Prawdziwa dyskretna transformata Fouriera


12

Próbuję zrozumieć prawdziwy DFT i DFT i dlaczego to rozróżnienie istnieje.

Z tego, co wiem do tej pory, DFT używa dla wektorów podstawowych i daje reprezentację x [ n ] = N - 1 k = 0 X [ k ] e i 2 π k n / N Suma jest zapisywane od k = 0 do N - 1 z powodów historycznych, myślę, że zamiast pisać w sposób analogiczny do serii Fouriera z sumą od k =ei2πkn/N

x[n]=k=0N1X[k]ei2πkn/N
k=0N1 do N / 2 - 1 : x [ n ] = N / 2 - 1 k = - N / 2 X [ k ] e i 2 π k n / N Jest to zależne od swoistej anomolii DFT, gdzie wysokie częstotliwości są takie same jak częstotliwości ujemne: e i 2 π k n / N = e i 2k=N/2N/21
x[n]=k=N/2N/21X[k]ei2πkn/N
.ei2πkn/N=ei2π(kN)n/N

Kontynuując analogię z szeregiem Fouriera, rzeczywista DFT daje reprezentację Można to postrzegać jako parowanieei2πkn/Nzee-i2πkn/Nw reprezentacji DFT, gdzie suma waha się odk=-N/2doN/2-1. Jest to bardzo podobne do parowaniacneinθ+c-ne-inθ=

x[n]=k=0N/2(XR[k]cos(2πknN)XI[k]sin(2πknN))
ei2πkn/Nei2πkn/Nk=N/2N/21 który łączy dwie reprezentacje szeregu Fouriera: - c n e i n θ = a 0cneinθ+cneinθ=ancosnθ+bnsinnθ
cneinθ=a02+1(ancosnθ+bnsinnθ)

Moje pytaniedlaczego zatem DFT jest o wiele bardziej rozpowszechniony niż prawdziwy DFT? Można się spodziewać, że ponieważ prawdziwy DFT wykorzystuje jako podstawę wartości sinusów i cosinusów o wartościach rzeczywistych, a tym samym przedstawia obraz geometryczny bardziej, niż ludzie chcieliby go bardziej. Rozumiem, dlaczego DFT i ciągła transformata Fouriera byłyby preferowane w sensie teoretycznym, ponieważ algebra wykładnicza jest prostsza. Ale ignorując prostszą algebrę, z praktycznego punktu widzenia stosowanego w obliczeniach, dlaczego DFT byłby bardziej użyteczny? Dlaczego reprezentowanie sygnału złożonymi wykładnikami byłoby bardziej przydatne w różnych aplikacjach fizyki, mowy, obrazu itp. Niż rozkład sygnału na sinus i cosinus. Także jeśli w mojej powyższej prezentacji brakuje czegoś subtelnego, chciałbym wiedzieć: „


3
Nx0,x1,,xN1X0,X1,,XN1XN1,XN2,,XN/2+1X1,X2,,XN/21

2
BTW: Gorąco polecam przeczytanie tych dwóch artykułów na temat zarówno prawdziwej transformacji Fouriera, jak i transformacji Hartleya; robią dobrą robotę, tłumacząc zainteresowanie tymi metodami oprócz samego DFT.

cneinθ+cneinθ=ancosnθ+bnsinnθcneinθ+cneinθ

Jeden z rozdziałów Van Loan szczegółowo omawia twoje pytanie. To wymaga pewnej wprawy w manipulowaniu produktami Kronecker.

1
Przynajmniej powinieneś mieć mniej pytań niż teraz.

Odpowiedzi:


6

Aexp(jωt)H(ω)Aexp(jωt)Aten sam zestaw wykładniczych . Ponadto, każda nowa waga jest uzyskiwana przez pomnożenie starej wagi przez odpowiednią liczbę.

cos(ωt)sin(ωt)

cos(ωt)=exp(jωt)+exp(jωt)2sin(ωt)=exp(jωt)exp(jωt)2j

cos(ωt)B(ω)cos(ωt)+C(ω)sin(ωt)cos(ωt)B(ω)cos(ωt)+C(ω)sin(ωt)cos(ωt)B(ω)cos(ωt)+C(ω)sin(ωt)sin(ωt)

cos(α+β)=cos(α)cos(β)sin(α)sin(β)

Ale, podobnie jak w prawdziwym życiu, twój przebieg może się różnić, a jeśli uważasz, że reprezentacje grzechu / cos są właściwą drogą i należy unikać złożonych wykładników, możesz podążać za głosem serca. Jeśli masz trudności z przekazaniem swoich pomysłów współpracownikom, szefom, klientom lub konsultantom, będzie to ich utrata, a nie Twoja.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.