Das Frequenzspektrum eines Zeitabschnitt-Signals ist eine Darstellung dieses Signals im Frequenzgebiet. Das Frequenzspektrum kann über einen Fourier erzeugt werden verwandeln sich des Signals, und die resultierenden Werte werden gewöhnlich als Umfang und Phase, beide präsentiert, die gegen die Frequenz geplant sind.

Jedes Signal, das als ein Umfang vertreten werden kann, der sich mit der Zeit ändert, hat ein entsprechendes Frequenzspektrum. Das schließt vertraute Konzepte wie sichtbares Licht (Farbe), Musiknoten, Kanäle des Radios/Fernsehens und sogar die regelmäßige Folge der Erde ein. Wenn diese physischen Phänomene in der Form eines Frequenzspektrums vertreten werden, werden bestimmte physische Beschreibungen ihrer inneren Prozesse viel einfacher. Häufig zeigt das Frequenzspektrum klar Obertöne, sichtbar als verschiedene Spitzen oder Linien, die Einblick in die Mechanismen gewähren, die das komplette Signal erzeugen.

Licht

Eine Quelle des Lichtes kann viele Farben gemischt zusammen und in verschiedenen Beträgen (Intensitäten) haben. Ein Regenbogen oder Prisma, sendet die verschiedenen Frequenzen in verschiedenen Richtungen, sie individuell sichtbar in verschiedenen Winkeln machend. Ein Graph der Intensität, die gegen die Frequenz geplant ist (den Betrag jeder Farbe zeigend), ist das Frequenzspektrum des Lichtes. Wenn alle sichtbaren Frequenzen in gleichen Beträgen da sind, ist die wahrgenommene Farbe des Lichtes weiß, und das Spektrum ist eine flache Linie. Deshalb werden Spektren der flachen Linie im Allgemeinen häufig weiß genannt, ob sie Licht oder etwas anderes vertreten.

Ton

Ähnlich kann eine Quelle des Tons viele verschiedene Frequenzen gemischt zusammen haben. Ein Timbre eines Musiktons wird durch sein harmonisches Spektrum charakterisiert. Der Ton in unserer Umgebung, die wir als Geräusch kennzeichnen, schließt viele verschiedene Frequenzen ein. Wenn ein Tonsignal eine Mischung aller hörbaren Frequenzen, verteilt ebenso über das Audiospektrum enthält, wird es weißes Geräusch genannt.

Radio

Im Radio und Fernmeldewesen kann das Frequenzspektrum unter vielen verschiedenen Fernsehsprechern geteilt werden. Jedes Sendungsradio und Fernsehstation übersenden eine Welle auf einer zugeteilten Frequenzreihe, genannt einen Kanal. Wenn viele Fernsehsprecher anwesend sind, besteht das Radiospektrum aus der Summe aller individuellen Kanäle, jeder tragenden getrennten Information, die über ein breites Frequenzspektrum ausgebreitet ist. Jeder besondere Radioempfänger wird eine einzelne Funktion des Umfangs (Stromspannung) gegen die Zeit entdecken. Das Radio verwendet dann einen abgestimmten Stromkreis oder Tuner, um einen einzelnen Kanal oder Frequenzband auszuwählen und die Information von diesem Fernsehsprecher zu demodulieren oder zu decodieren. Wenn wir einen Graphen der Kraft jedes Kanals gegen die Frequenz des Tuners machen würden, würde es das Frequenzspektrum des Antenne-Signals sein.

Spektrum-Analyse

Spektrum-Analyse ist der technische Prozess, ein kompliziertes Signal in einfachere Teile zu zersetzen. Wie beschrieben, oben werden viele physische Prozesse am besten als eine Summe von vielen individuellen Frequenzbestandteilen beschrieben. Jeder Prozess, der die verschiedenen Beträge (z.B Umfänge, Mächte, Intensitäten oder Phasen) misst, gegen die Frequenz kann Spektrum-Analyse genannt werden.

Spektrum-Analyse kann auf dem kompletten Signal durchgeführt werden. Wechselweise kann ein Signal in kurze Segmente (manchmal genannt Rahmen) gebrochen werden, und Spektrum-Analyse kann auf diese individuellen Segmente angewandt werden. Periodische Funktionen (solcher als) sind für diese Unterteilung besonders gut passend. Allgemeine mathematische Techniken, um nichtperiodische Funktionen zu analysieren, fallen in die Kategorie der Analyse von Fourier.

Der Fourier verwandelt sich von einer Funktion erzeugt ein Frequenzspektrum, das die ganze Information über das ursprüngliche Signal, aber in einer verschiedenen Form enthält. Das bedeutet, dass die ursprüngliche Funktion (synthetisiert) durch ein Gegenteil völlig wieder aufgebaut werden kann, das Fourier umgestaltet. Für die vollkommene Rekonstruktion muss der Spektrum-Analysator sowohl den Umfang als auch die Phase jedes Frequenzbestandteils bewahren. Diese zwei Information kann als ein 2-dimensionaler Vektor, als eine komplexe Zahl, oder als Umfang (Umfang) vertreten werden und Polarkoordinaten stufenweise einführen. Eine allgemeine Technik in der Signalverarbeitung soll den karierten Umfang oder Macht denken; in diesem Fall wird der resultierende Anschlag ein Macht-Spektrum genannt.

In der Praxis wenden fast die ganze Software und elektronische Geräte, die Frequenzspektren erzeugen, einen schnellen Fourier verwandelt sich (FFT) an, der eine spezifische mathematische Annäherung an die volle integrierte Lösung ist. Formell festgesetzt ist der FFT eine Methode für zu rechnen der getrennte Fourier verwandeln sich eines probierten Signals.

Wegen der Umkehrbarkeit verwandelt sich der Fourier wird eine Darstellung der Funktion in Bezug auf die Frequenz statt der Zeit genannt; so ist es eine Frequenzbereichsdarstellung. Geradlinige Operationen, die im Zeitabschnitt durchgeführt werden konnten, haben Kopien, die häufig leichter im Frequenzgebiet durchgeführt werden können. Frequenzanalyse vereinfacht auch das Verstehen und die Interpretation der Effekten von verschiedenen Zeitabschnitt-Operationen, sowohl geradlinig als auch nichtlinear. Zum Beispiel können nur nichtlineare Operationen neue Frequenzen im Frequenzspektrum schaffen.

Der Fourier verwandelt sich von einer stochastischen (zufälligen) Wellenform (Geräusch) ist auch zufällig. Eine Art Mittelwertbildung ist erforderlich, um ein klares Bild des zu Grunde liegenden Frequenzinhalts (Frequenzvertrieb) zu schaffen. Gewöhnlich werden die Daten in Zeitsegmente einer gewählten Dauer geteilt und verwandeln sich werden auf jedem durchgeführt. Dann der Umfang oder (gewöhnlich) werden Bestandteile des karierten Umfangs des Umgestaltens in einen Durchschnitt summiert verwandeln sich. Das ist eine sehr allgemeine auf digital probierten Zeitabschnitt-Daten durchgeführte Operation, das Verwenden des getrennten Fouriers verwandelt sich. Dieser Typ der Verarbeitung wird die Methode von Walisern genannt. Wenn das Ergebnis flach ist, wird es allgemein weißes Geräusch genannt. Jedoch offenbaren solche in einer Prozession gehenden Techniken häufig geisterhaften Inhalt sogar unter Daten, der laut im Zeitabschnitt scheint.

Physische Akustik der Musik

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Gesundes Spektrum ist eine der Determinanten des Timbres oder Qualität eines Tons oder Zeichens. Es ist die Verhältniskraft von Würfen genannt Obertöne und partials (insgesamt Obertöne) an verschiedenen Frequenzen gewöhnlich über der grundsätzlichen Frequenz, die das wirkliche Zeichen genannt (z.B ein A) ist.

Der Spektrum-Analysator ist ein Instrument, das verwendet werden kann, um die Schallwelle der Musiknote in eine Sehanzeige der konstituierenden Frequenzen umzuwandeln. Diese Sehanzeige wird einen akustischen spectrogram genannt. Gestützte Audiospektrum-Analysatoren der Software sind an niedrigen Kosten verfügbar, leichten Zugang nicht nur Industriefachleuten, sondern auch Akademikern, Studenten und dem Hobbyisten zur Verfügung stellend. Der akustische durch den Spektrum-Analysator erzeugte spectrogram stellt eine akustische Unterschrift der Musiknote zur Verfügung. Zusätzlich zur Aufdeckung der grundsätzlichen Frequenz und seiner Obertöne ist der spectrogram auch für die Analyse des zeitlichen Angriffs, Zerfalls nützlich, stützen Sie und Ausgabe der Musiknote.

Siehe auch

• Frequenzbewertung
• Elektromagnetisches Spektrum
• Spectrograms von Vogel-Liedern
• Das Beispiel der diskreten Zeit Fourier gestaltet um