Введение

Дискретное преобразование Фурье, представленное в виде матрицы. В прикладной математике, матрица ДПФ (DFT) — это представление дискретного преобразования Фурье (ДПФ) в виде матрицы преобразования, которая может быть применена к сигналу посредством матричного умножения.

Двухточечный

Двухточечное ДПФ – это простой случай, в котором первый элемент – это постоянная составляющая (сумма), а второй элемент – переменная составляющая (разность). Первая строка выполняет суммирование, а вторая строка – вычитание. Коэффициент предназначен для обеспечения унитарности преобразования (см. ниже).

Единица преобразования

DFT является (или может быть, при соответствующем выборе масштабирования) унитарным преобразованием, то есть преобразованием, сохраняющим энергию. Подходящий выбор масштабирования для достижения унитарности равен , чтобы энергия в физической области была равна энергии в частотной области, то есть для выполнения теоремы Парсеваля. (Другие, не унитарные, масштабирования также часто используются для удобства вычислений; например, теорема свёртки принимает несколько более простую форму при масштабировании, представленном в статье о дискретном преобразовании Фурье.)

Другие свойства

Для других свойств матрицы DFT, включая её собственные значения, связь со свёртками, области применения и прочее, обратитесь к статье о дискретном преобразовании Фурье.

Ограничивающий случай: оператор Фурье

Понятие преобразования Фурье легко обобщается. Одним из таких формальных обобщений N-точечного ДПФ можно представить, рассматривая N стремящимся к бесконечности. В пределе строгий математический аппарат рассматривает такие линейные операторы как так называемые интегральные преобразования. В этом случае, если построить очень большую матрицу, строки которой содержат комплексные экспоненты (то есть косинусные действительные и синусоидальные мнимые части), и неограниченно увеличивать разрешение, мы приблизимся к ядру интегрального уравнения Фредгольма второго рода, а именно к оператору Фурье, определяющему непрерывное преобразование Фурье. Прямоугольная область этого непрерывного оператора Фурье может быть представлена в виде изображения, аналогично матрице ДПФ, как показано справа, где значение яркости пикселя соответствует числовой величине.