如何直观地理解信号中复数的物理意义?

复向量内积的几何意义图解:从复数乘法到空间投影的直观理解 本文通过图解方式,直观阐释了复向量内积的几何意义。从复数乘法的极坐标表示出发,揭示了内积如何编码向量间的夹角与尺度信息,并升维到复向量空间,解释了其作为投影算子的作用——同时包含缩放与旋转。文章还对比了实、复内积空间在长度、角度与正交性定义上的关键区别,阐明了埃尔米特内积定义的必要性及其在信号处理等领域的应用洞察。 阅读详情

问题: 考虑最直观的状况,有人给了你一个音频信号的采样值为a+bi,那么该如何理解这个采样值中实部和虚部代表的物理意义呢?以及这个复数的采样值是如何采样得到的呢?

孤云独去闲

统计信号处理博士,略懂机器学习,R&D,咨询业

一般来说,一个音频型号是一个物理量随时间变化的时间序列。比如,这个物理量可以是电压。

因此,音频信号可以抽象层一个实数的连续时间的时间序列。时间上的采样也就是个离散时间的时间序列。那么复数是哪里来的呢?

我猜你说的是频域上的采样。周期信号的傅立叶变换是离散的,对吧?当我们获得一段,比如一分钟的音频信号以后。直接对其进行傅立叶变换。得到的频域变换是无限的,非周期的。

但是如果把这一分钟的音频信号,无限周期延拓,再离散化(也就是时域采样),那么它的傅立叶变化依然是周期离散的。想想,是不是这个道理。这就是dft。

那么,可以证明,这个周期离散的傅立叶变换,就是原始信号的频域采样,每个离散的分量,就是一个频率下的采样。a+bi的形式可以写成A exp(-jwt)的形式。w是频率。t是时间,A是强度。这就是在w这个频率上信号的分量而已。

作者:孤云独去闲

链接:https://www.zhihu.com/question/266384302/answer/309253484

来源:知乎

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