signaaliprosessoinnilla

Signaaliprosessointi on signaalien analysointia, muokkaamista ja tulkintaa käytännön tarkoituksiin. Se kattaa sekä analogisen että digitaalisen prosessoinnin ja pyrkii parantamaan signaalin laatua, poistamaan häiriöitä, muuttamaan signaalin muotoa tai pakkaamaan tietoa siirtoa varten. Tavoitteena on usein saada olennaista informaatiota, pienentää tiedon määrää tai optimoida järjestelmän suorituskyky.

Keskeisiä käsitteitä ovat signaalin ajallinen ja taajuudellinen käsittely. Signaalin muunnokset, kuten Fourier- ja Laplace-transformit sekä Nyquist–Shannonin raja, liittyvät signaalien analyysiin. Digitaalinen signaaliprosessointi toteutetaan näytteistämällä analoginen signaali ja muuntamalla se digitaaliseen muotoon (A/D) sekä takaisin (D/A), sekä käsittelemällä signaalia ohjelmallisesti tai laitteistoon toteutetuilla suodattimilla ja algoritmeilla.

Sovelluksia on laajasti: telekommunikaatio ja äänentoisto (melunpoisto, äänentunnistus), kuva- ja videoprosessointi (kuvanlaadun parantaminen, pakkaus), biolääketiede (EKG- ja EEG-signaalien analysointi), radar- ja ilmakehätutkimukset sekä teollinen mittaus ja ohjaus.

Historia ja kehitys: signaaliprosessoinnin perusperiaatteet juontuvat Fourier'n, Nyquistin ja Shannonin töistä 1800–1900-luvuilta. Digitaalinen signaaliprosessointi on kehittynyt voimakkaasti 1960-luvulta eteenpäin mikroprosessorien ja DSP-sirujen ansiosta, mikä mahdollisti reaaliaikaisen käsittelyn. Tulevaisuuden suuntia ovat tekoälypohjaiset ja reuna- tai kannettaville laitteille suunnatut signaaliprosessoinnit sekä uudenlaiset pakkaus- ja kommunikaatioteknologiat.