MaA-2025F-7.@2025-06-02T13:00D90
通常は16bitのADCがセンサーに組まれている
昔は16bitは高価だった
より高精度だと24bitがある
単位時間あたりにデータを取得する回数
例:8bitのADCなら、分解能の最小値$ \varDelta Vが$ \varDelta V=\frac{V_{ref}}{2^8}になる
連続値を$ \varDelta V刻みの離散値に変換するので、$ \varDelta Vの機械誤差(でいいのかな?)が生じる $ l_d=\left\lfloor \frac{l_a}{\varDelta V}\right\rfloor\varDelta V
今はあまり気にしなくていい
十分な分解能を持つ
離散Fourier変換$ {\cal F}_{d,N}:\N\times\Complex^\Z\ni(N,X_\bullet)\mapsto(n\mapsto\frac1N\sum_{0\le k<N}X_ke^{-2\pi i\frac{nk}{N}})\in\Complex^\Z 離散Fourier逆変換$ {\cal F}^{-1}_{d,N}:\N\times\Complex^\Z\ni(N,C_\bullet)\mapsto(k\mapsto\sum_{0\le n<N}C_ne^{2\pi i\frac{nk}{N}})\in\Complex^\Z 逆変換の定義が違う?takker.icon
連続な周期函数$ f($ f(t+T)=f(t))を離散化して、$ X_n=f(n\varDelta t)とする
$ T=N\varDelta tとすれば、$ X_{n+N}=X_nとなる
iPhoneは16kHzで保存される
20kHzではない
このままだとaliasingするので、いろいろ前処理する
$ f:t\mapsto e^{2\pi i f_0 t}
$ T=N\varDelta t
$ f_0:=\frac{m_0}T=\frac{m_0}{N}\frac1{\varDelta t}
$ X_k:=f(k\varDelta t)
$ t_k=k\varDelta t
$ f_n=\frac{n}{N}\frac1{\varDelta t}
$ \mathcal F_{d,N}(X_\bullet)_n=\frac1N\sum_{0\le k<N}X_ke^{-2\pi i\frac{nk}{N}}
$ =\frac1N\sum_{0\le k<N}e^{2\pi i f_0k\varDelta t}e^{-2\pi i\frac{nk}{N}}
$ =\frac1N\sum_{0\le k<N}e^{2\pi i\frac{m_0}{N}k}e^{-2\pi i\frac{nk}{N}}
$ =\frac1N\sum_{0\le k<N}e^{2\pi i(m_0-n)\frac{k}{N}}
$ =\llbracket N\backslash(m_0-n)\rrbracket
複素指数函数のDFTは、$ n=m_0+lN\quad\text{.for }\exist l\in\Zの地点で$ 1が立ち上がる函数となる
周波数表示に直すと、$ f_n=\frac{n}{T}=f_0+\frac l{\varDelta t}
つまり、サンプリング周波数$ f_s:=\frac 1{\varDelta t}の周期函数となる $ \mathcal F_{d,N}(X_\bullet)_{n+N}=\mathcal F_{d,N}(X_\bullet)_nなので、これは当然
$ \mathcal F_{d,N}(X_\bullet)_n^*=\frac1N\sum_{0\le k<N}X_k^*e^{-2\pi i\frac{-nk}{N}}
$ = \mathcal F_{d,N}(X_\bullet^*)_{-n}
$ g:t\mapsto\cos 2\pi f_0 t
本来は周期なんてわからないが、ここではわかっているものとする
$ \mathcal F_{d,N}(g(k\varDelta t))_n=\frac12(\mathcal F_{d,N}(X_\bullet)_n+\mathcal F_{d,N}(X_\bullet)_{-n})
$ = \frac12\llbracket N\backslash(m_0-n)\rrbracket+\frac12\llbracket N\backslash(m_0+n)\rrbracket
$ =:C_n
$ C_{-n}=C_n\land C_{n+N}=C_nなので、$ 0\le n<\max\{N,m_0\}だけ調べればいい
$ C_{m_0}=\frac12
$ n=\pm m_0とそこから周期$ Nの地点で$ \frac12が立ち上がる
それぞれの枝の周期がたまたま重なると、そこが$ 1になる