signalbehandlingar

Signalbehandlingar är ett bredt fält inom elektroteknik och datavetenskap som fokuserar på analys, modifiering och syntes av signaler för att bevara, extrahera eller förbättra information i olika medier och sensoriska system. Signaler kan vara tidsbaserade som ljud eller kroppsburna vågor, eller rumsliga som bilder och video. Behandlingen kan ske i analog form eller digitalt, där digital signalbehandling ofta dominerar moderna tillämpningar.

Nyckelbegrepp inkluderar tidsdomänen och frekvensdomänen, sampling och återgivning enligt samplingsteori, transformerna Fourier, Laplace och Z-transformen samt konvolution som modell för filtrering. Digital signalbehandling utvecklades kraftigt med algoritmer som FFT (snabb Fourier-transform) och adaptiva filter som anpassar sina parametrar efter signalens egenskaper. Vanliga operativa verktyg inkluderar filtrering, brusreducering, kompression, demodulering, equalization och spektralanalys.

Metoderna används i praktiken för att förbättra kvalitet, minska störningar, extrahera relevanta egenskaper eller rekonstruera en signal från begränsade eller brusiga data. Tidsdomänsåtgärder (t.ex. filtrering) används ofta tillsammans med frekvensdomäntekniker (t.ex. spektral filtrering, tid–frekvensanalys).

Användningsområden inkluderar kommunikation (modulering och demodulering, equalization), ljud- och bildbehandling (uppspelning, kompression och förstärkning), medicinsk signalbehandling (EKG, EEG), radar och sonar, seismik, samt sensorbaserade system och kontrollteknik.

Viktiga utmaningar är realtidskrav, beräkningsresurser, kvantisering och aliasing i digitala system, samt att minimera artefakter vid återuppbyggnad.