分析でDTFTとDFT(およびその逆)を使用する場合


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私の多くの読書では、ある著者が(デジタル信号の)周波数(変換)ドメインでの作業について話すときは常に、DFTまたはDTFT(そしてもちろん対応する逆)を使用します。異なる著者は、どちらか一方を使用する傾向があります。

これに関する特定のパターンを実際に確認することはできませんでした。その中で、なぜアルゴリズムを説明する際にDFTよりもDTFTを選ぶのですか?一方が他方に対してあなたを助けるのはどこですか?


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DTFTは、サンプルの間隔が等間隔ではない場合に使用できますが、DFTでは使用できません。
ディリップサルウェート

@DilipSarwateああ良い点。
-TheGrapeBeyond

回答:


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DFTとDTFTは、時間離散信号のフーリエスペクトルを生成するため、明らかに似ています。ただし、DTFTは無限に長い信号(-infinityからinfinityの合計)を処理するように定義されていますが、DFTは周期的な信号を処理するように定義されています(周期的な部分は有限の長さです)。

スペクトルの周波数ビンの数は、処理されるサンプルの数と常に等しいことがわかっているため、生成されるスペクトルにも差が生じます。DFTスペクトルは離散で、DTFTスペクトルは連続です(ただし、両方とも周期的ですナイキスト周波数に関して)。

無限の数のサンプルを処理することは不可能であるため、DTFTは実際の計算処理にとってそれほど重要ではありません。主に分析目的で存在します。

ただし、DFTは入力ベクトルの長さが有限であるため、処理に最適です。ただし、入力信号が周期信号の抜粋であると想定されているという事実は、ほとんどの場合無視されます。DFTスペクトルを時間領域に変換し直すと、スペクトルを計算したのと同じ信号が得られます。最初の場所。

したがって、計算にとっては重要ではありませんが、表示されているものは信号の実際のスペクトルではないことに注意してください。入力ベクトルを定期的に繰り返した場合に得られる理論信号のスペクトルです。

ですから、あなたが言及している文献では、作業しているスペクトルが実際にスペクトルであり、物事の計算面を無視することが重要であるたびに、著者はDTFTを選ぶと思います。


だから、信号が現実的に無限の長さではない場合、DTFTを使用して分析し、多くの論文で分析するのはなぜですか?何らかの簡単さやそれに付随するものはありますか?
TheGrapeBeyond

もっと数学的な正しやすさよりも。つまり、非周期信号の数学的証明を書くとき、フーリエ変換(離散的および連続的)がどのように機能するかを考えると、信号の長さが無限であると仮定する以外に選択肢はありません。
ニルスワーナー

難しいことをしようとしているわけではありませんが、信号が周期的であり、DTFTがより数学的に正しいと常に仮定する場合、なぜ分析でDFTを使用するのですか?アルゴリズムを分析するとき、なぜ一方を使用するのが私が目指しているのですか?
-TheGrapeBeyond

時間制限のある信号の変換を検討する場合、無限の信号を「ウィンドウ関数」で乗算し、関心のある部分を効果的に切り取るように考える必要があります。最も簡単なケースは長方形の関数です。ただし、このウィンドウ関数も変換してから信号上で畳み込む必要があります。これは、スミアリングといわゆる漏れ効果を引き起こします。
ニルスヴェルナー

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分析でDFTを使用する場合。私の推測では、アーティファクトを考慮する必要がないため、数学側からDTFTを使用したいと考えています。ソフトウェア層に到達したら、テーブルにもたらされるすべての問題でDFTに切り替えます。
ニルスワーナー

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DTFTは、無限の数のサンプルを想定するときに、ある点を証明するための数学が簡単な場合(紙やチョークで保存)に使用されます。つまり、現実の世界では実際には役に立たないということです(十分なサンプルが見つかる前に死んでしまいます)。

DFTは、有用な有限数のサンプルを選択して(優れた有限サイズの正方行列に正確に等価なものを与えます)、それらが周期的であるかどうか(フレーム長の周期性が一部の人々の別の妄想であると仮定した場合)です数学をより扱いやすくするために)。したがって、DFTの使用は通常、DTFTで不要なウィンドウ(何か他のものではないにしても長方形)を意味します。このウィンドウには、DFTのマイナス面であるウィンドウの外側の信号に関する情報の明らかな損失だけでなく、時々厄介なアーティファクトが伴います。


+1ですが、DFTの暗黙的な周期性が妄想である理由について少し詳しく説明していただけますか?
DEVE

多くの一般的な用途(オーディオなど)で、DFTウィンドウ外の実際のデータと仮定が矛盾しています
-hotpaw2

私はあなたを支持しましたが、なぜDFTはデータが周期的であると仮定するのは妄想だと言うのですか?私が質問にした場合、あなたはそれに答えてもいいですか?
TheGrapeBeyond

1
数学、英語の使用法、心理学、哲学のスタック交換サイトについては、良い質問かもしれません。擬人化演算子関数は、興味深い人間の行動かもしれません。
hotpaw2

-2

+と入力ので、必ずしも周期的ではありません。

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