สัญญาณคือปริมาณที่วัดได้ในระบบทางกายภาพที่ผลิตขึ้นภายในระบบ สิ่งเหล่านี้สามารถแสดงในรูปแบบของกราฟที่ได้รับทางดิจิทัล
การจำแนกประเภทสัญญาณสามารถทำได้ภายใต้เลนส์ต่างๆ มันสามารถทำได้ในแง่ของความต่อเนื่อง (ต่อเนื่องเทียบกับไม่ต่อเนื่อง), ช่วงเวลา (เป็นระยะเทียบกับ Aperiodic), ความน่าจะเป็น (กำหนดขึ้นเองกับสุ่ม), คงที่ (คงที่กับไม่คงที่) เป็นต้น
สัญญาณยังสามารถถือเป็นการสังเกตหรือบันทึกเหตุการณ์ ความนิ่งเป็นวิธีการอธิบายลักษณะของกระบวนการสร้างสัญญาณ ซึ่งทำให้เรามีสองประเภทเพิ่มเติม
สัญญาณอยู่กับที่กับไม่อยู่กับที่
ความแตกต่างระหว่างสัญญาณที่อยู่กับที่และสัญญาณที่ไม่คงที่คือคุณสมบัติของสัญญาณกระบวนการที่อยู่กับที่จะไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ในขณะที่สัญญาณที่ไม่คงที่คือกระบวนการที่ไม่สอดคล้องกับเวลา
คำพูดถือได้ว่าเป็นรูปแบบของสัญญาณที่ไม่คงที่ รูปแบบของสัญญาณสังเคราะห์อื่นๆ ได้แก่ สามเหลี่ยม คลื่น เป็นต้น วิธีการต่างๆ ได้รับการคิดค้นและใช้เพื่อทำความเข้าใจสัญญาณเสียงพูด
ตารางเปรียบเทียบระหว่างสัญญาณแบบอยู่กับที่และแบบไม่อยู่กับที่ (ในรูปแบบตาราง)
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | สัญญาณเครื่องเขียน | ไม่ใช่เครื่องเขียน |
|---|---|---|
| เวลา | ช่วงเวลาสำหรับสัญญาณคงที่ตลอดเวลา | ช่วงเวลาสำหรับสัญญาณที่ไม่คงที่จะแปรผันตามเวลาและไม่คงที่ |
| ความถี่ | ความถี่ของสัญญาณคงที่ตลอดกระบวนการ | ความถี่ของคลื่นที่ไม่คงที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาในระหว่างกระบวนการ |
| เนื้อหาสเปกตรัม | ปริมาณสเปกตรัมสำหรับสัญญาณนิ่งคงที่ | เนื้อหาสเปกตรัมเป็นไดนามิกและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาในกรณีที่สัญญาณไม่คงที่ |
| สมการฟูเรียร์ | การแปลงฟูริเยร์นั้นดีในการแสดงสัญญาณคงที่ | การแปลงฟูริเยร์นั้นไม่ดีในการแสดงสัญญาณที่ไม่คงที่ |
| ตัวอย่าง | ความถี่คงที่คลื่นไซน์โทนเดียว, คลื่นไซน์หลายโทนของความถี่คงที่ | สัญญาณเสียง ไซน์เวฟแบบมัลติโทนที่มีความถี่ต่างกัน |
สัญญาณนิ่งคืออะไร?
สัญญาณคงที่คือคลื่นสัญญาณที่สร้างขึ้นโดยการรักษาช่วงเวลาและค่าเนื้อหาสเปกตรัมให้คงที่ สัญญาณคงที่สามารถสร้างเป็นคลื่นไซน์ผ่านซอฟต์แวร์หรือตัวสร้างฟังก์ชัน
คุณลักษณะเฉพาะของสัญญาณดังกล่าวคือความถี่จะคงที่ตลอด
ความเสถียรโดยทั่วไปจะอธิบายพฤติกรรมของคลื่นสัญญาณในแง่ของความถี่และความสัมพันธ์ของเวลา ในที่นี้ หากความถี่ของคลื่นไซน์เปลี่ยนไป คลื่นลูกใหม่ทั้งหมดจะถูกสร้างขึ้น ดังนั้น คลื่นจะไม่หยุดนิ่งอีกต่อไป
อย่างไรก็ตาม ความคงตัวสามารถรักษาได้ในคลื่นไซน์แบบมัลติโทนเช่นกัน หากความถี่คงที่ คลื่นไซน์ความถี่คงที่ทั้งแบบซิงเกิลตันและมัลติโทนจึงเป็นตัวอย่างของสัญญาณคงที่ ทั้งสองสามารถแสดงได้ด้วยสมการที่แตกต่างกันสองสมการ
สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ แม้ว่าจะมีส่วนประกอบความถี่จำนวนมากในคลื่นไซน์เวฟแบบหลายโทน สัญญาณจะหยุดนิ่งหากความถี่ของส่วนประกอบดังกล่าวไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา
ตัวอย่างอื่นๆ ของ Stationary Signals ได้แก่
สัญญาณที่ไม่คงที่คืออะไร?
พูดง่ายๆ คือ สัญญาณที่ไม่คงที่คือสัญญาณภายใต้สถานการณ์ที่สมมติฐานพื้นฐานที่กำหนดสัญญาณคงที่นั้นใช้ไม่ได้อีกต่อไป ซึ่งหมายความว่าสัญญาณที่ไม่คงที่คือชนิดของสัญญาณที่ช่วงเวลา ความถี่ไม่คงที่แต่แปรผัน
การแสดงคลื่นไซน์ของสมการไม่คงที่จึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เนื้อหาสเปกตรัมสำหรับสัญญาณดังกล่าวก็ไม่คงที่เช่นกัน ดังนั้น คุณลักษณะเฉพาะของคลื่นที่ไม่คงที่คือความถี่ ซึ่งเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาระหว่างช่วงเวลา
สัญญาณเสียงพูดเป็นสัญญาณธรรมชาติที่ไม่คงที่ในธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม สัญญาณเหล่านี้ซับซ้อนกว่าและแตกต่างเล็กน้อยจากคลื่นไซน์เวฟมัลติโทนที่ไม่อยู่กับที่
ประการแรก ในกรณีของสัญญาณเสียงพูด อาจมีส่วนประกอบหลายความถี่ภายในช่วงเวลาที่กำหนด
ประการที่สอง ช่วงเวลาเองอาจสั้นมากน้อยกว่า 10-30msec เมื่อเทียบกับ 250msec
ดังนั้นในกรณีของสัญญาณเสียงพูด จะมีเนื้อหาความถี่หลายชุด และเนื้อหาเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกตามเวลา
ดังนั้นพารามิเตอร์ทางสถิติจึงแปรผันได้ในกรณีที่สัญญาณไม่คงที่
ความแตกต่างหลักระหว่างสัญญาณนิ่งและสัญญาณไม่อยู่กับที่
บทสรุป
ระบบสัญญาณสามารถจำแนกตามเกณฑ์ต่างๆ Stationarity อธิบายพฤติกรรมของคลื่นสัญญาณในแง่ของฟังก์ชันช่วงเวลา ความแตกต่างหลักระหว่างสัญญาณคงที่และสัญญาณที่ไม่คงที่สามารถเห็นได้ในแง่ของสมการคลื่นไซน์ สัญญาณคงที่จะมีช่วงเวลา ความถี่ และเนื้อหาสเปกตรัมคงที่ ในขณะที่สัญญาณที่ไม่คงที่ สมมติฐานพื้นฐานทั้งหมดเหล่านี้ไม่ถูกต้อง
ระบบสัญญาณทั้งสองประเภทได้รับการออกแบบโดยการวิเคราะห์แบบฟูริเยร์ อย่างไรก็ตาม สังเกตว่าวิธีการนี้มีชุดข้อจำกัดของตัวเอง และการทำความเข้าใจการประมวลผลสัญญาณที่ไม่คงที่นั้นต้องการเครื่องมือเฉพาะเจาะจงมากขึ้น
