O processamento de sinais é a análise, interpretação e manipulação de sinais. Os sinais de interesse incluem som, imagens, sinais biológicos como ECG, sinais de radar, e muitos outros.
O processamento de tais sinais inclui armazenamento e reconstrução, separação de informações do ruído (por exemplo, identificação da aeronave por radar), compressão (por exemplo, compressão de imagem) e extração de características (por exemplo, conversão de texto em fala).
Para sinais analógicos, o processamento de sinais pode envolver a amplificação e filtragem de sinais de áudio para equipamentos de áudio ou a modulação e desmodulação de sinais para telecomunicação. Para sinais digitais, o processamento de sinais pode envolver a compressão, a verificação de erros e a detecção de erros de sinais digitais.
Quando os sinais são processados, a estatística é utilizada porque é essencial conhecer uma distribuição de dados e representar os dados por fórmulas numéricas. Em outras palavras, para estudar o processamento de sinais, é exigido estudar estatísticas (como a teoria do erro, a média aritmética, a probabilidade, uma variável estocástica, a precisão e o desenho detalhado, etc.).
Na maioria dos casos, os sinais são regulares, pois são adquiridos de instrumentos elétricos como o telêmetro, ou equipamentos de comunicação, etc. Mas também há muitos sinais irregulares ocorridos acidentalmente que tornam difícil encontrar fórmulas que se encaixem exatamente. Aqui, a irregularidade significa que é difícil prever o resultado que ainda não ocorreu. Quando sinais irregulares são adquiridos, o fóton é necessário, portanto é medido e calculado.