建立网站后怎么维护,苏州自助建站,进入淘宝网官网首页电脑版,软件开发培训机构费用快速傅里叶变换#xff08;Fast Fourier Transform, FFT#xff09;是一种用于将信号从时间域转换到频率域的算法。
傅里叶变换的核心思想是#xff1a;任何周期性信号都可以分解成多个不同频率的正弦波或余弦波的叠加。
简单来说#xff0c;FFT可以帮助我们理解一个信号…快速傅里叶变换Fast Fourier Transform, FFT是一种用于将信号从时间域转换到频率域的算法。
傅里叶变换的核心思想是任何周期性信号都可以分解成多个不同频率的正弦波或余弦波的叠加。
简单来说FFT可以帮助我们理解一个信号的频率成分即它由哪些频率组成每个频率对应的振幅是多少如下图所示。 1、时间转换为频率
假设我们有一个随时间变化的信号例如音乐、心跳信号、电压波形等这个信号可以用一系列数值来表示比如一个音频文件中的采样值。在时间域信号随时间变化而通过傅里叶变换我们可以将这些时间域的信号转换为频率域的表示。
具体步骤如下
①采样首先我们需要对时间信号进行采样得到一系列离散的数值点。假设采样频率是 fs采样点数是 N即我们有 N 个采样值。
②计算频率分量FFT 将这些采样点转换为频率域的分量。结果是一个复数序列其中每个复数值对应一个频率分量。FFT 的结果告诉我们信号中不同频率的“权重”是多少。
③频率分辨率FFT 结果中的每个点对应一个频率值。计算方式为 其中fs 是采样频率N 是采样点数。这个 Δf 是频率分辨率即每个频率分量之间的间隔。
④频率范围FFT 的输出频率范围是从 0 到 fs/2即采样频率的一半这是因为奈奎斯特定理表明采样频率必须是最高频率分量的两倍才能避免混叠。
2、幅值计算
FFT 的输出结果是复数形式表示频率分量的振幅和相位。每个频率分量的幅值或叫“强度”可以通过复数的模计算出来。对于复数 Zabi其模可以表示为 具体步骤
①FFT 输出的复数形式FFT 的结果是频率分量的复数形式 X(f)其中实部 a 和虚部 b 分别表示余弦和正弦分量的系数。
②计算幅值我们对每个复数值计算其模即 这个模值就是每个频率分量对应的幅值也可以理解为该频率在信号中的“强度”或“能量”。
③幅值归一化通常FFT 输出的幅值需要除以采样点数 N 才能得到正确的幅值大小尤其是当信号是周期性的或者我们对幅值的绝对大小感兴趣时。即 3、总结
FFT 是一种将时间域信号转换为频率域信号的高效算法。
时间信号通过采样得到离散的数据点FFT 将这些数据点转换成不同频率分量的复数值。
每个频率分量的幅值即“强度”可以通过计算复数的模得到而频率则是由采样频率和采样点数决定的。
频率域的表示让我们能够理解信号中包含了哪些频率成分以及每个频率成分的强度如何。
