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Unter dem Begriff '''Signalverarbeitung''' sind alle Bearbeitungsschritte zusammengefasst, die das Ziel haben, [[Information]]en aus einem (empfangenen bzw. gemessenen) [[Signal]] zu extrahieren oder Informationen für die Übertragung von einer Informationsquelle zu einem Informationsverbraucher vorzubereiten. Wichtige Ziele der Signalverarbeitung sind die Gewinnung von Informationen über das Verhalten von Prozessen, die Reduktion von Daten sowie die Vorbereitung zur Visualisierung.

== Definition Signal ==
Ein Signal ist eine [[Funktion (Mathematik)|Funktion]] <math>x(t)</math>, wobei diese Funktion entweder<ref>Berber, S. (2021). Discrete Communication Systems. Vereinigtes Königreich: Oxford University Press., Seite 9, https://www.google.de/books/edition/Discrete_Communication_Systems/CCs0EAAAQBAJ?hl=de&gbpv=1&pg=PA9</ref>
* deterministisch (man spricht dann von einem deterministischen Signal) oder
* ein [[Pfad (Stochastik)|Pfad]] <math>(x_t)_{t \in T}</math> ist (eine Realisierung eines [[stochastischer Prozess|stochastischen Prozesses]] <math>(X_t)_{t \in T}</math>).

== Digitale und analoge Signalverarbeitung ==
Es wird zwischen [[Digitalsignal|digitaler]] und [[Analogsignal|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 [[Mikrocontroller]]n).
* Digitale Signalverarbeitung lässt die [[Speichern (Informatik)|Speicherung]] und einfache Weiterverarbeitung (Übermittlung an andere Systeme, z. B. [[Steuerungstechnik|Steuerungen]]) zu.
* Digitale Signalverarbeitung ermöglicht die Erzielung eines günstigen [[Signal-Rausch-Verhältnis]]ses S/N für die zu verarbeitenden Abtastwerte in Abhängigkeit von der gewählten bzw. verfügbaren Bit-Breite auf [[Digitaler Signalprozessor|DSPs]], [[FPGA]]s, [[Mikrocontroller]]n 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 die [[Quantisierungsabweichung]]) 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.

Grundsätzlich kann zwischen eindimensionaler (z. B. [[Audiosignal]]e, [[Seismik|seismische]] Signale), zweidimensionaler (z. B. Bilder) und dreidimensionaler (z. B. bewegte Bilder, [[Videotechnik|Video]]) Signalverarbeitung unterschieden werden.

== Literatur ==
* Martin Meyer: ''Signalverarbeitung.'' Analoge und digitale Signale – Systeme und Filter, 8. Auflage, Springer Fachmedien, Wiesbaden 2017, ISBN 978-3-658-18320-2.
* Hans W. Schüßler: ''Digitale Signalverarbeitung 2.'' Entwurf diskreter Systeme, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-01118-4.
* Lutz von Wangenheim: ''Analoge Signalverarbeitung.'' Systemtheorie – Elektronik – Filter – Oszillatoren, 1. Auflage, Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0764-9.

== Siehe auch ==
* [[Informationstheorie]]
* [[Digitales Filter]] | [[Filter (Elektrotechnik)]]
* [[Bildverarbeitung]] | [[Audiosignal]]

== Weblinks ==
* [http://www.mu-on.org/DSPMA/BasisDSP.pdf Basiswissen Signalverarbeitung] (abgerufen am 9. Juli 2018)
* {{Webarchiv |url=https://www.fim.uni-passau.de/fileadmin/files/lehrstuhl/sauer/geyer/DigiSig.pdf |wayback=20190825170803 |text=Digitale Signalverarbeitung |format=PDF |()= }}
* [https://www.medien.ifi.lmu.de/lehre/ws0910/dm/dm4.pdf Signalverarbeitung] (abgerufen am 9. Juli 2018)
* {{Webarchiv |url=https://www.etg-kurzschluss.de/_media/formelsammlungen/digsi.pdf |wayback=20180709153735 |text=Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung |format=PDF |()= }}

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Signalverarbeitung| ]]

Signalverarbeitung - Versionsgeschichte

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