信號(hào)與系統(tǒng)應(yīng)用舉例

信號(hào)與系統(tǒng)問題無處不在，信息科學(xué)已滲透到所有現(xiàn)代自然科學(xué)和社會(huì)科

相關(guān)函數(shù)學(xué)領(lǐng)域。雖然，在各個(gè)學(xué)科中的信號(hào)與系統(tǒng)的物理本質(zhì)可能大不相同，但他們都有兩個(gè)非�；�本的共同點(diǎn)。信號(hào)是單個(gè)或多個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)，而且一般來說，含有關(guān)于某種現(xiàn)象變化過程和特征的信息，而系統(tǒng)則對(duì)特定信號(hào)響應(yīng)而產(chǎn)生另外一些信號(hào)。一個(gè)電路中的電壓和電流作為時(shí)間的函數(shù)，是信號(hào)的一個(gè)例子，而這一電路本身則是系統(tǒng)的一個(gè)例子，在這種情況下，系統(tǒng)對(duì)所施加的電壓和電流產(chǎn)生響應(yīng)。

另一個(gè)例子，當(dāng)駕駛員壓下加速踏板時(shí)，汽車以增加車速為響應(yīng)，在這種情況下，系統(tǒng)就是汽車，加速踏板上的壓力則是系統(tǒng)的輸入，汽車的速度是響應(yīng)。一個(gè)心電圖計(jì)算機(jī)自動(dòng)診斷程序，也可看做一個(gè)系統(tǒng)，它以數(shù)字化的心電圖作為其輸入，而產(chǎn)生如心率這樣的一些參數(shù)的估計(jì)值作為系統(tǒng)的輸出。一架照相機(jī)也是一個(gè)系統(tǒng)，它接收來自不同光源和被口標(biāo)反射的光而產(chǎn)生出一幅照片。

在出現(xiàn)信號(hào)與系統(tǒng)的許多場(chǎng)合，可以有各種各樣的研究課題和論題。有時(shí)，我們面對(duì)的是一個(gè)特定的系統(tǒng)，‘而感興趣的是要詳細(xì)地表征這一系統(tǒng)，以搞清楚它如何對(duì)各種輸入作出響應(yīng)。一個(gè)例子就是已有悠久歷史的關(guān)于人類聽覺系統(tǒng)的研究工作。

另一個(gè)例子是對(duì)某個(gè)特定地區(qū)的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和描述的研究，以便能更好的預(yù)測(cè)對(duì)諸如農(nóng)作物兼現(xiàn)等潛在的或者是不可預(yù)料的輸入會(huì)產(chǎn)生什么響應(yīng)。

在另一些信號(hào)和系統(tǒng)分析的場(chǎng)合，我們的興趣不在于分析現(xiàn)有的系統(tǒng)，而在于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，以便用它們以各種特定方式來處理信一號(hào)。極為普通的例子。例如經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)是代表這種情況的一個(gè)，設(shè)有一組像證券市場(chǎng)平均價(jià)格一類的經(jīng)濟(jì)時(shí)序列的記錄，把這種記錄看做信號(hào)，要是能根據(jù)過去記錄去預(yù)測(cè)將來的狀態(tài)顯然是有用的。許多這樣的系統(tǒng)已經(jīng)精心研制成功，這些系統(tǒng)一般是計(jì)算機(jī)程序形式的，詳細(xì)分析，還可進(jìn)行其他類型的經(jīng)濟(jì)預(yù)報(bào)。用這些系統(tǒng)可以求得證券市場(chǎng)平均價(jià)格的雖則大多數(shù)這樣的信號(hào)并不是全部可預(yù)測(cè)的，但有趣而重要的事實(shí)是，根據(jù)這些信號(hào)的許多過去的記錄，換句話說，至少它們可近似地被外推。

第二種常見的應(yīng)用，是恢復(fù)由于某些原因而惡化了的信號(hào)。語(yǔ)音通信時(shí)，就經(jīng)常出現(xiàn)這種情況。例如，在強(qiáng)背景噪聲條件下進(jìn)行語(yǔ)音通信會(huì)因駕駛艙的高背景噪聲電平而惡化。在這種情況和其他類似情況下，設(shè)計(jì)各種系統(tǒng)，以保留需要的信號(hào)（現(xiàn)在是駕駛員的聲音）而排除（至少近似地排除）不需要的信號(hào)（在此是噪聲）是有可能的。從已惡化信一號(hào)中恢復(fù)原信號(hào)的另一個(gè)成功的例子，是老唱片的修復(fù)系統(tǒng)。在錄音時(shí)，采用一個(gè)根據(jù)輸入信號(hào)而在唱片上刻出紋路形的錄音系統(tǒng)，這一輸入信號(hào)就是藝術(shù)家的聲音早期的錄音，一般是采用角形機(jī)械錄音筒錄制的，而這種系統(tǒng)會(huì)在唱片上引入嚴(yán)重的失真。若能修復(fù)一些老唱片，使之達(dá)到符合現(xiàn)代錄音技術(shù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):，是很有價(jià)值的。如果用一個(gè)適當(dāng)設(shè)計(jì)的信號(hào)處理系統(tǒng)，‘就有可能大大改善老唱片的質(zhì)量。