Signaaliprosessit

Signaaliprosessit ovat tiede- ja insinööritieteen ala, joka käsittelee signaalien esittämistä, muuttamista ja analysointia tarkoituksena muuntaa ne hyödyllisiksi tiedoiksi tai järjestelmien ohjaukseksi. Signaaleja voidaan tarkastella analogisina ja digitaalisina; analoginen signaaliprosessointi käsittelee jatkuvan aikaleiman signaaleja, kun taas digitaalinen prosessointi näytteistää ja käsittelee signaalit digitaalisessa muodossa.

Keskeisiä malleja ovat lineaariset aikainvariantit järjestelmät, joiden vaste voidaan esittää konvoluution avulla tai siirtofunktion kautta. Taajuuspuolella signaali analysoidaan Fourier- tai Laplace-transformtien avulla. Jatkuvan signaalin digitaaliseen muotoon muuntaminen tapahtuu näytteistämällä ja noudattaen Nyquist-Shannonin näytteistysrajaa. Digitaalisessa signaaliprosessoinnissa tavataan suodatus, vahvistus, demodulointi sekä pakkaus ja ominaisuuspoiminta.

Sovelluksia ovat ääni- ja musiikkiprosessointi, viestintä, kuva- ja videoprosessointi, biolääketieteelliset signaalit sekä sensoridataan perustuvat järjestelmät kuten radar ja seismologia. Tyypillinen työprosessi sisältää signaalin hankinnan, esikäsittelyn, analyysin ja mahdollisen synteesin sekä tulosten tulkinnan. Haasteita ovat melu, aliasointi, kvantisaatio sekä reaaliaikaisuuteen liittyvät vaatimukset. Työkalut ja välineet vaihtelevat ohjelmiston ja laitteiston mukaan; yleisiä valintoja ovat Python, MATLAB sekä sulautetut ratkaisut, DSP- ja FPGA-pohjaiset prosessorit.