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  • 1 # Reading教讀繪本

    傅立葉變換是一種線性的積分變換,它的基本思想是由法國數學家和物理學家傅立葉提出來的,所以以其名字命名錶示紀念。傅立葉變換是一種特殊的積分變換,它能將滿足一定條件的某個函式表示成正(餘)弦基函式的線性組合或者積分。在不同的研究領域,傅立葉變換有多種不同的變換形式,如連續傅立葉變換和離散傅立葉變換。 傅立葉變換在很多領域都有應用,如物理學、數論、組合數學、訊號處理、機率論、統計學、密碼學、聲學、光學、海洋學、結構動力學等領域。 在現實生活中,連續傅立葉變換的在聲學和光學中都有應用例項,如,小朋友的玩具鳥笛、彈奏的鋼琴等聲樂器具,在發聲過程中,基本都是由不同頻率、不同強度的聲音線性疊加組合,形成婉轉動聽的聲音;在光學領域,主要體現在攝影中,相機前面的光學鏡頭具備連續二維傅立葉變換的功能,它實際上是一個低通濾波器,而濾波的閾值是由光圈決定的,光圈越大,閾值越高,更多的高頻分量透過,拍攝畫面層次感強,背景虛化,前景清晰,適合拍攝人物和特寫,而光圈越小,閾值越低,畫面整體清晰,沒有明顯的層次感,適合拍攝風景;離散傅立葉變換在聲學和光學中也有應用,如我們電腦上所用的聲音處理軟體,是一類對音訊進行混音、錄製、音量增益、高潮擷取、男女變聲、節奏快慢調節、聲音淡入淡出處理的多媒體音訊處理軟體,在於實現音訊的二次編輯,達到改變音樂風格、多音訊混合編輯的目的;在影象處理上也有應用例項,例如,imageJ數字影象處理軟體,利用離散二維傅立葉變換濾除影象噪聲。實際上,傅立葉變換遠不止這些應用,它幾乎存在於生活和科學的各個領域——簡化卷積為乘積,解微積分方程,研究不同的潛水器結構與水流的相互作用,試圖預測即將到來的地震,識別距離遙遠的星系的組成部分,尋找熱量大爆炸殘餘物中的新物理成分,從x射線衍射模式揭示蛋白質的結構,為NASA分析數字訊號,研究樂器的聲學原理,改進水迴圈的模型,尋找脈衝星(自轉的中子星),用核磁共振研究分子結構等等。

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