快速傅里叶变换(FFT)

FFT是什么?

快速傅立叶变换(FFT)是离散傅立叶变换(DFT)的高度优化实现,它将离散信号从时域转换到频域。FFT计算提供了有关信号的频率内容、相位和其他属性的信息。

利用FFT将蓝鲸呻吟音频信号分解为其频率分量。

利用FFT将蓝鲸呻吟音频信号分解为其频率分量。(见MATLAB代码示例

流行的FFT算法包括Cooley-Tukey算法、素因子FFT算法和Rader的FFT算法。最常用的FFT算法是Cooley-Tukey算法,它将一个较大的DFT简化为较小的DFT,以提高计算速度和降低复杂度。FFT在许多领域都有应用。

FFT应用程序

在信号处理中,FFT形成了频域分析(频谱分析)的基础,并被用于信号滤波、频谱估计、数据压缩和其他应用。FFT的变化,如短时傅里叶变换,也允许同时在时间和频域分析。这些技术可用于各种信号,如音频和语音、雷达、通信和其他传感器数据信号。FFT有时也被用作更复杂的信号处理技术的中间步骤。

在图像处理中,FFT被用于滤波和图像压缩。FFT在物理和数学中也被用于求解偏微分方程。

FFT在MATLAB

MATLAB®提供许多函数,如fft传输线,fft2可以直接实现FFT。在MATLAB中,FFT实现根据数据大小和计算量在各种FFT算法中进行优化选择。同样,仿真软件®为FFT提供了可用于基于模型的设计和仿真的模块。MATLAB和Simulink还支持在特定硬件上实现FFT,如fpga、处理器包括ARM和NVIDIA gpu,通过自动代码生成。

探索下面的函数和示例,以学习更多关于傅立叶变换以及使用MATLAB实现FFT的应用和实现。

在MATLAB在线运行FFT示例

使用FFT去除信号中的噪声

FFT和频域分析简介

利用FFT估计功率谱密度

FFT的硬件实现

在可编程逻辑设备上实现FFT并不像软件实现那样简单。不正确的工程权衡决策(如速度和准确性)或低效代码会影响应用程序的质量和性能。通过MATLAB和Simulink代码生成工具,可以很容易地在各种硬件设备上实现FFT,从通用处理器(如ARM)到更专门的设备(如FPGA)。

参见:用MATLAB和Simulink进行信号处理MATLAB用于图像处理和计算机视觉用于雷达系统的MATLAB和Simulink信号处理工具箱音频工具箱雷达的工具箱

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