傅里叶变换的作用和意义,对傅里叶变换的理解

首页 > 教育培训 > 作者:YD1662023-11-06 21:40:49

傅里叶变换可以让我们从一个复杂的波形里面,把构成这个波的单个正弦波分离出来。在这个例子中,你几乎可以通过“脑补”完成这一操作。

为什么?事实证明,现实世界中的许多事物间的互相交互,都是基于正弦波。我们通常将这种波的快慢的性质,称为波的频率。

最明显的例子就是声音 —— 当我们听到声音时,我们听不到那条波浪线,但我们听到构成声音的正弦波的不同频率。

能够在计算机上区分这两个音调,我们就可以了解一个人实际可以听到的内容。我们可以理解声音的高低,或弄清楚这个波包含了什么音符。

一些波看起来不像由正弦波构成,我们也可以用这个分解的过程来进行分析。

我们来看看这个家伙吧。这个波称为方波。

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虽然看起来不太可能,但它确实也可以分解成正弦波。

傅里叶变换的作用和意义,对傅里叶变换的理解(6)

这次我们需要很多 —— 理论上是无限多的正弦波来完美地表达一个方波。随着我们加入越来越多的正弦波,叠加出的波形就越来越接近方波。

在视觉上,你会注意到前几个正弦波的叠加可以在结果中产生最大差异。滑块滑到一半时,就有一些方波的样子了,但它看起来摇摆不定。加上更多小的正弦波,组合出的波形看起来就平坦了。

当播放这个波形时,你会发现使用的正弦波少时,声音听起来更低沉一些。这是因为我们把高频率的成分去掉了。

这一过程可以用来处理任何有周期的波。试一试,画一个你喜欢的波形吧。

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随便画一个波形都能用多个正弦波表示

随便画一个波形都能用多个正弦波表示

移动滑块来观察,正弦波加得越多,组合出的波形越接近你画的原始波形。

和上一个方波类似,除了有些额外的摆动之外,滑块移动到中间位置,生成的波形就很接近你画的了。

我们可以利用这个事实:使用傅里叶变换,我们可以把音频中最重要的成分表达出来,并且得到和原始声音非常接近的波形。

在计算机中,波形以一系列数据点的形式来存储。

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