간 씩 다를 수 있습니다.

신호 처리 측면에서 음성 신호를 순수한 주기적 신호와 격렬하게 비 주기적 신호의 합으로 볼 수 있으므로 반복되는 이벤트가 숨겨 지지만 추출 할 수 있습니다. 다양한 형태의 분석 (예 : DFT / FFT)을 사용합니다.

이미지와 동일합니다.

또한 주파수라는 용어는 종종 순수 정현파 성분의 반복 또는 인간의 귀는 “피치”라고하는 매우 근사 (때로는 거의 숨겨져있는) 반복을 감지하는 데 능숙한 더 크고 정현파가 아닌 패턴입니다.

Answer

빈도가 아니라는 정의라고 생각합니다. 반복되는 이벤트의 발생 횟수는 정기 이벤트에만 적합합니다. 다른 경우에, 우리는 빈도가 어떤 것의 속도 변화와 관련이 있다고 말할 수 있습니다. 급격하게 변하면 빈도가 높다고 말하고,이 변수가 급격히 변하지 않는 경우, 즉 매끄럽게 변하면 저주파라고합니다. 다른 사람들도 말했듯이, 고정 신호에는 FT를 사용하고 비정상 신호에는 Wavelet Transform을 사용하여 정량적으로 해석하는 방법이 있습니다.

답변

주파수를 신호의 변화율로 취하면 초당 사이클로 취하는 것이 아니라 이해할 수 있습니다. , 이미지 주파수는 강도 값에 급격한 변화가 있기 때문에 가장자리 근처의 주파수가 높은 것과 같은 강도 (또는 색상) 값의 변화입니다.

답글 남기기

이메일 주소를 발행하지 않을 것입니다. 필수 항목은 *(으)로 표시합니다