數位訊號處理

離散傅立葉轉換(DFT)

離散傅立葉轉換取一段 N 個樣本的有限訊號,告訴你「裡面藏了多少各種純音」。餵給它一個和弦,它交還個別的音符;餵給它一座橋的隆隆震動,它揭露可能讓橋散架的共振頻率。它是讓電腦從時域(訊號每一刻長什麼樣)跨入頻域(它由哪些音調組成)的主力工具。

在運算上,它把你的 N 個樣本與 N 個參考正弦波做相關,並對每一個回報一個複數——大小(該頻率有多強)與相位(它的時間點)。一個關鍵陷阱:DFT 假設你這段訊號會永遠重複,因此若某個音調在視窗內並非整數個週期,它的能量便會塗抹到鄰近的頻率格上,這種現象叫頻譜洩漏,而加窗正是為了馴服它而發明的。

X[k] = Σ_{n=0}^{N-1} x[n] e^(-j2πkn/N)

DFT 恰好給出 N 個頻率格,間距為 f_s/N,因此要得到更細的頻率解析度,必須採更長的紀錄,或補零(這只是內插出更平滑的圖像,並不增加真正的新資訊)。

又称
DFT離散傅氏轉換