DSP 101
M01 · L01
مقدمة

الإشارات من حولنا

كل شيء إشارة. كل صوت تسمعه، كل صورة تراها، كل رسالة ترسلها — كل ذلك يبدأ بـكمية تتغير مع الزمن.

01 / 13
DSP 101
M01 · L01
تعريف

ما هي الإشارة؟

الإشارة هي أي كمية تتغير مع الزمن أو المكان. تحمل معلومات — عن صوت، أو نبضة قلب، أو سعر سهم، أو درجة الحرارة. الإشارات في كل مكان، وتعلّم قراءتها هو الخطوة الأولى في معالجة الإشارات الرقمية.

02 / 13
DSP 101
M01 · L01
أمثلة

أمثلة على الإشارات

تظهر الإشارات في كل مجال من العلوم والحياة اليومية:

  • الموجات الصوتية — ضغط الهواء يتغير مع الزمن
  • نبضات القلب — نبضات كهربائية من القلب (ECG)
  • أسعار الأسهم — القيمة السوقية تتغير مع كل صفقة
  • الصور — السطوع يتغير عبر المكان (إشارة ثنائية الأبعاد)
03 / 13
DSP 101
M01 · L01
١٨٢٢

اكتشاف فورييه

أثبت جوزيف فورييه أن أي إشارة يمكن تحليلها إلى مجموع موجات جيبية. هذه الفكرة الوحيدة أصبحت أقوى أداة في معالجة الإشارات — الأساس الذي يُبنى عليه كل شيء.

الفكرة الجوهرية
إشارة معقدة = مجموع موجات جيبية بسيطة بترددات وسعات وأطوار مختلفة
04 / 13
DSP 101
M01 · L01
أساسيات

مستمرة مقابل متقطعة

العالم الفيزيائي ينتج إشارات تناظرية — منحنيات سلسة ومستمرة. لكن الحواسيب الرقمية تعمل بـعينات متقطعة — أرقام على فترات ثابتة. معالجة الإشارات الرقمية تربط بين هذين العالمين.

تناظرية
مستمرة
رقمية
متقطعة
05 / 13
DSP 101
M01 · L01
اللبنة الأساسية

الموجة الجيبية

الموجة الجيبية هي اللبنة الأساسية لجميع الإشارات. كل إشارة دورية يمكن التعبير عنها كتركيبة من موجات الجيب وجيب التمام.

معادلة الموجة الجيبية
x(t) = A\sin(2\pi ft + \varphi)
06 / 13
DSP 101
M01 · L01
خصائص

خصائص الإشارة

ثلاثة معاملات تحدد كل موجة جيبية:

  • السعة (A) — ارتفاع الموجة؛ قوتها أو شدتها
  • التردد (f) — سرعة تذبذبها؛ تُقاس بالهرتز (Hz)
  • الطور (φ) — أين في الدورة تبدأ الموجة؛ إزاحتها الزمنية
07 / 13
DSP 101
M01 · L01
الدافع

لماذا نعالج الإشارات؟

الإشارات الخام مشوشة وضخمة وصعبة التفسير. معالجتها تُطلق إمكاناتها الكاملة:

  • إزالة الضوضاء — تنقية الصوت، تحسين الصور
  • ضغط البيانات — MP3، JPEG، بث الفيديو
  • استخراج المعلومات — كشف اضطرابات القلب، التعرف على الكلام
  • التحويل — التنقل بين نطاق الزمن ونطاق التردد
08 / 13
DSP 101
M01 · L01
١٩٦٥

ثورة FFT

خوارزمية كولي-توكي قلّصت تحويل فورييه المتقطع من O(N²) إلى O(N log N) — مما جعل معالجة الإشارات في الزمن الحقيقي ممكنة على الحواسيب الرقمية لأول مرة.

الاختراق
تحويل فورييه السريع (FFT) — حوّل أداة نظرية إلى أداة عملية، ممكّنًا كل شيء من مشغلات MP3 إلى أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي
09 / 13
DSP 101
M01 · L01
اليوم

الإشارات في حياتك

معالجة الإشارات الرقمية غير مرئية لكنها في كل مكان. في كل مرة تستخدم التكنولوجيا، معالجة الإشارات تعمل:

بث الصوت — سبوتيفاي، البودكاست، المكالمات تستخدم الضغط والتصفية
التصوير الطبي — الرنين المغناطيسي والأشعة المقطعية تعيد بناء الصور من الإشارات
WiFi و5G — OFDM، تشكيل الحزمة، تصحيح الأخطاء في كل حزمة
الرادار والسونار — كشف الأجسام من أنماط الإشارات المنعكسة
10 / 13
DSP 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

ثلاثة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجَّل أو يُحفَظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

11 / 13
DSP 101
النقاط الرئيسية
أنماط

الأنماط الرئيسية

عبر جميع المجالات، تتشارك الإشارات خصائص مشتركة:

  • كل الإشارات تتحلل إلى مكونات أبسط (رؤية فورييه)
  • الزمن ↔ التردد — طريقتان متكاملتان لرؤية نفس الإشارة
  • الضوضاء عالمية — كل إشارة حقيقية تحتوي مكونات غير مرغوبة
  • أخذ العينات يربط العالمين — من التناظري إلى الرقمي والعكس
12 / 13
DSP 101
الخلاصة
ملخص

ماذا تعلمت

الإشارات هي كميات تتغير مع الزمن أو المكان. أظهر لنا فورييه أنها جميعًا يمكن تحليلها إلى موجات جيبية. الـFFT جعلها عملية. الآن معالجة الإشارات الرقمية تُشغّل كل شيء من سماعاتك إلى اتصالات الأقمار الصناعية.

13 / 13