I segnali sono quantità misurabili in un sistema fisico prodotte all'interno del sistema. Questi possono essere rappresentati sotto forma di grafici ottenuti digitalmente.
La classificazione dei segnali può essere effettuata sotto vari obiettivi. Potrebbe essere fatto in termini di continuità (continuo vs discreto), periodicità (periodico vs aperiodico), probabilità (deterministico vs casuale), stazionarietà (stazionario vs non stazionario) ecc.
Un segnale può anche essere trattato come un'osservazione o la registrazione di un evento. La stazionarietà è un modo per descrivere le caratteristiche del processo di generazione del segnale, che ci fornisce inoltre due categorie.
Segnali stazionari e non stazionari
La differenza tra segnali stazionari e non stazionari è che le proprietà di un segnale di processo stazionario non cambiano con il tempo, mentre un segnale di processo non stazionario è incoerente con il tempo.
Il discorso può essere considerato una forma di segnali non stazionari. Altre forme sintetiche di segnali sono triangolari, ondulate, ecc. Sono stati ideati diversi approcci e vengono utilizzati per comprendere i segnali vocali.
Tabella di confronto tra segnali stazionari e non stazionari (in forma tabulare)
| Parametro di confronto | Segnali stazionari | Non stazionario |
|---|---|---|
| Volta | Il periodo di tempo per il segnale stazionario rimane sempre costante. | Il periodo di tempo per un segnale non stazionario varia con il tempo e non è costante. |
| Frequenza | La frequenza di un segnale stazionario rimane costante durante il processo | La frequenza di un'onda non stazionaria cambia costantemente durante il processo. |
| Contenuti spettrali | Il contenuto spettrale per i segnali stazionari è costante | I contenuti spettrali sono dinamici e continuano a cambiare in caso di segnale non stazionario. |
| Equazione di Fourier | La trasformata di Fourier è brava a rappresentare segnali stazionari | La trasformata di Fourier non è adatta a rappresentare segnali non stazionari. |
| Esempi | Frequenza costante dell'onda sinusoidale monotono, onda sinusoidale multitono della frequenza costante | Segnali vocali, onda sinusoidale multitono di varia frequenza |
Cosa sono i segnali stazionari?
Un segnale stazionario è un'onda di segnale che viene generata mantenendo costante il periodo di tempo e il valore del contenuto spettrale. Un segnale stazionario può essere generato come onda sinusoidale tramite un software o un generatore di funzioni.
La caratteristica di un tale segnale è che la frequenza rimane costante per tutto il tempo.
La stazionarietà spiega fondamentalmente il comportamento di un'onda di segnale in termini di frequenza e relazione temporale. Qui, se la frequenza dell'onda sinusoidale viene modificata, viene ideata un'onda completamente nuova, quindi non rimarrà più stazionaria.
Tuttavia, la stazionarietà può essere mantenuta anche nelle onde sinusoidali multitono, se la frequenza rimane costante. Sia le onde sinusoidali a frequenza costante singleton che multitone sono quindi esempi di segnali stazionari. Entrambi possono essere rappresentati attraverso due diverse equazioni.
È importante notare che anche se esiste un numero variabile di componenti di frequenza in un'onda sinusoidale multitono. Il segnale è stazionario se la frequenza di dette componenti non cambia nel tempo.
Altri esempi di segnali stazionari sono;
Cosa sono i segnali non stazionari?
In parole povere, un segnale non stazionario è un segnale in una circostanza in cui le assunzioni fondamentali che definiscono un segnale stazionario non sono più valide. Ciò significa che un segnale non stazionario è il tipo di segnale in cui il periodo di tempo e la frequenza non sono costanti ma variabili.
La rappresentazione dell'onda sinusoidale di un'equazione non stazionaria è quindi in continua evoluzione. Anche i contenuti spettrali di tali segnali non sono costanti. Quindi la caratteristica delle onde non stazionarie è la frequenza, che continua a cambiare costantemente tra gli intervalli.
I segnali vocali sono segnali naturali di natura non stazionaria, tuttavia sono molto più complessi e leggermente diversi dalle onde sinusoidali multitono non stazionarie.
In primo luogo, nel caso dei segnali vocali, possono essere presenti più componenti di frequenza, entro un determinato intervallo di tempo.
In secondo luogo, l'intervallo stesso può essere estremamente breve, inferiore a 10-30 ms rispetto a 250 ms.
Pertanto, nel caso di un segnale vocale, ci sarebbero più insiemi di contenuti di frequenza e questi contenuti potrebbero cambiare dinamicamente rispetto al tempo.
Quindi i parametri statistici sono variabili in caso di segnali non stazionari.
Principali differenze tra segnali stazionari e non stazionari
Conclusione
Il sistema di segnali può essere classificato in base a vari criteri. La stazionarietà spiega il comportamento di un'onda di segnale in termini di funzione del periodo di tempo. La differenza principale tra un segnale stazionario e un segnale non stazionario può essere vista in termini di equazione dell'onda sinusoidale. Il segnale stazionario avrebbe periodo di tempo, frequenza e contenuto spettrale costanti, mentre nei segnali non stazionari tutte queste ipotesi fondamentali non sono valide.
Le due categorie di sistemi di segnalazione sono state ideate dall'analisi di Fourier, tuttavia, è stato notato che il metodo ha il proprio insieme di limitazioni e la comprensione dell'elaborazione dei segnali non stazionari richiede strumenti più specifici.
