实离散傅里叶变换


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我试图理解真正的DFT和DFT以及为什么存在这种区别。

据我所知,到目前为止的DFT使用为基矢量和给出了表示X [ Ñ ] = ñ - 1 Σ ķ = 0 X [ ķ ] ë 我2 π ķ Ñ / Ñ总和由于历史原因,它是从k = 0到N − 1写入的,我认为与其以类似于傅立叶级数的方式写入,且总和从k =ei2πkn/N

x[n]=∑k=0N−1X[k]ei2πkn/N
k=0N−1到 Ñ / 2 - 1: X [ Ñ ] = ñ / 2 - 1 Σ ķ = - ñ / 2 X [ ķ ] ë 我2 π ķ Ñ / Ñ 这依赖于特殊anomoly的DFT,其中的高的频率是相同的负频率: ë 我2 π ķ ñ / ñ = ë 我2k=−N/2N/2−1
x[n]=∑k=−N/2N/2−1X[k]ei2πkn/N
。ei2πkn/N=ei2π(k−N)n/N

继续与傅立叶系列类比实DFT给出了表示

x[n]=∑k=0N/2(XR[k]cos⁡(2πknN)−XI[k]sin⁡(2πknN))
ei2πkn/Ne−i2πkn/Nk=−N/2N/2−1cneinθ+c−ne−inθ=ancos⁡nθ+bnsin⁡nθ
∑−∞∞cneinθ=a02+∑1∞(ancos⁡nθ+bnsin⁡nθ)

我的问题那为什么DFT比真正的DFT如此普遍呢?人们会期望,由于真实的DFT使用真实的正弦和余弦作为基础,因此可以更好地表示几何图形,而人们会更喜欢它。我可以看到为什么在理论上首选DFT和连续傅立叶变换,因为指数的代数更简单。但是忽略实际的代数,从实际的计算应用角度来看,DFT为什么会更有用?为什么在复杂的物理,语音,图像等应用中,用复杂的指数表示信号比将信号分解为正弦和余弦更有用。另外,如果有什么微妙之处,我想知道:


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Nx0,x1,…,xN−1X0,X1,…,XN−1XN−1,XN−2,⋯,XN/2+1X1,X2,…,XN/2−1

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顺便说一句:我强烈建议阅读有关真实傅里叶变换和Hartley变换的这两篇 论文。他们很好地解释了DFT本身对这些方法的兴趣。

cneinθ+c−ne−inθ=ancos⁡nθ+bnsin⁡nθcneinθ+c−ne−inθ

Van Loan中的一章详细介绍了您的问题。这假定您具有操纵Kronecker产品的一些技巧。

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至少您应该比现在有更少的问题。

Answers:


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Aexp⁡(jωt)H(ω)Aexp⁡(jωt)A同一组指数。此外,通过将旧权重乘以适当的数字来获得每个新权重。

cos⁡(ωt)sin⁡(ωt)

cos⁡(ωt)=exp⁡(jωt)+exp⁡(−jωt)2sin⁡(ωt)=exp⁡(jωt)−exp⁡(−jωt)2j

cos⁡(ωt)B(ω)cos⁡(ωt)+C(ω)sin⁡(ωt)cos⁡(ωt)B(ω)cos⁡(ωt)+C(ω)sin⁡(ωt)cos⁡(ωt)B(ω)cos⁡(ωt)+C(ω)sin⁡(ωt)sin⁡(ωt)

cos⁡(α+β)=cos⁡(α)cos⁡(β)−sin⁡(α)sin⁡(β)

但是,就像在现实生活中一样,您的里程可能会有所不同,并且如果您认为以罪恶/ cos表示形式是行之有效的,并且应该避免使用复杂的指数,那么您可以自由地跟随自己的内心。如果您很难将想法传达给同事,老板,客户或顾问,那将是他们的损失,而不是您的损失。

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