Signaalitöötluses

Signaalitöötlus on teadus- ja insenerivaldkond, mis tegeleb signaalide analüüsi, tõlgendamise ja muutmisega eesmärgiga kanda informatsiooni, parandada signaali kvaliteeti või eristada kasulikku infot müra hulgast. Signaalid võivad olla ajaliselt muutuvad ning ruumilised ning neid töödeldakse nii pideva ajaga (continuous-time) kui diskreetse ajaga (discrete-time) signaalidena.

Signaalitöötlus jaguneb peamiselt analoog- ja digitaalseteks meetoditeks. Analoogsignaalid töödeldakse otse elektriliste komponentide abil; digitaalseks töödeldakse esmalt signaal näidustamise (sampling) ja kvantiseerimise teel ning töödeldakse arvuti- või kiippõhises keskkonnas. Digitaalne signaalitöötlus võimaldab keerukaid protsesse, suuremat paindlikkust ja kergemat uuendatavust.

Signaalid võib käsitleda aja- (ajadomeen) ja sagedusdomainis; vajadusel kasutatakse transformatsioone, et teisendada ajadomeen sagedusdomaini. Ajaomainis jälgitakse signaali muutumist ajas, sagedusdomainis teostatakse spektraalne analüüs. Olulised tööriistad on konvolutsioon, filtrid (FIR- ja IIR-filtrid), Fourier’ teisendid ja konksuv näitajate kvantiseerimisega seotud piirangud. Nyquist–Shannon teoreem seab piirid signaali korrektseks taasesitamiseks.

Rakendused hõlmavad heli- ja muusikasignaale, kõnetöötlust, pildi- ja videotöötlust, meditsiinilisi signaale (EKG, EEG), side- ja raadarsüsteeme ning kaugseiret ja radarit. Tööriistad hõlmavad digitaalset signaalitöötlust (DSP) protsessoreid, FPGA-sid ja tarkvara raamistikke nagu MATLAB või Python, mis võimaldavad signaalide modelleerimist, analüüsi ja optimeerimist.