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  • 1 # 使用者5048176600138

    卷積這個東東是“訊號與系統”中論述系統對輸入訊號的響應而提出的。因為是對模擬訊號論述的,所以常常帶有繁瑣的算術推導,很簡單的問題的本質常常就被一大堆公式淹沒了,那麼卷積究竟物理意義怎麼樣呢?

    卷積表示為

    y(n) = x(n)*h(n)

    使用離散數列來理解卷積會更形象一點,我們把y(n)的序列表示成

    y(0),y(1),y(2) and so on;

    這是系統響應出來的訊號。

    同理,x(n)的對應時刻的序列為x(0),x(1),x(2)...and so on;

    其實我們如果沒有學過訊號與系統,就常識來講,系統的響應不僅與當前時刻系統的輸入有關,也跟之前若干時刻的輸入有關,因為我們可以理解為這是之前時刻的輸入訊號經過一種過程(這種過程可以是遞減,削弱,或其他)對現在時刻系統輸出的影響,那麼顯然,我們計算系統輸出時就必須考慮現在時刻的訊號輸入的響應以及之前若干時刻訊號輸入的響應之“殘留”影響的一個疊加效果。

    假設0時刻系統響應為y(0),若其在1時刻時,此種響應未改變,則1時刻的響應就變成了y(0)+y(1),叫序列的累加和(與序列的和不一樣)。但常常系統中不是這樣的,因為0時刻的響應不太可能在1時刻仍舊未變化,那麼怎麼表述這種變化呢,就透過h(t)這個響應函式與x(0)相乘來表述,表述為x(m)×h(m-n),具體表達式不用多管,只要記著有大概這種關係,引入這個函式就能夠表述y(0)在1時刻究竟削弱了多少,然後削弱後的值才是y(0)在1時刻的真實值,再透過累加和運算,才得到真實的系統響應。

    再拓展點,某時刻的系統響應往往不一定是由當前時刻t和前一時刻t-1這兩個響應決定的,也可能是再加上t-2時刻,t-3時刻,t-4時刻,等等,那麼怎麼約束這個範圍呢,就是透過對h(n)這個函式在表示式中變化後的h(m-n)中的m的範圍來約束的。即說白了,就是當前時刻的系統響應與多少個之前時刻的響應的“殘留影響”有關。

    當考慮這些因素後,就可以描述成一個系統響應了,而這些因素透過一個表示式(卷積)即描述出來不得不說是數學的巧妙和迷人之處了。

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