signaalianalyysiä

Signaalianalyysi tarkoittaa signaalien matemaattista ja tilastollista analysointia, jonka tarkoituksena on ymmärtää, tulkita ja hyödyntää signaaleja. Se kuuluu signaalinkäsittelyn kenttään ja tarkastelee sekä aikadomainia että taajuudellisia näkökulmia sekä deterministisiä että stokastisia signaaleja.

Keskeisiä käsitteitä ovat signaalin ajan funktio, Fourier- ja Laplace-muunnokset sekä spektrianalyysi. Nyquistin–Shannonin näytteenottoteoreema ohjaa jatkuvan signaalin digitaalista tallentamista, ja signaaleja käsitellään suodatus- sekä estimointimenetelmillä. Digitaalisessa muodossa signaali esitetään diskreetteinä arvoina ja prosesseja analysoidaan sekä ajassa että taajuudessa.

Työkaluja ovat sekä aikadomainin että taajuuden puolella toimivat menetelmät, kuten Fourier-analyysi, time-frequency -analyysi (esim. spektrogrammi), wavelet-muunnos sekä Hilbertin transform. Tilastollisia ja estimaatioon perustuvia tekniikoita käytetään erityisesti stokastisille signaaleille, kohinan erottamiseen ja signaalin ominaisuuksien estimointiin.

Sovelluksia ovat viestintätekniikka, audioprosessointi, biolääketieteelliset signaalit (esim. ECG ja EEG), radar, geofysiikka sekä kuvan- ja videonkäsittely. Signaalianalyysi on usein yhdistetty signaalin rekonstruktion ja kohinanpoiston tehtäviin sekä olennaisen informaation erottamiseen.

Historiallisesti signaalianalyysi kehittyi Fourier'n, Nyquistin ja Shannonin töiden pohjalta. Nykyisin ala yhdistää laskennallisen matematiikan, tilastotieteen sekä kehittyneitä algoritmeja, mukaan lukien koneoppimisen menetelmät.