DSP 101
M5 · L2
الوحدة 5 — الـ discrete Fourier transform
تعريف الـ DFT
وتفسيره

معادلة الـ DFT، والـ frequency bins، والـ DFT كـ عملية matrix، والطبيعة الدورية اللي بتحتاج zero-padding وfiltering بالـ overlap-add.

1 / 9
DSP 101
M5 · L2
المعادلة
التعريف DFT

N sample زمنية داخلة. وN قيمة frequency مركّبة X[k] طالعة. كل bin شايل الـ amplitude والـ phase بتوع الـ frequency المقابلة ليه.

DFT
X[k] = \sum_{n=0}^{N-1} x[n]\,e^{-j2\pi kn/N}
2 / 9
DSP 101
M5 · L2
التحويل العكسي
IDFT — استرجاع
مظبوط

الـ IDFT بيرجّع x[n] بالظبط. الفرق الوحيد: إشارة الأُس بتتقلب لـ +j وبيظهر معامل تطبيع 1/N.

IDFT
x[n] = \frac{1}{N}\sum_{k=0}^{N-1} X[k]\,e^{j2\pi kn/N}
3 / 9
DSP 101
M5 · L2
ربط الـ frequency
كل bin معناه إيه

الـ bin k ← الـ frequency f = k · fs/N هرتز. الـ bin spacing Δf = fs/N — أما الـ resolution فبيحددها طول التسجيل مش N.

k = 0
DC (0 هرتز)
k = N/2
الـ Nyquist frequency fs/2
الـ amplitude والـ phase
|X[k]| = الـ amplitude، ∠X[k] = الـ phase عند f = k·fs/N
4 / 9
DSP 101
M5 · L2
المنظور الجبري
الـ DFT كـ matrix

X = WN x — الـ DFT تغيير basis. كل صف في WN هو complex sinusoid. الحساب المباشر: O(N²). والـ FFT بيستغل التماثل عشان يوصل لـ O(N log N).

الـ twiddle factor
W_N = e^{-j2\pi/N}, \quad [\mathbf{W}_N]_{k,n} = W_N^{kn}
5 / 9
DSP 101
M5 · L2
خاصية جوهرية
DFT دوري

الـ DFT بيعامل x[n] على إنها دورية بفترة N. الحساب modulo N. والنتيجة: ضرب الـ spectrums بيدّي circular convolution مش linear.

الحل
ضيف أصفار لحد N ≥ Lx + Lh − 1 قبل ما تضرب الـ spectrums عشان تاخد linear convolution.
6 / 9
DSP 101
M5 · L2
الـ resolution قصاد النعومة
الـ zero-padding: نعومة
مش حدّة

الـ zero-padding بيعمل interpolation للـ spectrum فبيبان أنعم. بس الـ resolution الفعلية محتاجة بيانات أكتر، مش أصفار أكتر. وعشان تفرّق بين frequencyين بينهم Δf هرتز محتاج T ≥ 1/Δf ثانية.

  • أصفار أكتر ← samples أدق من الـ DTFT ← منحنى أنعم
  • samples أكتر ← معلومات frequency حقيقية زيادة
  • sinusoidين بينهم Δf هرتز محتاجين T ≥ 1/Δf ثانية من البيانات
7 / 9
DSP 101
اختبار سريع

شوف إيه اللي ثبت

أربع أسئلة من الدرس ده. جاوب عشان تشوف السبب — الشرح بيظهر سواء جاوبت صح أو غلط. ونتيجتك مش بتتحفظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

8 / 9
DSP 101
M5 · L2
أهم اللي اتعلّمته
اتعلّمت إيه
  • DFT: X[k] = Σ x[n] e−j2πkn/N؛ والـ IDFT فيه +j ومعامل 1/N
  • الـ bin k ↔ الـ frequency k·f_s/N هرتز؛ والـ bin spacing Δf = f_s/N
  • |X[k]| amplitude، و∠X[k] phase؛ والـ signals الحقيقية عندها conjugate symmetry
  • الـ DFT = ضرب matrix X = WNx؛ O(N²) مباشر، وO(N log N) بالـ FFT
  • الـ DFT دوري — الحساب modulo N دايمًا
  • ضرب الـ spectrums ← circular convolution؛ ضيف أصفار عشان linear convolution
  • الـ zero-padding بينعّم الـ spectrum بس مبيحسّنش الـ resolution الفعلية
اقرا المقالة كاملة ←
9 / 9
1 / 8 كتم