Signalverarbeitung
Unter dem Begriff Signalverarbeitung sind alle Bearbeitungsschritte
zusammengefasst, die das Ziel haben, Informationen
aus einem (empfangenen bzw. gemessenen) Signal
zu extrahieren oder Informationen für die Übertragung von einer
Informationsquelle zu einem Informationsverbraucher vorzubereiten.
So sind einige wichtige Ziele der Signalverarbeitung die Gewinnung von
Informationen über Prozesse, die Reduktion von Daten oder die Aufbereitung von
Signalen.
Digitale und analoge Signalverarbeitung
Es wird zwischen digitaler
und analoger
Signalverarbeitung unterschieden. Dabei gewinnt die digitale
Signalverarbeitung aufgrund von folgenden Vorteilen immer mehr an
Bedeutung:
- Die Ergebnisse digitaler Signalverarbeitung sind reproduzierbar,
Bauelementetoleranzen etwa durch Temperaturschwankungen oder Alterungsvorgänge
haben geringeren Einfluss.
- Die gewünschten Verarbeitungsschritte lassen sich mit digitaler
Verarbeitung oft einfacher realisieren (z.B. durch Programmierung von Mikrocontrollern).
- Digitale Signalverarbeitung lässt die Speicherung und einfache
Weiterverarbeitung (Übermittlung an andere Systeme, z. B. Steuerungen)
zu.
- Digitale Signalverarbeitung ermöglicht die Erzielung eines günstigen
Signal-Rausch-Verhältnisses
S/N für die zu verarbeitenden Abtastwerte in Abhängigkeit von der gewählten
bzw. verfügbaren Bit-Breite auf DSPs,
FPGAs, Mikrocontrollern oder
Signalverarbeitungssoftware.
Nachteile der digitalen Signalverarbeitung:
- Es sind Analog-Digital-Umsetzer
(ADUs) oder/und auch Digital-Analog-Umsetzer
(DAUs) mit einer gewissen Abtastrate (Einfluss auf die maximal abtastbare
Frequenz; siehe Nyquist-Shannon-Abtasttheorem)
und einer gewissen Messgenauigkeit (Einfluss auf
den Quantisierungsfehler)
notwendig.
- In manchen Fällen ist die doppelte Umsetzung (analog→digital und später
wieder digital→analog) mit den oben genannten Einschränkungen bzw.
Fehlerquellen notwendig.
- Die Implementierung
einiger Verarbeitungsschritte und auch die Abarbeitung von
Verarbeitungsschritten können teilweise sehr zeitaufwändig sein.
Zeitbeschränkungen während der Abarbeitung der Verarbeitungsschritte können Näherungsverfahren
notwendig machen.
Eine weitere Unterscheidungsmöglichkeit bietet die Unterscheidung zwischen
eindimensionaler (z. B. Audiosignale,
seismische
Signale), zweidimensionaler (z. B. Bilder) und dreidimensionaler (z. B. bewegte
Bilder, Video)
Signalverarbeitung.
Siehe auch
Basierend auf einem Artikel in:
Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung:
Jena, den: 31.07. 2022