Signal

Das Modell eines Signals ist die reelle Funktion, die jedem Punkt der reellen Achse als Zeitstrahl einen reellen Wert zuweist. Möchte man auch räumliche Aspekte oder Variationen in weiteren Parametern in den Signalbegriff einbeziehen, wie es in der digitalen Bildbearbeitung geschieht, so modelliert man das Signal als Funktion mit dem linearen Raum ℝ^d oder einer Teilmenge davon als Definitionsbereich. Den Fall d = 1 assoziiert man mit zeitabhängigen Signalen, den Fall d = 2 mit ortsabhängigen Signalen.

Die Zielmenge muss ebenfalls nicht auf eine Dimension eingeschränkt zu bleiben. Verfolgt man die Entwicklung mehrerer Größen gleichzeitig, so bildet das N-Tupel der Messwerte einen Punkt in einem linearen Raum ℝ^N.

Ist der Definitionsbereich diskret, besteht er also aus isolierten Punkten, so nennt man das Signal ebenfalls diskret. Für die Signaltheorie relevant sind dabei endliche Mengen und reguläre Gitter im ℝ^d, wie z. B. die Menge ℤ^d oder skalierte Varianten davon. (Jedes reguläre Gitter im ℝ^d ist gegeben durch einen Aufpunkt O, meist der Nullpunkt, und eine Basis, meist eine skalierte Instanz der kanonischen Basis.)

Ist zusätzlich zum diskreten Definitionsbereich der Wertevorrat eine endliche Menge, z. B. eine endliche Teilmenge des ℝ^N, so nennt man das Signal digital, denn die endlich vielen Elemente können durch Bitfolgen aus {0,1}^M für ein genügend großes M aufgezählt werden. Ein elementares digitales Signal ist eine Funktion auf einem Gitter, die in die Menge {0,1} bzw. die der Wahrheitswerte {wahr, falsch} oder die der Zustände {an, aus} abbildet. Über Tupel, d. h. Bitfolgen, von elementaren digitalen Signalen kann jede Form von digitalen Daten kodiert werden.

Im Verkehrswesen ist das Signal ein für den Verkehrsteilnehmer an der Strecke aufgestelltes Zeichen, das Regeln für die Benutzung des Verkehrsweges definiert, also z. B. Aussagen über Befahrbarkeit und Höchstgeschwindigkeit eines bestimmten Streckenabschnitts trifft. Man unterscheidet folgende Signale:

• bei der Eisenbahn für ortsfeste oder bewegliche meist fernbediente Formzeichen (Formsignal), fernbediente oder automatisch anzeigende Lichtzeichen (Lichtsignal) oder Hand- und Schallzeichen als Rangiersignale
• Ampel (in Deutschland Lichtsignalanlage) im Straßenverkehr (Lichtsignal, ohne Ton)
• Tonsignal an Bedarfsampeln für Fußgänger
• Signale nach der BOStrab (Lichtsignal ohne Ton)
• i. w. S. Sondersignale von Fahrzeugen mit Wegerecht (Licht- und Akustiksignal)

Für die Übertragung eines (elektrischen) Tonsignals im Sinne der Tontechnik hat der Lautsprecher weltweite Verbreitung gefunden. Mehrere Tonsignale lassen sich ggf. als Akkord (unterschiedliche Signale gleichzeitig) oder als Melodie (Abfolge von Signalen) wahrnehmen. Quellen für Tonsignale sind: Mikrofon mit Verstärker, Musikinstrument, Tonwiedergabegeräte (z. B. CD-Spieler, Plattenspieler etc.), Synthesizer (z. B. Soundkarte).

Als Messsignal bezeichnet man eine physikalische Größe, die der zu messenden Größe eindeutig zugeordnet ist[1]. Das Messsignal ist in der Regel zeitlich veränderlich. Im Zusammenhang mit Messeinrichtungen unterscheidet man zwischen Eingangs- und Ausgangssignal. Das Ausgangssignal kann eine Anzeige sein oder ein vorzugsweise elektrisches Signal in Form eines Analog- oder Digitalsignals.

Beispiel: Wenn die Frequenz einer akustischen Schwingung zu messen ist, wird das Messsignal eine elektrische Wechselspannung sein.

In der Informationstechnik bezeichnet man zwei unterschiedliche Dinge als Signal:

• eine kurze, vordefinierte Nachricht an ein Computerprogramm
• eine Funktion einer Klasse, die keinen Funktionsrumpf hat und mit einem Slot verbunden werden kann, siehe Signal-Slot-Konzept.

Einweiser für Fahrzeuge bei der Operation Red Ball Express

Im Militärwesen verwendet man Signale, um freundlichen oder feindlichen Truppen Informationen zukommen zu lassen; siehe auch: Erkennungssignal, Signalmittel, Flaggensignal, Schamade.

An Flughäfen werden sogenannte Marshaller (Einwinker) eingesetzt, um Flugzeuge zu ihren gekennzeichneten Parkpositionen (englisch parking spots) zu lotsen. Eine verbale Kommunikation zwischen Marshaller und Pilot ist dagegen gewöhnlich nicht möglich. Daher muss die Verständigung mit den Piloten durch standardisierte Einwinkzeichen (Leuchtstäbe) erfolgen.

Im frühen 19. Jahrhundert wurde optisch telegrafiert, d. h. die Information wurde durch die Stellung von Telegrafenarmen übertragen.

Als Notsignal oder Warnsignal werden im Gebirge oder auf See Signalraketen verwendet, aber auch der Morse-Code für SOS „kurz-kurz-kurz-lang-lang-lang-kurz-kurz-kurz“.

Signalwesten werden in verschiedenen Berufsbereichen getragen, um Fußgänger in besonderen Situationen deutlich sichtbar zu machen: am Flughafen oder am Hafen, in Baustellen oder bei einer Panne am Fahrzeug.

Signale für die Wahrnehmung durch den Menschen sind so beschaffen, dass einer der Sinne des Menschen diese wahrnehmen kann, beispielsweise als Signalfarbe oder Klingelton. Sie können einen bestimmten Zweck haben, z. B. als Warnsignal oder eine Information enthalten wie z. B. über die „freie Fahrt“ an einer grün leuchtenden Verkehrsampel.

In diesem Sinne werden in der Schweiz die Verkehrszeichen als Strassensignale bezeichnet.

Signale für die Wahrnehmung durch den Menschen können im Ursprung elektrotechnisch, chemischen oder körpersprachliche generiert sein. z. B. bei einer Geste.

Auch im Umgang zwischen Mensch und Tier sind Signale üblich (vgl. Dressur), so zum Beispiel bei Hund oder Pferd. Hierbei müssen die Schritte des Signalerkennens, der Signalauswertung und einer entsprechend antrainierten Reaktion vorher geübt werden.

Ein politisches Signal ist eine Handlung, von deren Vorbild- und anderer Wirkung oder deren kulturell implizierten Bedeutungen eine Beeinflussung der Akteure eines politischen Systems erwartet wird.

In Lebewesen findet die Signalübertragung hauptsächlich durch Botenstoffe und elektrische Ladungen (Nervenzellen) statt. Auf „Signalfälschung“ beruht das Phänomen der Mimikry.