(离散)短时傅立叶变换及逆变换如何理解何实现?
短时傅立叶变换加窗后对原来的信号有影响,随着窗口在时间轴上不断的移动得到的短时傅立叶变换,如何由这些再反变换回时域的信号?因为加窗是局部化了,对原来的信号应该有影响,反变换回去的时候如何消除这些影响?请大家给予帮助,谢谢![ 本帖最后由 zhangnan3509 于 2007-9-6 10:19 编辑 ] 怎么没有人回复啊,大家发表一下自己的意见吧,查了不少资料,都是简单的说一下短时傅立叶变换的公式,没有从物理意义上解释
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物理意义很简单了,一般资料上都有解释吧。简单而言就是把信号分成小段,对各段做傅立叶变换作为该段中心点的频率成分。它的实质还是傅立叶变换,还是可以无损的重构出时域信号的 实质还是傅立叶变换,但是加窗就相当于截短了,各个不同时刻的频谱与原来完整信号的频谱肯定不同,由这些不同时刻得到的局部频谱如何重构原信号呢,看一般应用的都是只有正变换,得到二维的时频图,分析一下特性就完了,没有涉及如何返回原信号的问题,
[ 本帖最后由 zhlong 于 2007-9-6 14:56 编辑 ] 有挺多书上都有的,如《现代信号处理教程》等 一般的窗函数(如矩形窗),在时域上特别窄时,窗函数本身的傅立叶变换在频域上就会展得很开,也就是常说的“时域上分辨率越高,频域上分辨率就越低,反之亦然”。
使用这样的窗函数做STFT时,在时域上是想乘的关系,在频域上就是卷积的关系了。由于窗函数的傅立叶变换对应比较宽的频率成分,原信号加窗以后,信号的频率成分就发生了混叠,这就是加窗对原信号的影响。(这可能就是频谱泄露的概念)而这种混叠是没有办法在反变换时去除的。
由此可见,使用一般的窗函数对原信号做STFT,是无法重构原信号的(重构出来是有很大失真的)。
如果需要重构原信号,就需要使用高斯函数作为窗函数。因为高斯窗函数具有时、频双域的局部化性质,即在时频域平面上,高斯函数及其傅立叶变换可以对应到一个很小的区域(接近点)。这样一来,STFT得到的频谱的混叠问题就几乎得到了避免。于是可以做傅立叶反变换重构出原信号。
而使用高斯窗函数的STFT,就是Gabor变换(Gabor Transform);其反变换重构信号,就是Gabor展开(Gabor Expansion)。
Gabor变换得到的傅立叶系数,也称为Gabor系数。同傅立叶系数一样,它对应了各频率成份的能量。
如果,在重构信号之前,只选择感兴趣的频率成分对应的Gabor系数,其它都重设为零,重构得到的信号就是只有这些频率成分的信号。这个过程相当于对原信号滤波。
而对于时变谐波的信号,可以只选择感兴趣的阶次的谐波频率对应的Gabor系数,其它都设为零,重构得到的信号就是只有感兴趣的谐波成分的信号。这个过程相当于对原信号进行(时变)动态滤波,每一时间片断内的滤波器通带范围,根据基波、谐波频率变动。这是阶次分析的一种方法,在工程上应用较多。
据我所知,时频域信号处理的发展过程,大致如下:
时域分析(相关系数,自相关函数,相干系数) -> 频域分析(傅立叶频谱) -> 时频域分析(STFT -〉Gabor变换) -> 时间尺度分析(小波变换)
以上是我对于这个问题的理解。如有错误,请更正。(Gabor变换是不是就是Gabor展开,Gabor展开是指分解还是重构,我还有疑问,目前是我看到的别人的理解。)
看你的问题,觉得你是愿意深入思考问题的人。我也对信号处理感兴趣,遇到问题时希望能有人一起探讨。我留一个email:Gabor.Molet@gmail.com。希望能保持联系,互相探讨,共同提高。
[ 本帖最后由 Gabor.Molet 于 2007-10-19 14:16 编辑 ]
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