Les signaux sont des quantités mesurables dans un système physique qui sont produites dans le système. Ceux-ci peuvent être représentés sous la forme de graphiques obtenus numériquement.
La classification des signaux peut se faire sous différentes lentilles. Cela pourrait être fait en termes de continuité (continue vs discrète), de périodicité (périodique vs apériodique), de probabilité (déterministe vs aléatoire), de stationnarité (stationnaire vs non stationnaire) etc.
Faits marquants
- Les signaux stationnaires ont des propriétés statistiques qui ne changent pas avec le temps, tandis que les propriétés des signaux non stationnaires changent.
- Les signaux stationnaires sont plus prévisibles et plus faciles à analyser, tandis que les signaux non stationnaires nécessitent des méthodes d'analyse avancées.
- Les signaux stationnaires conviennent aux systèmes linéaires invariants dans le temps, tandis que les signaux non stationnaires sont plus courants dans les applications du monde réel.
Signaux stationnaires vs non stationnaires
La différence entre les signaux stationnaires et non stationnaires est que les propriétés d'un signal de processus statique ne changent pas avec le temps. En revanche, un signal non stationnaire est un processus incohérent avec le temps.
La parole peut être considérée comme une forme de signal non stationnaire. D'autres formes synthétiques de signes sont triangulaires, ondulées, etc.
Tableau de comparaison
| Paramètre de comparaison | Signaux stationnaires | Non stationnaire |
|---|---|---|
| Temps | La période du signal statique reste constante à tout moment. | La période d'un signal non stationnaire varie avec le temps et n'est pas constante. |
| La fréquence | La fréquence d'un signal stationnaire reste constante tout au long du processus | La fréquence d'une onde non stationnaire change constamment au cours du processus. |
| Contenu spectral | Le contenu spectral des signaux stationnaires est constant | Les gammes spectrales sont dynamiques et ne cessent de changer en cas d'appels non stationnaires. |
| Équation de Fourier | La transformée de Fourier est bonne pour représenter les signaux stationnaires | La transformée de Fourier n'est pas bonne pour représenter des signaux non stationnaires. |
| Exemples | Fréquence constante d'onde sinusoïdale monotone, onde sinusoïdale multitone de fréquence constante | Signaux vocaux, onde sinusoïdale multitone de fréquence variée |
Que sont les signaux stationnaires ?
Un signal stationnaire est une onde générée en maintenant constante la valeur de la période et du contenu spectral. Un signal fixe peut être généré via un logiciel ou un générateur de fonctions sous forme d'onde sinusoïdale.
La stationnarité explique le comportement d'une onde de signal en termes de fréquence et de relation temporelle. Ici, si la fréquence de l'onde sinusoïdale est modifiée, une onde complètement nouvelle est conçue; par conséquent, il ne restera plus stationnaire.
Les ondes sinusoïdales à fréquence constante singleton et multitone sont donc des exemples de signaux stationnaires. Les deux peuvent être représentés par deux équations.
D'autres exemples de signaux stationnaires sont ;
- White Noise– Dans le cas d'un bruit blanc, toute valeur de signal est également probable par rapport à toute autre valeur de signal à des points de référence espacés.
- Température– il peut être considéré comme un single stationnaire pendant une courte période.
Que sont les signaux non stationnaires ?
Un signal non stationnaire est lorsque les hypothèses fondamentales définissant un appel stationnaire ne sont plus valides.
La représentation sinusoïdale d'une équation non stationnaire change donc constamment. Le contenu spectral de tels signaux n'est pas non plus constant.
Premièrement, les signaux vocaux peuvent avoir plusieurs composantes de fréquence dans un intervalle de temps donné.
Deuxièmement, l'intervalle lui-même peut être extrêmement court inférieur à 10-30 msec par rapport à 250 msec.
Par conséquent, dans un signal de parole, il y aurait plusieurs ensembles de contenus fréquentiels, qui sont susceptibles de changer dynamiquement dans le temps.
Principales différences entre les signaux stationnaires et non stationnaires
- La transformée de Fourier donne de bons résultats pour les signaux stationnaires, alors qu'elle n'est pas une bonne représentation pour les signaux non stationnaires.
- Des exemples de signaux stationnaires comprennent le bruit blanc,tonifier sinusoïdale à fréquence constante et sinusoïdale multitone à fréquence constante. En revanche, les exemples de signaux non stationnaires incluent les signaux vocaux et les ondes sinusoïdales multitons avec des fréquences variées.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327004001517
- https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.2006.1761
Dernière mise à jour : 11 juin 2023
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Piyush Yadav a passé les 25 dernières années à travailler comme physicien dans la communauté locale. C'est un physicien passionné par l'idée de rendre la science plus accessible à nos lecteurs. Il est titulaire d'un baccalauréat en sciences naturelles et d'un diplôme d'études supérieures en sciences de l'environnement. Vous pouvez en savoir plus sur lui sur son page bio.
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