schnelle Fourier-Transformation Differenz mit diskreter Fourier-Transformation

Ich bin ein französischer Ingenieurstudent und bekomme eine Art technisches Pflichtprojekt, an dem ich bis Februar arbeiten muss.

Ich muss den folgenden Artikel untersuchen: Präzise und schnelle Ortsfrequenzanalyse mit der iterativen lokalen Fourier-Transformation und die gleiche Art von iterativem Algorithmus in MATLAB implementieren.

Eigentlich bin ich auch nicht so gut in der Signalverarbeitung, habe nur die Grundlagen, aber ich verstehe nicht, warum sie sagen, dass "die inhärente Frequenzintervallgrenze (von fFT) mit diskreter Fourier-Transformation überwunden werden kann". Meiner Meinung nach ist das unsinnig, weil fFT im Grunde genauso ist wie dFT, man muss nur die abgetasteten Werte mit ihren ungeraden und geraden Indizes auf andere Weise summieren. Daher verstehe ich nicht wirklich, wofür sie dFT anwenden ...

Wenn mir bitte jemand helfen könnte, wäre er mehr als willkommen!

Danke

DFT ist eine Transformation. FFT ist ein Algorithmus zur Berechnung dieser Transformation. Übrigens ist dieser Artikel (zumindest für mich) nicht zugänglich, daher sollten Sie ein vollständigeres Zitat bereitstellen.
Hallo danke für deine Antwort. Hier ist der Titel des Artikels: "Präzise und schnelle Raumfrequenzanalyse" Sukmock Lee, normalerweise ist es der 2. Link bei Google

Antworten (1)

Das ist ein seltsames Papier.

Es scheint, als hätten die Autoren nicht wirklich verstanden, dass die FFT und die DFT genau dasselbe berechnen. Die FFT ist nur eine intelligente Methode, um die DFT effizient zu berechnen. Viel Handbewegung in diesem Papier mit wenig Mathematik.

Im Gegensatz zur fFT, die den gesamten Frequenzspektralbereich auf einmal berechnet, kann die diskrete Fourier-Transformation nur einen Satz willkürlich oder (falls vorhanden) optimal ausgewählter Frequenzkoordinaten mit hoher Auflösung auswerten.

Es ist wahr, dass Sie mit der diskreten Fourier-Transformation abkürzen und nur für interessierende Frequenzen berechnen können, während Sie praktisch gezwungen sind, das vollständige Ergebnis mit FFT zu berechnen. Außerdem können Sie weder mit der FFT noch mit der DFT eine beliebige Frequenz auswählen.

Meine Vermutung, wovon sie reden:

Wenn Sie einen Schritt zurücktreten und an die DFT denken: Es ist nur eine Korrelation eines Eingangssignals mit einer Reihe von Sinuswellen. Die Frequenz der Sinuswellen wird als ganzzahliges Vielfaches ganzer Sinusperioden gewählt. Die Schlüsselidee dahinter ist, dass die Sinuswellen bei diesen Frequenzen orthogonal zueinander sind. Dadurch ist es möglich, alle möglichen Eingangssignale verlust- und mehrdeutig zu zerlegen und zu rekonstruieren.

Wenn Sie die Auflösung für eine einzelne Frequenz verbessern möchten, können Sie die Korrelation mit Sinuswellen Ihrer Wahl bewerten. Sie verlieren die orthogonale Eigenschaft der DFT, aber wenn Sie nur an der spektralen Größe des Signals bei dieser bestimmten Frequenz interessiert sind, ist das in Ordnung . Versuchen Sie nur nicht, ein Signal damit zu zerlegen und zu rekonstruieren, da die Orthogonalität weg ist.

Wenn Sie dies tun, machen Sie keine DFT mehr! Sie befinden sich ungefähr in der Mitte einer diskreten Sinustransformation und einer diskreten Cosinustransformation.

In der Arbeit interessieren sich die Autoren für Peaks innerhalb des Signalspektrums. Sie führen zunächst eine FFT des Signals durch, um eine erste Schätzung der Spitzenposition zu finden. Dann „zoomen“ sie in das Spektrum hinein, indem sie eine Korrelation mit Frequenzen durchführen, die genau zwischen die spektralen Bins innerhalb ihres interessierenden Fensters fallen.

Danach verkleinern sie dann das interessierende Fenster und werten die neuen Zwischenfrequenzen aus. Wenn Sie dies 10 Mal tun, erhalten Sie eine Verbesserung der Frequenzauflösung von 2^10.

Übrigens, meiner Meinung nach ist es fraglich, ob ihre resultierende Spitzenfrequenz eine Verbesserung gegenüber der reinen FFT ist und dort die Spitze findet. Mit ihrer Zoom-Technik erzeugen sie sicherlich ein schön und glatt aussehendes Spektrum mit hoher Auflösung. Kurvenangepasst, um den Peak zu finden, wird sicherlich einen Peak mit sehr geringem Fehler ergeben. Sie gehen nicht ins Detail, inwieweit die spektrale Leckage ihrer Methode ihr glatt aussehendes Spektrum von vornherein verzerrt.

+1, der Ausdruck, der für diese Technik verwendet wird, ist "leere Auflösung". Die Interpolation auf der normalen DFT/FFT ist viel schneller und verliert keine Informationen, Amplitude, Position, sogar Phase! Der leckagebedingte Versatz ist ebenfalls identisch.
@Neil_UK Ich habe etwas länger darüber nachgedacht und bin zu dem Schluss gekommen, dass das Ausführen einer Korrelation mit nicht ganzzahligen Perioden identisch mit dem Auffüllen mit Nullen und dem Ausführen einer gewöhnlichen DFT auf ausgewählten Frequenzen ist. Also kein zusätzlicher spektraler Verlust, aber auch keine höhere Auflösung.
Eine andere Möglichkeit, dasselbe Ergebnis zu erzielen, besteht darin, zu beachten, dass der Amplituden-/Frequenzausgang einer DFT im Frequenzbereich Nyquist-abgetastet wird, sodass das ursprüngliche Signal allein aus diesen Elementen vollständig rekonstruierbar ist. Es spielt keine Rolle, ob die Eingangszeitabtastungen korrekt Nyquist-abgetastet sind oder nicht, sobald die Abtastung erfolgt ist, wird jedes Aliasing in die Abtastungen "eingebrannt", und keine noch so große unterschiedliche lineare Analyse dieser Abtastungen kann dies rückgängig machen (zusätzliche Informationen von einem Modell könnte). Nur das Resampling des Originals, nicht die Reanalyse der Samples, erlaubt etwas anderes als die Interpolation.
Entschuldigen Sie die späte Antwort, diese Woche war ich sehr beschäftigt... Ich danke Ihnen für Ihre Hilfe! aber warum "Im Gegensatz zur fFT, die den gesamten Frequenzspektrumbereich auf einmal berechnet, kann die diskrete Fourier-Transformation nur einen Satz willkürlich oder (falls vorhanden) optimal ausgewählter Frequenzkoordinaten mit hoher Auflösung auswerten" ? Und wenn ich erneut eine DFT mit beispielsweise 25 ausgewählten Frequenzen um die Spitze mache, habe ich nur 25 neue Frequenzen, ist das ein Problem?