Dyskretna transformata Fouriera

DFT przekształca skończony ciąg próbek sygnału w ciąg harmonicznych Inaczej mówiąc, transformata ta jest zespolona i zawiera informację o amplitudzie i fazie przetwarzanego sygnału. Jest też symetryczna względem indeksu Nyquista (równego N/2, gdzie N jest całkowitą liczbą próbek), przy czym amplituda transformaty jest symetryczna a faza antysymetryczna. Oznacza to, że próbki od N/2+1 do N-1 mogą zostać obliczone na podstawie próbek z zakresu od 0 do N/2. Jeśli dodatkowo, liczba próbek N będzie parzysta, to rozkład harmonicznych (dodatnich i ujemnych) będzie symetryczny indeksu Nyquista. Podstawowym parametrem związanym z dyskretną transformatą jest tzw. rozdzielczość częstotliwościowa df określana wzorem gdzie oznacza częstotliwość próbkowania a dt okres próbkowania.
Zwiększenie rozdzielczości częstotliwościowej jest możliwe na dwa sposoby: Jedną z metod oceny jakości przeprowadzonej transformaty Fouriera - twierdzenie Parsevala - jest sprawdzenie równości mocy w sygnale przetwarzanym (dziedzina czasu) i przetworzonym (dziedzina częstotliwości).
Z dyskretną transformatą Fouriera powiązanych jest kilka problemów. Podstawowym założeniem transformaty Fouriera jest nieskończenie długo trwający (lub reprezentowany przez nieskończoną liczbę próbek) sygnał poddawany analizie widmowej. W praktyce to założenie nie może być zrealizowane i możliwe są dwa przypadki: Dodatkowo, dla sygnałów okresowo zmiennych, pojawia się problem ,,synchronizacji'' okna pomiarowego z okresem transformowanego sygnału. Jeżeli w oknie czasowym nie wystąpi całkowita wielokrotność okresów przebiegu badanego sygnału to widmo w takim wypadku ulegnie poszerzeniu (w stosunku do sygnału o okresie mieszczącym się całkowitą liczbę razy) i pojawi się ,,efekt przecieku'' (energia zawarta w jednej składowej częstotliwości przecieka do składowych sąsiadujących). Taki efekt jest szczególnie widoczny przy detekcji sygnałów o małej amplitudzie leżących blisko sygnału wysoko amplitudowego.
Sposobem na ograniczenie przecieku widma jest stosowanie okienkowania sygnału w celu zmniejszenia nieciągłości sygnału na krańcach obszaru wyznaczonego przez okno pomiarowe. Okienkowanie jest wykonaniem splotu na sygnale i funkcji zastosowanego okna. Dla okna prostokątnego uzyskujemy efekt ograniczenia analizy (dalej transformaty Fouriera) do czasu równego szerokości okna, inne okna np. Hanninga, exponencjalne, Kaisera-Bessela, itp. służą do zmniejszenia stopnia nieciągłości sygnału na jego końcach przez zastosowanie funkcji wagowych zmierzających w gładki sposób do zera. Działanie okna najlepiej obserwować po stronie widmowej. Zastosowanie okien widoczne jest tam w formie zmniejszania rozdzielczości częstotliwościowej (dla całkowitej liczby okresów analizowanego sygnału) i zmniejszeniem efektu przecieku widma (dla niecałkowitej liczby okresów analizowanego sygnału, w porównaniu do okna prostokątnego). Przeciek widma najlepiej obserwować przez porównanie zachowania się szerokości listka głównego i bocznych widma analizowanych sygnałów. Dla sygnałów przejściowych (rozpoczynają się i kończą amplitudami zerowymi w oknie pomiarowym oraz całkowicie się w nim mieszczą). Stosowanie okien prostokątnych powoduje utratę rozdzielczości częstotliwościowej i deformację kształtu sygnału na końcach.