สัญญาณ

สัญญาณ () เป็นทั้งกระบวนการและผลลัพธ์ของการส่งข้อมูลผ่านสื่อต่าง ๆ โดยการฝังข้อมูลที่หลากหลาย สัญญาณมีความสำคัญในหลายสาขาวิชา รวมถึงการประมวลผลสัญญาณ ทฤษฎีสารสนเทศ และชีววิทยา 

ในการประมวลผลสัญญาณ สัญญาณคือฟังก์ชันที่ถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่าง ๆ ปริมาณใด ๆ ที่สามารถเปลี่ยนแปลงไปตามพื้นที่หรือเวลา สามารถใช้เป็นสัญญาณในการแบ่งปันข้อความระหว่างผู้สังเกตการณ์ได้ IEEE Transactions on Signal Processing มีตัวอย่างสัญญาณ เช่น เสียง วิดีโอ เสียงพูด ภาพ โซนาร์ และเรดาร์ สัญญาณอาจกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในปริมาณในช่วงเวลาหรือพื้นที่ (อนุกรมเวลา) แม้ว่าจะไม่มีการส่งข้อมูลก็ตาม

ในธรรมชาติ สัญญาณสามารถเป็นการกระทำของสิ่งมีชีวิตเพื่อแจ้งเตือนสิ่งมีชีวิตอื่น ตั้งแต่การปล่อยสารเคมีจากพืชเพื่อเตือนพืชใกล้เคียงให้รู้ถึงผู้ล่า ไปจนถึงเสียงหรือการเคลื่อนไหวของสัตว์เพื่อแจ้งเตือนสัตว์อื่นเกี่ยวกับอาหาร การส่งสัญญาณเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด แม้กระทั่งในระดับเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการส่งสัญญาณของเซลล์ ทฤษฎีการส่งสัญญาณในชีววิทยาวิวัฒนาการ เสนอว่าปัจจัยสำคัญที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการคือความสามารถของสัตว์ในการสื่อสารกันโดยการพัฒนาวิธีการส่งสัญญาณ ในวิศวกรรมศาสตร์ของมนุษย์ สัญญาณมักมาจากเซ็นเซอร์ และบ่อยครั้งรูปแบบดั้งเดิมของสัญญาณจะถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นโดยใช้ตัวแปลงสัญญาณ ตัวอย่างเช่น ไมโครโฟนจะแปลงสัญญาณเสียงให้เป็นคลื่นแรงดันไฟฟ้า และลำโพงจะทำหน้าที่ย้อนกลับ

คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของสัญญาณคือเอนโทรปี หรือเนื้อหาสารสนเทศ ทฤษฎีสารสนเทศ ทำหน้าที่เป็นการศึกษาอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับสัญญาณและเนื้อหาของสัญญาณ ข้อมูลของสัญญาณมักมาพร้อมกับ สัญญาณรบกวน ซึ่งส่วนใหญ่หมายถึงการดัดแปลงสัญญาณที่ไม่ต้องการ แต่บ่อยครั้งก็ขยายไปถึงสัญญาณที่ไม่ต้องการซึ่งขัดแย้งกับสัญญาณที่ต้องการ (สัญญาณรบกวนข้าม) การลดสัญญาณรบกวนนั้นครอบคลุมบางส่วนภายใต้หัวข้อ ความสมบูรณ์ของสัญญาณ การแยกสัญญาณที่ต้องการออกจากสัญญาณรบกวนพื้นหลังนั้นอยู่ในหัวข้อ การกู้คืนสัญญาณ สาขาหนึ่งคือทฤษฎีการประมาณค่า ซึ่งเป็นแนวทางเชิงความน่าจะเป็นในการระงับการรบกวนแบบสุ่ม

สาขาวิชาทางวิศวกรรมศาสตร์ เช่น วิศวกรรมไฟฟ้า ได้ก้าวหน้าในด้านการออกแบบ การศึกษา และการนำระบบต่าง ๆ มาใช้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการส่งข้อมูล การจัดเก็บข้อมูล และการจัดการข้อมูล ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 วิศวกรรมไฟฟ้าได้แยกออกเป็นหลายสาขาวิชา ได้แก่ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ ซึ่งพัฒนาขึ้นเพื่อเชี่ยวชาญในด้านการออกแบบและวิเคราะห์ระบบการจัดการสัญญาณทางกายภาพ ในขณะที่วิศวกรรมการออกแบบได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตอบโจทย์การออกแบบการทำงานของสัญญาณในอินเทอร์เฟซผู้ใช้และเครื่องจักร

 คำจำกัดความ 
คำจำกัดความที่เฉพาะเจาะจงสำหรับสาขาย่อยนั้นเป็นเรื่องปกติ: 
 ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโทรคมนาคม สัญญาณหมายถึงแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาซึ่งส่งข้อมูล
 ในการประมวลผลสัญญาณ สัญญาณจะเป็นการแสดงแบบอนาล็อกและดิจิทัลของปริมาณทางกายภาพแบบอนาล็อก 
 ในทฤษฎีสารสนเทศ สัญญาณคือข้อความที่เข้ารหัส นั่นคือ ลำดับสถานะในช่องทางการสื่อสารที่เข้ารหัสข้อความ 
 ในระบบการสื่อสาร เครื่องส่งสัญญาณจะเข้ารหัสข้อความเพื่อสร้างสัญญาณ ซึ่งจะถูกส่งต่อไปยังผู้รับผ่านช่องทางการสื่อสาร ตัวอย่างเช่น คำว่า "Mary had a little lamb" อาจเป็นข้อความที่พูดผ่านโทรศัพท์ เครื่องส่งสัญญาณโทรศัพท์จะแปลงเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า สัญญาณจะถูกส่งไปยังโทรศัพท์ปลายทางด้วยสายสัญญาณ และแปลงกลับเป็นเสียงที่ผู้รับ
 ในเครือข่ายโทรศัพท์ การส่งสัญญาณ เช่น การส่งสัญญาณช่องสัญญาณทั่วไป จะอ้างอิงถึงหมายเลขโทรศัพท์และข้อมูลควบคุมดิจิทัลอื่น ๆ มากกว่าสัญญาณเสียงจริง

 การจำแนกประเภท 
สัญญาณสามารถแบ่งประเภทได้หลายวิธี สัญญาณที่พบบ่อยที่สุด ความแตกต่างอยู่ที่ปริภูมิไม่ต่อเนื่องและปริภูมิต่อเนื่องที่ฟังก์ชันถูกกำหนดไว้ เช่น โดเมนเวลาไม่ต่อเนื่องและโดเมนเวลาต่อเนื่อง สัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่องมักเรียกว่าอนุกรมเวลาในสาขาอื่น สัญญาณเวลาต่อเนื่องมักเรียกว่า "สัญญาณต่อเนื่อง"

ความแตกต่างที่สำคัญประการที่สองคือระหว่างสัญญาณแบบค่าต่อเนื่องและแบบค่าไม่ต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล สัญญาณดิจิทัลอาจถูกนิยามว่าเป็นลำดับของค่าต่อเนื่อง ซึ่งโดยทั่วไปจะเชื่อมโยงกับกระบวนการทางกายภาพที่มีค่าต่อเนื่องพื้นฐาน ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล สัญญาณดิจิทัลคือสัญญาณรูปคลื่นเวลาต่อเนื่องในระบบดิจิทัล ซึ่งแสดงถึงบิตสตรีม

สัญญาณอาจแบ่งประเภทตามการกระจายเชิงพื้นที่ได้เป็นสัญญาณแหล่งกำเนิดจุด (PSS) หรือสัญญาณแหล่งกำเนิดแบบกระจาย (DSS)

ในวิชาสัญญาณและระบบ สัญญาณสามารถจำแนกประเภทได้ตามเกณฑ์หลายประการ ดังนี้ ตามคุณลักษณะที่แตกต่างกันของค่า จำแนกเป็นสัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัล ตามความแน่นอนของสัญญาณ จำแนกเป็นสัญญาณกำหนดค่าและสัญญาณสุ่ม ตามความแรงของสัญญาณ จำแนกเป็นสัญญาณพลังงานและสัญญาณกำลัง

 สัญญาณแอนะล็อกและดิจิตอล 

สัญญาณหลักสองประเภทที่พบในทางปฏิบัติคือสัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัล รูปแสดงสัญญาณดิจิทัลที่เกิดจากการประมาณค่าสัญญาณอนาล็อกด้วยค่า ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง สัญญาณดิจิทัลถูกควอนไทซ์ ในขณะที่สัญญาณอนาล็อกเป็นสัญญาณต่อเนื่อง

 สัญญาณแอนะล็อก 

สัญญาณแอนะล็อกคือสัญญาณต่อเนื่องใด ๆ ที่คุณสมบัติที่แปรผันตามเวลาของสัญญาณนั้นเป็นตัวแทนของปริมาณที่แปรผันตามเวลาอื่น กล่าวคือ คล้ายคลึงกับสัญญาณที่แปรผันตามเวลาอื่น ตัวอย่างเช่น ในสัญญาณเสียงแอนะล็อก แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะของสัญญาณจะแปรผันอย่างต่อเนื่องตามแรงดันเสียง ซึ่งแตกต่างจากสัญญาณดิจิทัล ซึ่งปริมาณต่อเนื่องเป็นตัวแทนของลำดับค่าที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งสามารถรับค่าได้เพียงหนึ่งค่าจากจำนวนจำกัด

คำว่าสัญญาณแอนะล็อกมักหมายถึงสัญญาณไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม สัญญาณแอนะล็อกอาจใช้สื่อกลางอื่น ๆ เช่น สื่อกลไก สื่อลม หรือสื่อไฮดรอลิก สัญญาณแอนะล็อกใช้คุณสมบัติบางอย่างของสื่อกลางในการถ่ายทอดข้อมูลของสัญญาณ ตัวอย่างเช่น บารอมิเตอร์แบบแอนรอยด์ใช้ตำแหน่งหมุนเป็นสัญญาณในการถ่ายทอดข้อมูลความดัน ในสัญญาณไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า หรือความถี่ของสัญญาณสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อแสดงข้อมูล

ข้อมูลใด ๆ ก็สามารถถ่ายทอดผ่านสัญญาณแอนะล็อกได้ ซึ่งบ่อยครั้งสัญญาณดังกล่าวเป็นการตอบสนองที่วัดได้ต่อการเปลี่ยนแปลงของปรากฏการณ์ทางกายภาพ เช่น เสียง แสง อุณหภูมิ ตำแหน่ง หรือความดัน ตัวแปรทางกายภาพจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแอนะล็อกโดยตัวแปลงสัญญาณ ตัวอย่างเช่น ในการบันทึกเสียง ความผันผวนของความดันอากาศ (หรือที่เรียกว่าเสียง) จะกระทบกับไดอะแฟรมของไมโครโฟน ซึ่งทำให้เกิดความผันผวนทางไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้านี้เรียกว่าสัญญาณแอนะล็อกของเสียง

 สัญญาณดิจิตอล 

สัญญาณดิจิทัลคือสัญญาณที่สร้างขึ้นจากชุดรูปแบบคลื่นที่แยกจากกันของปริมาณทางกายภาพเพื่อแสดงลำดับของค่าที่แยกจากกัน สัญญาณตรรกะเป็นสัญญาณดิจิทัลที่มีค่าที่เป็นไปได้เพียงสองค่าเท่านั้นและอธิบายบิตสตรีมตามอำเภอใจ สัญญาณดิจิทัลประเภทอื่น ๆ สามารถแสดงลอจิกสามค่าหรือลอจิกที่มีค่าสูงกว่าได้

นอกจากนี้ สัญญาณดิจิทัลอาจถือได้ว่าเป็นลำดับของรหัสที่แสดงด้วยปริมาณทางกายภาพดังกล่าว ปริมาณทางกายภาพอาจเป็นกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าที่แปรผัน ความเข้ม เฟส หรือโพลาไรเซชันของสนามแสงหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ แรงดันเสียง การสร้างแม่เหล็กของสื่อจัดเก็บแม่เหล็ก ฯลฯ สัญญาณดิจิทัลมีอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และการส่งข้อมูล

สำหรับสัญญาณดิจิทัล สัญญาณรบกวนในระบบจะไม่ส่งผลต่อการทำงานของระบบ แม้ว่าสัญญาณรบกวนจะไม่มากจนเกินไป แต่สัญญาณรบกวนจะทำให้การทำงานของสัญญาณแอนะล็อกลดน้อยลงในระดับหนึ่ง

สัญญาณดิจิทัลมักเกิดขึ้นจากการสุ่มตัวอย่างสัญญาณแอนะล็อก เช่น แรงดันไฟฟ้าที่ผันผวนอย่างต่อเนื่องบนสายสัญญาณ ซึ่งสามารถเปลี่ยนให้เป็นดิจิทัลได้โดยวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัล ซึ่งวงจรจะอ่านระดับแรงดันไฟฟ้าบนสายสัญญาณทุก ๆ 50 ไมโครวินาที และแสดงค่าที่อ่านได้แต่ละครั้งด้วยจำนวนบิตคงที่ กระแสตัวเลขที่ได้จะถูกจัดเก็บเป็นข้อมูลดิจิทัลบนสัญญาณแบบเวลาไม่ต่อเนื่องและแอมพลิจูดเชิงปริมาณ คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ดิจิทัลอื่น ๆ ถูกจำกัดให้อยู่ในรูปแบบเวลาไม่ต่อเนื่อง

 พลังงานและกำลังไฟฟ้า 
ตามความแรงของสัญญาณ สัญญาณในทางปฏิบัติสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: สัญญาณพลังงานและสัญญาณกำลัง

สัญญาณพลังงาน: พลังงานของสัญญาณเหล่านั้นจะเท่ากับค่าบวกจำกัด แต่กำลังเฉลี่ยของสัญญาณเหล่านั้นจะเป็น 0 ตามรูปแบบนี้

สัญญาณกำลัง: กำลังเฉลี่ยของสัญญาณเหล่านั้นจะเท่ากับค่าบวกจำกัด แต่พลังงานของสัญญาณนั้นไม่มีที่สิ้นสุดตามรูปแบบนี้

 การกำหนดและสุ่ม 
สัญญาณกำหนดล่วงหน้าคือสัญญาณที่มีค่าที่สามารถคาดเดาได้ในเวลาใด ๆ และสามารถคำนวณได้ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์

สัญญาณสุ่มคือสัญญาณที่รับค่าสุ่มในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งและจะต้องสร้างแบบจำลองแบบสุ่ม

 คู่และคี่ 

สัญญาณคู่จะตรงตามเงื่อนไขดังนี้

หรือเทียบเท่าถ้าสมการต่อไปนี้ใช้ได้กับ  และ  ทั้งหมดในโดเมนของ  ตามรูปแบบนี้:

สัญญาณคี่จะตรงตามเงื่อนไขดังนี้

หรือเทียบเท่าถ้าสมการต่อไปนี้ใช้ได้กับ  และ  ทั้งหมดในโดเมนของ  ตามรูปแบบนี้:

 แบบเป็นระยะ 
สัญญาณจะเรียกว่า "คาบ" หากเป็นไปตามเงื่อนไข:

 or 

เมื่อ:

 = เวลาพื้นฐานของคาบ

= ความถี่พื้นฐาน

สามารถใช้สิ่งเดียวกันนี้กับ  ได้ สัญญาณเป็นระยะจะเกิดซ้ำในทุกช่วงเวลา

 การแบ่งส่วนเวลา 

สัญญาณสามารถจำแนกได้เป็นเวลาต่อเนื่องหรือเวลาไม่ต่อเนื่อง ในเชิงคณิตศาสตร์ โดเมนของสัญญาณเวลาต่อเนื่องคือเซตของจำนวนจริง (หรือช่วงใดช่วงหนึ่งของจำนวนจริง) ในขณะที่โดเมนของสัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่อง (DT) คือเซตของจำนวนเต็ม (หรือเซตย่อยอื่น ๆ ของจำนวนจริง) สิ่งที่จำนวนเต็มเหล่านี้แสดงขึ้นอยู่กับลักษณะของสัญญาณ ซึ่งส่วนใหญ่มักจะเป็นเวลา

สัญญาณเวลาต่อเนื่องคือฟังก์ชันใด ๆ ที่ถูกกำหนด ณ เวลา  ในแต่ละช่วง โดยทั่วไปจะเป็นช่วงอนันต์ แหล่งสัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่องแบบง่ายคือการสุ่มตัวอย่างสัญญาณต่อเนื่อง โดยประมาณค่าสัญญาณด้วยลำดับค่า ณ ช่วงเวลาหนึ่ง ๆ 

 การหาปริมาณแอมพลิจูด 
หากสัญญาณจะถูกแสดงเป็นลำดับข้อมูลดิจิทัล จะไม่สามารถรักษาความแม่นยำที่แน่นอนได้ เนื่องจากตัวเลขแต่ละตัวในลำดับจะต้องมีจำนวนหลักที่จำกัด ดังนั้น ค่าของสัญญาณดังกล่าวจึงต้องถูกควอนไทซ์ให้เป็นเซตจำกัดเพื่อการแสดงผลในทางปฏิบัติ ควอนไทซ์คือกระบวนการแปลงสัญญาณเสียงแอนะล็อกแบบต่อเนื่องเป็นสัญญาณดิจิทัลที่มีค่าตัวเลขจำนวนเต็มแบบไม่ต่อเนื่อง

 ตัวอย่าง 
สัญญาณที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติสามารถแปลงเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ได้โดยเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น:
 การเคลื่อนไหว:  การเคลื่อนไหวของวัตถุสามารถถือเป็นสัญญาณและสามารถตรวจสอบได้ด้วยเซ็นเซอร์ต่าง ๆ เพื่อให้สัญญาณไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น เรดาร์ สามารถให้สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการติดตามการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน สัญญาณการเคลื่อนที่มีมิติเดียว (เวลา) และระยะโดยทั่วไปจะเป็นสามมิติ ดังนั้น ตำแหน่งจึงเป็นสัญญาณแบบ 3 เวกเตอร์ ตำแหน่งและทิศทางของวัตถุแข็งเกร็งจึงเป็นสัญญาณแบบ 6 เวกเตอร์ สัญญาณทิศทางสามารถสร้างได้โดยใช้ ไจโรสโคป
 เสียง:  เนื่องจากเสียงคือการสั่นสะเทือนของตัวกลาง (เช่น อากาศ) สัญญาณเสียงจึงเชื่อมโยงค่าความดันกับค่าเวลาทุกค่า และอาจรวมถึงพิกัดพื้นที่สามตำแหน่งที่ระบุทิศทางการเดินทาง สัญญาณเสียงจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยไมโครโฟน ซึ่งสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเป็นสัญญาณอนาล็อกของสัญญาณเสียง สัญญาณเสียงสามารถการสุ่มตัวอย่าง ณ จุดเวลาที่กำหนดอย่างแยกจากกัน ตัวอย่างเช่น แผ่นซีดี (ซีดี) มีสัญญาณที่แยกจากกันซึ่งแทนเสียง บันทึกที่ 44,100 เฮิรตซ์ เนื่องจากซีดีบันทึกในระบบสเตอริโอ แต่ละตัวอย่างจึงมีข้อมูลสำหรับช่องสัญญาณซ้ายและขวา ซึ่งอาจถือเป็นสัญญาณแบบ 2 เวกเตอร์ การเข้ารหัสซีดีจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยการอ่านข้อมูลด้วยเลเซอร์ ซึ่งแปลงสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณแสง
 ภาพ:  ภาพหรือภาพประกอบด้วยสัญญาณความสว่างหรือสี ซึ่งเป็นฟังก์ชันของตำแหน่งสองมิติ ลักษณะของวัตถุจะถูกนำเสนอเป็น แสง ที่เปล่งออกมาหรือสะท้อน ซึ่งเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถแปลงเป็นรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าได้โดยใช้อุปกรณ์ เช่น อุปกรณ์คู่ควบประจุ ภาพสองมิติอาจมีโดเมนเชิงพื้นที่ต่อเนื่อง เช่น ในภาพถ่ายหรือภาพวาดแบบดั้งเดิม หรือภาพอาจถูกแบ่งแยกในอวกาศ เช่น ใน ภาพดิจิทัล โดยทั่วไปภาพสีจะแสดงเป็นภาพขาวดำผสมกันใน สีหลัก สามสี
 วิดีโอ: สัญญาณวิดีโอคือลำดับภาพ จุดในวิดีโอจะถูกระบุด้วยตำแหน่งสองมิติในภาพและด้วยเวลาที่มันเกิดขึ้น ดังนั้นสัญญาณวิดีโอจึงมีโดเมนสามมิติ วิดีโอแอนะล็อกมีมิติโดเมนต่อเนื่องหนึ่งมิติ (ข้าม เส้นสแกน) และสองมิติแยกกัน (เฟรมและเส้น)
 อุณหภูมิ: ถ่ายทอดโดยเอาต์พุต เทอร์โมคัปเปิล เป็นต้น
 ค่า pH หรือ ความเป็นกรด: ซึ่งได้จากเครื่องวัดค่า pH
 สัญญาณชีวภาพ: สัญญาณชีวภาพ (biosignal) คือสัญญาณใด ๆ ในสิ่งมีชีวิตที่สามารถวัดได้อย่างต่อเนื่อง คำว่า สัญญาณชีวภาพ มักใช้หมายถึงสัญญาณไฟฟ้าชีวภาพ แต่อาจหมายถึงทั้งสัญญาณไฟฟ้าและสัญญาณที่ไม่ใช่ไฟฟ้า โดยทั่วไปจะหมายถึงเฉพาะสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาเท่านั้น แม้ว่าบางครั้งความแปรผันของพารามิเตอร์เชิงพื้นที่ (เช่น ลำดับนิวคลีโอไทด์ที่กำหนดรหัสพันธุกรรม) ก็ถูกนำมารวมไว้ด้วย
 ศักย์เยื่อหุ้มเซลล์:  สัญญาณชีวภาพนี้คือ แรงดันไฟฟ้า ที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ชีวภาพ]] การกำหนดโดเมนนั้นทำได้ยากกว่า เซลล์หรือออร์แกเนลล์บางชนิดมีศักย์เยื่อหุ้มเซลล์เท่ากันทั่วทั้งเซลล์ โดยทั่วไปแล้ว นิวรอน จะมีศักย์ต่างกันที่จุดต่าง ๆ สัญญาณเหล่านี้มีพลังงานต่ำมาก แต่เพียงพอที่จะทำให้ระบบประสาททำงานได้ และสามารถวัดค่าโดยรวมได้ด้วยเทคนิค อิเล็กโทรสรีรวิทยา

 การประมวลผลสัญญาณ 


การประมวลผลสัญญาณคือการวิเคราะห์และจัดการสัญญาณ ตัวอย่างทั่วไปคือการส่งสัญญาณระหว่างสถานที่ต่าง ๆ รูปแบบของสัญญาณไฟฟ้าเกิดขึ้นจากตัวแปลงสัญญาณที่แปลงสัญญาณจากรูปแบบเดิมเป็นรูปคลื่นที่แสดงเป็นกระแสหรือแรงดันไฟฟ้า หรือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น สัญญาณแสงหรือการส่งสัญญาณวิทยุ เมื่อแสดงเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์แล้ว สัญญาณดังกล่าวจะพร้อมสำหรับการประมวลผลเพิ่มเติมโดยอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น เครื่องขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และตัวกรอง และสามารถส่งไปยังสถานที่ห่างไกลโดยเครื่องส่งสัญญาณและรับโดยใช้เครื่องรับวิทยุ

 สัญญาณและระบบ 
ในหลักสูตรวิศวกรรมไฟฟ้า (EE) วิชาสัญญาณจะครอบคลุมอยู่ในชั้นเรียนและสาขาวิชาที่เรียกว่า สัญญาณและระบบ นักศึกษา EE ระดับปริญญาตรีมักจะเข้าเรียนในปีที่ 3 หรือปีที่ 4 ขึ้นอยู่กับคณะวิชา โดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับจำนวนและระดับของวิชาพีชคณิตเชิงเส้นและสมการเชิงอนุพันธ์ที่เรียนมาก่อน

ภาคสนามศึกษาสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต รวมถึงการแสดงทางคณิตศาสตร์ระหว่างสัญญาณทั้งสอง ซึ่งเรียกว่าระบบ ในสี่โดเมน ได้แก่ เวลา ความถี่ s และ z เนื่องจากสัญญาณและระบบต่าง ๆ ล้วนศึกษาในสี่โดเมนนี้ จึงมีการแบ่งการศึกษาออกเป็น 8 หัวข้อหลัก ยกตัวอย่างเช่น เมื่อทำงานกับสัญญาณเวลาต่อเนื่อง (t) เราอาจแปลงจากโดเมนเวลาเป็นโดเมนความถี่หรือ s หรือจากโดเมนเวลาไม่ต่อเนื่อง (n) เป็นโดเมนความถี่หรือ z ระบบยังสามารถแปลงระหว่างโดเมนเหล่านี้ได้ เช่น สัญญาณจากสัญญาณต่อเนื่องเป็น s และไม่ต่อเนื่องเป็น z

สัญญาณและระบบเป็นส่วนย่อยของสาขาการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์และการออกแบบวงจรผ่านการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และวิธีการเชิงตัวเลขบางอย่าง และได้รับการปรับปรุงเมื่อหลายทศวรรษก่อนด้วยเครื่องมือระบบพลวัต ซึ่งรวมถึงสมการเชิงอนุพันธ์ และเมื่อเร็ว ๆ นี้คือลากราเจียน นักศึกษาจะต้องเข้าใจเครื่องมือการสร้างแบบจำลอง รวมถึงคณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ การวิเคราะห์วงจร และการแปลงระหว่าง 8 โดเมน

เนื่องจากหัวข้อวิศวกรรมเครื่องกล (ME) เช่น แรงเสียดทาน การหน่วง ฯลฯ มีความคล้ายคลึงกันมากในศาสตร์สัญญาณ (ความเหนี่ยวนำ ความต้านทาน แรงดันไฟฟ้า ฯลฯ) เครื่องมือหลายอย่างที่เคยใช้ในการแปลง ME (การแปลงลาปลาซและฟูริเยร์ ลากรองจ์ ทฤษฎีการสุ่มตัวอย่าง ความน่าจะเป็น สมการผลต่าง ฯลฯ) จึงถูกนำมาประยุกต์ใช้กับสัญญาณ วงจร ระบบและส่วนประกอบ การวิเคราะห์ และการออกแบบในวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ระบบพลวัตที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณรบกวน การกรอง และตัวดึงดูดและตัวผลักแบบสุ่มหรือแบบโกลาหลอื่น ๆ ได้วางวิทยาศาสตร์และสถิติสุ่มไว้ระหว่างฟังก์ชันต่อเนื่องและฟังก์ชันต่อเนื่องแบบกำหนดได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในสาขานี้ (คำว่ากำหนดได้ชัดเจน e หมายถึงสัญญาณที่ถูกกำหนดอย่างสมบูรณ์เป็นฟังก์ชันของเวลา)

นักอนุกรมวิธาน EE ยังคงไม่สามารถสรุปได้ว่าสัญญาณและระบบอยู่ในขอบเขตใดของการประมวลผลสัญญาณเทียบกับการวิเคราะห์วงจรและการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ แต่ความเชื่อมโยงร่วมกันของหัวข้อต่าง ๆ ที่ครอบคลุมในหลักสูตรได้ทำให้ขอบเขตชัดเจนขึ้นด้วยหนังสือ วารสาร ฯลฯ หลายสิบเล่มที่เรียกว่า "สัญญาณและระบบ" และใช้เป็นตำราและการเตรียมสอบสำหรับ EE เช่นเดียวกับการสอบวิศวกรรมคอมพิวเตอร์เมื่อเร็ว ๆ นี้

 ระเบียงภาพ 

 ดูเพิ่ม 

 A Mathematical Theory of Communication - บทความวิชาการปี 1948 โดย คล็อด แชนนอน
 ประภาคาร
 วงจรกระแสไฟฟ้า – ระบบส่งสัญญาณที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อควบคุมกระบวนการ
 อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน

 หมายเหตุ 

 อ้างอิง 

 อ่านเพิ่ม 



หมวดหมู่:มโนทัศน์ทางวิศวกรรมศาสตร์
หมวดหมู่:การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล
หมวดหมู่:การประมวลผลสัญญาณ
หมวดหมู่:ทฤษฎีโทรคมนาคม