Signaalinkäsittelyyn

Signaalinkäsittely tarkoittaa signaalien mittaamista, muokkaamista ja analysointia tarkoituksena parantaa informaation laatua tai muuntaa signaaleja käyttökelpoiseen muotoon. Se kattaa sekä analogisen että digitaalisen signaalin käsittelyn, ja eritellään usein jatkuva-aikainen signaalinkäsittely sekä diskreetti signaalinkäsittely. Digitaalinen signaalinkäsittely (DSP) muuntaa signaalin digitaalisiksi näytteiksi ja toteuttaa algoritmeja ohjelmallisesti tai laitteistollisesti, esimerkiksi digitaalisen signaaliprosessorin tai FPGA:n avulla.

Keskeisiä periaatteita ovat lineaarisuus ja aikainvarianttius, joiden seurauksena signaali voidaan kuvata vasteen ja konvoluution avulla. Taajuusdomaan käsittely perustuu Fourier- tai Z-transformaatioihin, joiden avulla voidaan analysoida ja muokata taajuuskomponentteja, suodattaa kohinaa tai rekonstruoida signaali. Tärkeitä käsitteitä ovat näytteenotto, aliaseeraus, quantisointi sekä rekonstruktio. Nyquistin näytteenottoteoreeman mukaan on käytettävä riittävän suurta näytteenottotaajuutta, jotta informaatio säilyy eikä aliaseerausta synny.

Sovellukset kattavat telekommunikaation, audiovision ja multimediat, lääketieteellisen kuvantamisen, mittaus- ja ohjausjärjestelmät sekä automaation. Algoritmeja ovat perusfiltteröinti, kohinanpoisto, lähteen erottelu sekä tilastolliset ja koneoppimiseen pohjautuvat menetelmät signaalin ominaisuuksien tunnistamisessa. Työkaluina käytetään usein FFT:tä ja muita nopeita transformaatioita sekä sovellusyhteensopivia pakkaus- ja purkualgoritmeja. Signaalinkäsittely yhdistää laskennan, liityvän tekniikan ja viestinnän ratkaisut nykypäivän informaatioyhteiskunnassa.