对于离散信号的傅里叶分析,本章主要讨论DTFT,DFT及其快速算FFT。由于有快速算法实现,DFT频谱分析方法在数字信号处理领域得到了广泛的应用,涉及的主要方面有:信号频谱的数值计算;用FFT实现高效卷积;波形编码等。当我们用数值计算的方法来计算模拟信号的频谱时,由于受到计算机存储能力和表示能力的限制,信号的时域和频域都要进行数字化处理。在时域,只能记录有限数目的信号样本;在频域,只能保存有限数目的频谱分量。

    上面这些工程近似,都会对信号的真实频谱造成影响,本章将对这些方面进行讨论,解决如何对离散化了的时间信号进行频谱分析。具体来说有以下问题:

  (1)当连续时间信号被离散化时,这种变化是否会使信号原有的信息受损?这个问题第二章的抽样定理已经回答了。现在的问题是:如何用抽样信号的频谱来恢复原信号的频谱?换句话说,就是抽样信号的频谱与原信号的频谱是什么关系?

  (2)如何计算抽样信号的频谱?尤其是如何直接用离散信号的抽样值来计算抽样信号的频谱?

  (3)如果信号无限长,由于计算机一次只能处理有限长的数据,那么,当把信号截短为有限长时,信号的频谱会如何改变?

  (4)由于有限长离散信号的频谱是周期的连续谱,而计算机只能保存有限数目的谱值。尽管可以用连续谱来计算离散的谱值,但如何利用离散信号的抽样值直接计算这些谱值呢?

  (5)利用有限数目的离散谱值,如何恢复抽样信号?

  (6)如何解决编程实现中的大计算量问题?