Signaalprocessen

Signaalprocessen verwijzen naar systemen en technieken die signalen meten, transformeren en analyseren om informatie te extraheren of communicatie mogelijk te maken. Een signaal is een variabele die in de tijd of ruimte verandert en informatie bevat over een toestand of gebeurtenis. Signaalprocessen kunnen analoog of digitaal worden uitgevoerd; digitale signaalverwerking verwerkt discrete monsters, terwijl analoge verwerking continu variërende signalen behandelt. Een veel gebruikte modelklasse is een lineair tijdinvariant systeem, waarbij het uitgangssignaal de convolutie is van het ingangssignaal met de impulse respons.

Belangrijke bewerkingen in signaalprocessen zijn onder meer filtering (het verwijderen of versterken van bepaalde frequenties), modulatie en demodulatie, ruisonderdrukking, detectie, reconstructie en compressie. In de tijdsdomein gebeurt verwerking via convolutie, terwijl in het frequentiedomein transformaties zoals de Fourier-transformatie, de Laplace-transformatie en de z-transformatie worden toegepast. Bij digitale signaalverwerking spelen sampling en kwantisatie een cruciale rol, waarbij rekening moet worden gehouden met de Nyquist-voorwaarden en mogelijke aliasing.

Toepassingen van signaalprocessen zijn onder meer communicatie, audio- en beeldverwerking, medische signaalanalyse (bijv. ECG en EEG), seismologie, radar en sonar, en autonome navigatiesystemen. Prestatie-indicatoren omvatten signaal-ruisverhouding, vervorming, latentie en nauwkeurigheid van reconstructie. Praktische overwegingen zijn ruis, quantisatiefouten, beperkte woordlengte en real-time verwerkingsvereisten, die de ontwerpkeuzes in signaalverwerking sturen.