信? (電?工?)

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信? （しんごう? 英 : signal ）は、 電?通信 や 信??理 、さらには 電?工? 全般において、時間や空間に伴って?化する任意の 量 を意味する。

?世界では、時間と共に測定可能な量や、空間において測定可能な量を信?という。また人間社?では、人間の?する 情報 や機械の デ?タ も信?とされる。そのような情報やデ?タ（例えば ?面上のドット 、紙上にインクで書かれたテキスト、あるいはこれを?んでいる人が見ている?語の列）は全て、何らかの物理的システムや生?的システムの一部として存在している。

システムの形態は??だが、その入力と出力は時間または空間に伴って?化する値として表すことが可能である。 20世紀 後半、 電?工? はいくつかの分野に分かれ、その一部は物理的信?とそのシステムを設計および解析する方向に特化してきた。また、一方では人間や機械の複?なシステムの機能動作や?念構造を扱う分野も登場した。これらの工?分野は、?純な測定量としての信?を利用したシステムの設計/?究/??の方法を提供し、それによって情報の?送/格納/操作の新たな手段が生み出されてきた。

いくつかの定義 [ 編集 ]

情報理論 における信?とは、符?化されたメッセ?ジであり、メッセ?ジを符?化する通信路の?態の?びである。通信システムでは、送信機がメッセ?ジを符?化して信?にし、?送路を通してそれを受信機に送る。例えば、電話に向かって「メリ?さんのひつじ」という言葉を放ったとする。電話の送信機はその音を電?的な 電? 信?に?換する。その信?は電話線を介して別の受信用電話に送られ、受信機が音に?換する。

信?の分類には??な方法がある。最も典型的は分類は、その信?の定義域が離散空間か連?空間かで分類するもので、例えば離散時間と連?時間のような分類がある。 離散時間信? は、分野によっては 時系列 とも呼ばれる。 連?時間信? は、??的には 連? でなくとも連?信?と呼ばれ、例えば 矩形波 がある。

第二の重要な分類は、離散値か連?値かである。 デジタル信? は離散値をとるが、連?値をとる物理的プロセスに基づいていることが多い。

離散時間信?と連?時間信? [ 編集 ]

信?の値が離散的（ばらばらな）時間についてのみ定義されている場合、これを離散時間信?という。離散時間の??（または複素?）信?は、整?の集合から ?? （または 複素? ）の集合への??と見ることができる。

一方、連?時間の??（または複素?）信?は、ある?間（通常、無限の?間）における全ての時間 t について定義されている??値（または複素?値） ?? (??) ということができる。

アナログ信?とデジタル信? [ 編集 ]

上述のような理論的分類に比べると形式的ではないが、一般に信?は アナログ信? と デジタル信? に分類される。その違いは、デジタル信?の方が（後述のように）離散化され量子化されている点にある。アナログ信?にはどちらも施されていない。

離散化 [ 編集 ]

詳細は「 離散信? 」を?照

信?の基本的分類の1つに、 連?時間 か 離散時間 かという分類がある。??的抽象化では、連?時間信?の定義域は??の集合（あるいはその中のある?間）であり、離散時間信?の定義域は 整? の集合（あるいはその中のある?間）である。その整?が何を表すか（?位は何か）は信?の性質によって異なる。

離散時間信?は、連?時間信?の 標本化 によって生成されることが多い。例えば、 センサ は連?的にデ?タを生成することが多いが、連?なデ?タを記?するのは難しいため、近似的に離散時間信?として記?される。 コンピュ?タ などの デジタル 機器は離散時間しか扱えない。

量子化 [ 編集 ]

詳細は「 量子化 」を?照

信?が?値列で表されるとき、 コンピュ?タ などは個?の?値を任意の 精度 で扱うことはできず、それぞれ固定された有限の 有??字 で表す必要がある。結果として、そのような信?の値は有限な 集合 の元となるよう制限される。言い換えれば、 量子化 される。

信?の例 [ 編集 ]

運動 [ 編集 ]

粒子の 空間 における運動は信?と見なすことができる（あるいは信?を表している）。運動信?の定義域は1次元（時間）であり、値域は一般に3次元である。つまり粒子の位置が3次元 ベクトル の信?である。位置と動いている方向なら6次元ベクトルの信?である。

音 [ 編集 ]

音は何らかの媒質（空?など）の 振動 であり、音の信?は時間および三次元のあらゆる方向についての ?力 の?化である。 マイクロフォン はその地点の音?の時間的?化を捉え、それを電?信?で表す。

コンパクトディスクには音を表す（1秒間に44,100回の標本化をされた）離散信?が格納されている。各標本には左右2つのチャンネルのデ?タが含まれ、二次元ベクトル信?と言える（つまり、 ステレオ で?音されている）。

?止? [ 編集 ]

?止?では、その各点に色を表す値が??する。そのような点が平面を構成しているので、定義域が二次元となる。??のような物理的?像は連?信?である。 デジタル?像 では離散信?となる。色を三 原色 の?さの?和として表すことが多く、そうすることで信?としては三次元ベクトルとなる。

動? [ 編集 ]

動?は時間と共に?化する?像の列である。動?像?の一点は二次元の位置とその?像の時間で表される。?って、動?信?の定義域は三次元である。アナログビデオの定義域は一次元の（ 走査線 に沿った）連?値と二次元の離散値（フレ?ムとライン）で表される。

空間情報 [ 編集 ]

LiDARセンサにみた、レ?ザ?とその反射を信?としてとらえる。

生物の膜電位 [ 編集 ]

その信?は 電位 （電?）そのものである。定義域を定めるのはやや難しい。 細胞 や 細胞小器官 によっては全?が同じ膜電位だが、 神?細胞 は一般に場所によって膜電位が異なる。このような信?は非常に低エネルギ?だが、神?系が?くには十分である。その測定には 電?生理? の技法が必要となる。

薄膜の電位 [ 編集 ]

ガラス表面に電極を蒸着させた表示ディスプレイに、ヒトの指が?れることで、その電位を?幅させて信?とする。

周波?解析 [ 編集 ]

詳細は「 周波?領域 」を?照

信?は 周波?スペクトル を使って解析されモデル化されることが多い。 周波?領域 の技法はあらゆる信?に適用可能であり、連?時間か離散時間かを問わない。信?が LTIシステム に入力されたとき、その出力信?の周波?スペクトルは、入力信?の周波?スペクトルとシステムの 周波??答 によって決定される。

エントロピ? [ 編集 ]

信?（特に統計的意味での信?）における重要な?性として、 エントロピ? （情報量）がある。

?連項目 [ 編集 ]

?考文? [ 編集 ]

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