Filtragem de dados com Fourier

Imagem de recurso para filtragem com DFT Dicas e truques - mostrando os sinais de entrada filtrados e originais.

Uma recente consulta de suporte inspirou o tópico deste boletim informativo. O usuário desejava usar a transformada de Fourier para filtrar um sinal usando apenas os componentes de frequência K com as maiores amplitudes.

Processo

O assistente NumXL DFT oferece suporte à filtragem passa-baixa, reconstruindo o sinal usando os componentes K inferiores, removendo assim os componentes de ruído de frequência mais alta e gerando um sinal mais suave.

Nessa figura, mostramos a guia 'Options' (Opções) da caixa de diálogo do assistente de transformação de Fourier NumXL e destacamos a seção que define os parâmetros da filtragem passa-baixa usando os primeiros N-componentes para reconstruir o sinal de entrada.

Infelizmente, não podemos ter certeza de que os primeiros K componentes são os que têm as maiores amplitudes, portanto, não podemos usar o assistente para nosso objetivo. Para prosseguir com nosso objetivo, primeiro geramos o espectro de Fourier:

Na figura, mostramos a amplitude da transformada de Fourier (ou seja, DFT/FFT) de nossos dados de entrada usando os primeiros 110 componentes.

Em seguida, identificamos os N-componentes (por exemplo, N=11) com as amplitudes mais altas e derivamos um novo espectro DFT para incluir apenas esses componentes, definindo o restante como zero:

Nesta figura, mostramos um gráfico modificado da amplitude da transformada de Fourier (ou seja, DFT/FFT), pois removemos todos os componentes (ou seja, definimos como zero) dos valores de amplitude mais baixos.

Agora, usando o espectro DFT modificado e a função IDFT, podemos reconstruir o sinal filtrado.

Nessa figura, mostramos o sinal de entrada original e o sinal filtrado de saída (usando os componentes DFT das amplitudes mais altas).

Conclusão

Nesta edição, demonstramos algumas etapas para implementar um filtro simples no domínio da frequência com a transformada de Fourier. Você pode usar essa técnica e aplicá-la, com pouca ou nenhuma modificação, e criar uma ampla gama de funções de filtro mais sofisticadas.

Observe que não tocamos na parte da fase da transformada de Fourier, mas a deixamos inalterada. Caso deseje implementar uma função de filtro que afete a fase, você deve considerar a alteração na fase e a amplitude de cada componente no espectro DFT modificado.

Para obter mais informações sobre as funções de transformação de Fourier, clique em aqui!

  Anexos

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