หากเราทำการสังเกตุ 2 สัญญาณเราจะได้สัญญาณที่สาม สัญญาณที่สามนี้แสดงถึงอะไรเกี่ยวกับสัญญาณอินพุต?
หากเราทำการสังเกตุ 2 สัญญาณเราจะได้สัญญาณที่สาม สัญญาณที่สามนี้แสดงถึงอะไรเกี่ยวกับสัญญาณอินพุต?
คำตอบ:
ไม่มีความหมาย "ทางกายภาพ" ที่เฉพาะเจาะจงต่อการดำเนินการโน้มน้าวใจ การใช้หลักของการบิดในด้านวิศวกรรมเป็นในการอธิบายผลลัพธ์ของการเชิงเส้นเวลาคงที่ (LTI)ระบบ พฤติกรรมอินพุต - เอาท์พุตของระบบ LTI สามารถกำหนดได้ผ่านการตอบสนองแบบอิมพัลส์และเอาต์พุตของระบบ LTI สำหรับสัญญาณอินพุตใด ๆสามารถแสดงผลเป็นสังวัตนาของสัญญาณอินพุตด้วยการตอบสนองอิมพัลส์ของระบบ
กล่าวคือถ้าสัญญาณถูกนำไปใช้กับระบบ LTI พร้อมการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นดังนั้นสัญญาณเอาต์พุตคือ:h ( t )
อย่างที่ฉันพูดมีการตีความทางกายภาพไม่มากนัก แต่คุณสามารถนึกถึงการบิดอย่างมีคุณภาพว่า "การละเลง" พลังงานที่มีอยู่ในในบางเวลาขึ้นอยู่กับรูปร่างของการตอบสนองต่อแรงกระตุ้น . ในระดับวิศวกรรม (นักคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดจะไม่อนุมัติ) คุณสามารถรับข้อมูลเชิงลึกโดยดูโครงสร้างของอินทิเกรตและตัวเองให้ละเอียดยิ่งขึ้น คุณสามารถนึกถึงเอาต์พุตเป็นผลรวมของจำนวนอนันต์ของสำเนาของการตอบสนองแบบอิมพัลส์แต่ละค่าถูกเลื่อนโดยเวลาหน่วงเวลาที่แตกต่างกันเล็กน้อย ( ) และปรับขนาดตามค่าของสัญญาณอินพุตที่ค่าของที่สอดคล้องกับความล่าช้า:tau)h ( t ) y ( t ) τ t x ( τ )
การตีความแบบนี้คล้ายกับการใช้เวลาที่ไม่ต่อเนื่อง (กล่าวถึงในคำตอบของ Atul Ingle) เพื่อ จำกัด ช่วงเวลาตัวอย่างสั้น ๆ แบบไม่ จำกัด ซึ่งอีกครั้งไม่ได้ฟังทางคณิตศาสตร์อย่างสมบูรณ์ แต่ทำให้เป็นวิธีที่เข้าใจง่าย สำหรับระบบเวลาต่อเนื่อง
คำอธิบายที่ใช้งานง่ายมีประโยชน์อย่างยิ่งที่ทำงานได้ดีกับสัญญาณไม่ต่อเนื่องคือการคิดว่าการบิดเป็น "ผลรวมถ่วงน้ำหนักของเสียงสะท้อน" หรือ "ผลรวมถ่วงน้ำหนักของความทรงจำ"
สำหรับช่วงเวลาที่สมมติว่าสัญญาณไปยังระบบ LTI เนื่องกับฟังก์ชั่นการถ่ายโอนเป็นพื้นที่สามเหลี่ยมปากแม่น้ำอิมพัล(NK) การคือ นี่เป็นเพียงเสียงสะท้อน (หรือหน่วยความจำ) ของฟังก์ชั่นการถ่ายโอนที่มีความล่าช้าของหน่วย kδ ( n - k ) y ( n )
ตอนนี้ให้คิดถึงสัญญาณอินพุตโดยพลการเป็นผลรวมของฟังก์ชั่นถ่วงน้ำหนักจากนั้นผลลัพธ์คือผลรวมถ่วงน้ำหนักของเวอร์ชันล่าช้าของ h (n)δ
ตัวอย่างเช่นถ้าแล้วเขียน(n-2)
เอาต์พุตระบบคือผลรวมของ echoes ,และมีน้ำหนักที่เหมาะสม 1, 2 และ 3 ตามลำดับ
ดังนั้น(n-2)
วิธีที่เข้าใจง่ายที่เข้าใจได้ง่ายคือการดูผลลัพธ์ของการสนทนาด้วยแหล่งข้อมูล
ตัวอย่างเช่นการสังวัตนา 2 มิติของจุดที่มีเลนส์ที่ไม่สมบูรณ์ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสร้างภาพนี้:
ทีนี้ลองคิดดูว่าเกิดอะไรขึ้นถ้ามีดาวสองดวง (หรือมากกว่า) ในภาพ: คุณได้รูปแบบนี้สองครั้ง (หรือมากกว่า) โดยมีศูนย์กลางที่ดาวแต่ละดวง ความส่องสว่างของลวดลายนั้นสัมพันธ์กับความส่องสว่างของดาวฤกษ์ (โปรดทราบว่าดาวฤกษ์นั้นเป็นแหล่งกำเนิดของจุดเสมอ)
ลวดลายเหล่านี้นั้นเป็นการคูณของแหล่งกำเนิดที่มีรูปแบบที่ซับซ้อนพร้อมกับผลลัพธ์ที่เก็บไว้ที่พิกเซลเพื่อให้มันทำซ้ำรูปแบบเมื่อดูผลลัพธ์ที่ได้อย่างครบถ้วน
วิธีส่วนตัวของฉันในการแสดงอัลกอริธึมการแปลงภาพคือการวนซ้ำในทุกพิกเซลของภาพต้นฉบับ ในแต่ละพิกเซลคุณคูณด้วยค่าของรูปแบบที่ซับซ้อนและคุณเก็บผลลัพธ์ในพิกเซลที่ตำแหน่งสัมพัทธ์สอดคล้องกับรูปแบบ ทำเช่นนั้นกับทุกพิกเซล (และผลรวมในทุกพิกเซล) และคุณจะได้รับผลลัพธ์
ลองนึกถึงสิ่งนี้ ... ลองนึกภาพกลองที่คุณกำลังเต้นซ้ำ ๆ เพื่อฟังเพลงใช่ไหม? ไม้ตีกลองของคุณจะตกลงสู่เมมเบรนเป็นครั้งแรกเนื่องจากแรงกระแทกที่มันจะสั่นเมื่อคุณกระทบกับมันเป็นครั้งที่สองการสั่นสะเทือนเนื่องจากการกระแทกครั้งแรกได้สลายตัวไปบ้าง ดังนั้นเสียงที่คุณจะได้ยินคือเสียงเต้นและผลรวมของการตอบสนองที่สลายตัวจากผลกระทบก่อนหน้า ดังนั้นหากเป็นแรงกระแทกในขณะที่ดังนั้นผลกระทบจะเป็นเวลาของForce Impactk x
ซึ่งเป็น
ในกรณีที่มีผลกระทบเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
และคุณกำลังได้ยินเสียง @จากนั้นเวลาที่ผ่านไปจะเป็นสมมติว่าเมมเบรนของดรัมนั้นมีเอฟเฟกต์การสลายตัวซึ่งนิยามโดยฟังก์ชั่นโดยที่เป็นเวลาที่ผ่านไปในกรณีดังนั้น การตอบสนองของผลกระทบที่ @จะ(tk) ดังนั้นผลของที่เวลา t จะคูณของทั้งสองคือxt - k h ( u ) u t - k k h ( t - k ) x ( k ) d k x ( k ) h ( t - k ) d k
ดังนั้นผลกระทบโดยรวมของเพลงที่เราได้ยินจะเป็นผลรวมของผลกระทบทั้งหมด นั่นก็เช่นกันจากลบอนันต์จนถึงบวกอนันต์ ซึ่งเป็นสิ่งที่รู้กันว่าเป็นการโน้มน้าวใจ
นอกจากนี้คุณยังสามารถนึกถึงการบิด / การทำให้ราบเรียบของสัญญาณหนึ่งโดยอีกสัญญาณหนึ่ง หากคุณมีสัญญาณที่มีพัลส์และอีกอันหนึ่งบอกว่าเป็นพัลส์สแควร์เดี่ยวผลลัพท์จะทำให้พัลส์ที่สเมียร์หรือสมูทออกมาราบเรียบ
อีกตัวอย่างหนึ่งคือพัลส์สี่เหลี่ยมจตุรัสสองอันที่ออกมาเป็นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูแบบแบน
หากคุณถ่ายภาพด้วยกล้องที่มีการปรับโฟกัสเลนส์ผลลัพธ์ที่ได้คือความคมชัดของภาพที่โฟกัสพร้อมฟังก์ชั่นกระจายจุดของการเบลอ
การแจกแจงความน่าจะเป็นของผลรวมของลูกเต๋าคู่หนึ่งคือการแจกแจงความน่าจะเป็นของลูกเต๋าแต่ละลูก
การคูณแบบยาวคือการโน้มน้าวใจหากคุณไม่พกจากหลักหนึ่งไปยังอีก และถ้าคุณพลิกหนึ่งในตัวเลข {2, 3, 7} convolved ด้วย {9, 4} คือ {8, 30, 55, 63}
2 3 7
X 4 9
---------------
18 27 63
8 12 28
---------------
8 30 55 63
(คุณสามารถคูณการคูณด้วยการดำเนินการ "6" จาก 63 เป็น 55 และอื่น ๆ )
ในสัญญาณและระบบมักใช้ Convolution ร่วมกับสัญญาณอินพุทและการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นเพื่อรับสัญญาณเอาต์พุต (สัญญาณที่สาม) ง่ายกว่าที่จะเห็นการบิดเนื่องจาก "ผลรวมถ่วงน้ำหนักของอินพุตที่ผ่านมา" เพราะสัญญาณที่ผ่านมามีผลต่อเอาต์พุตปัจจุบัน
ฉันไม่แน่ใจว่านี่เป็นคำตอบที่คุณต้องการหรือไม่ แต่ฉันเพิ่งสร้างวิดีโอขึ้นมาเมื่อไม่นานมานี้เพราะมันทำให้ฉันรำคาญเป็นเวลานาน https://www.youtube.com/watch?v=1Y8wHa3fCKs&t=14s นี่เป็นวิดีโอสั้น ๆ โปรดขอโทษด้วยภาษาอังกฤษของฉัน
อีกวิธีในการดูการโน้มน้าวใจคือพิจารณาว่าคุณมีสองสิ่ง:
การบิดของข้อมูลที่มี (สมมาตรของกระจก) รูปแบบเป็นปริมาณอื่นที่ประเมิน - รู้แบบ - มันมีแนวโน้มว่ามันจะอยู่ที่แต่ละตำแหน่งภายในข้อมูล
ในทางเทคนิคในทุกตำแหน่งปริมาณนี้เป็นสหสัมพันธ์ (นี่คือกระจกของรูปแบบ) และดังนั้นจึงวัดความน่าจะเป็นบันทึกภายใต้สมมติฐานทั่วไปบางอย่าง (เสียงเสียนเสียนอิสระ) การบิดช่วยให้สามารถคำนวณได้ในแต่ละตำแหน่ง (ในอวกาศ, เวลา ... ) ในแบบคู่ขนาน
บิดเป็นส่วนประกอบสำคัญที่แสดงออกถึงจำนวนเงินของการทับซ้อนของหนึ่งฟังก์ชั่น (พูดด้วย ) ในขณะที่มันขยับมากกว่าฟังก์ชั่นอื่น (พูด ) ซึ่งฉf g ∗ f
ความหมายทางกายภาพคือสัญญาณที่ส่งผ่านระบบ LTI! Convolution ถูกกำหนดเป็นฟลิป (หนึ่งในสัญญาณ), shift, multiply และ sum ฉันจะอธิบายสัญชาตญาณของฉันเกี่ยวกับแต่ละ
1. ทำไมเราพลิกสัญญาณใดสัญญาณหนึ่งในรูปแบบสังวัตนามันหมายความว่าอะไร?
เพราะจุดสุดท้ายในการเป็นตัวแทนของสัญญาณอินพุตที่แท้จริงคือจุดแรกที่เข้าสู่ระบบ (สังเกตเห็นแกนเวลา) Convolution ถูกกำหนดสำหรับระบบ Linear-Timer Invariant มันเกี่ยวข้องกับเวลาและวิธีที่เรานำเสนอเป็นคณิตศาสตร์ มีสัญญาณสองสัญญาณในการแปลงสัญญาณหนึ่งสัญญาณแทนสัญญาณอินพุตและอีกหนึ่งสัญญาณแสดงถึงการตอบสนองของระบบ ดังนั้นคำถามแรกที่นี่คือสัญญาณของการตอบสนองของระบบคืออะไร? การตอบสนองของระบบคือการส่งออกของระบบในเวลาที่กำหนดให้t
กับอินพุตที่มีองค์ประกอบที่ไม่เป็นศูนย์เพียงหนึ่งในเวลาที่กำหนดt
(สัญญาณแรงกระตุ้นซึ่งถูกเลื่อนโดยt
)
2. ทำไมสัญญาณถูกคูณทวีคูณ
อีกครั้งให้ดูที่คำนิยามของสัญญาณของการตอบสนองของระบบ เช่นกล่าวว่ามันเป็นสัญญาณที่จะเกิดขึ้นผ่านการขยับฟังก์ชั่นแรงกระตุ้นโดยการและวางแผนการส่งออกสำหรับแต่ละเหล่านี้t
t's
เราสามารถจินตนาการสัญญาณอินพุตว่าเป็นผลรวมของฟังก์ชั่นอิมพัลส์ที่มีแอมพลิจูด (สเกล) และเฟสที่แตกต่างกัน ตกลงดังนั้นการตอบสนองของระบบต่อสัญญาณอินพุตในเวลาที่กำหนดคือการตอบสนองสัญญาณที่คูณด้วย (หรือขยายโดย) ความกว้างของอินพุตในเวลาที่กำหนด
3. การขยับหมายถึงอะไร
เมื่อกล่าวถึงสิ่งเหล่านี้ (1 & 2) การขยับจะดำเนินการเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ของระบบสำหรับจุดสัญญาณใด ๆ ในเวลาt
เดียวกัน
ฉันหวังว่ามันจะช่วยให้คุณคน!
"มุมมองของระบบ" ที่ยาวขึ้นจะเป็นดังนี้: คิดถึงวิสัยทัศน์ในอุดมคติ ( Platonist ) ของจุดหนึ่ง หัวของหมุดบางมากบางแห่งในพื้นที่ว่างเปล่า คุณสามารถทำให้เป็นนามธรรมได้เช่น Dirac (ไม่ต่อเนื่องหรือต่อเนื่อง)
มองจากที่ไกล ๆ หรือเหมือนคนสายตาสั้น (เหมือนฉัน) มันจะเบลอ ทีนี้ลองนึกดูว่าประเด็นกำลังมองคุณอยู่เช่นกัน จากจุด "มุมมอง" คุณสามารถเป็นเอกพจน์ได้เช่นกัน จุดนั้นสามารถมองเห็นได้ในระยะสั้นเช่นกันและสื่อกลางระหว่างคุณทั้งสอง (คุณเป็นเอกพจน์และประเด็น) อาจไม่โปร่งใส
ดังนั้นบิดเป็นเหมือนสะพานข้ามน้ำทุกข์ ฉันไม่เคยคิดว่าฉันจะพูดถึงSimon และ Garfunkel ได้ที่นี่ ปรากฏการณ์สองเหตุการณ์ที่พยายามจะยึดซึ่งกันและกัน ผลที่ได้คือความเบลอของภาพเบลอของอีกภาพหนึ่งแบบสมมาตร พร่าเลือนไม่จำเป็นต้องเหมือนกัน การเบลอที่มีสายตาสั้นของคุณรวมกันอย่างสม่ำเสมอกับความคลุมเครือของวัตถุ ความสมมาตรเป็นเช่นนั้นหากความเลือนของวัตถุกลายเป็นความบกพร่องทางสายตาของคุณและในทางกลับกันความเบลอโดยรวมยังคงเหมือนเดิม หากหนึ่งในนั้นเหมาะสมที่สุดอีกอันหนึ่งจะไม่ถูกแตะต้อง หากคุณสามารถมองเห็นได้อย่างสมบูรณ์แบบคุณจะเห็นความเบลอของวัตถุที่แน่นอน หากวัตถุนั้นเป็นจุดที่สมบูรณ์แบบเราจะวัดระยะสายตาสั้นของคุณได้อย่างแม่นยำ
คุณสามารถตรวจสอบแต่ทำไม? คณิตศาสตร์ที่ใช้งานง่าย: Convolution
วิธีที่คุณได้ยินเสียงในสภาพแวดล้อมที่กำหนด (ห้อง, พื้นที่เปิดโล่งและอื่น ๆ ) เป็นสัญญาณเสียงที่มีการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นของสภาพแวดล้อมนั้น
ในกรณีนี้การตอบสนองต่อแรงกระตุ้นแสดงถึงลักษณะของสภาพแวดล้อมเช่นการสะท้อนเสียงความล่าช้าและความเร็วของเสียงซึ่งแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ
หากต้องการใช้คำตอบใหม่อีกครั้ง:
สำหรับการประมวลผลสัญญาณมันคือผลรวมถ่วงน้ำหนักของอดีตจนถึงปัจจุบัน โดยทั่วไปคำหนึ่งคือประวัติแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตไปยังตัวกรองและอีกคำหนึ่งคือตัวกรองหรือบางตัวที่มี "หน่วยความจำ" แน่นอนในการประมวลผลวิดีโอพิกเซลที่อยู่ติดกันทั้งหมดใช้แทน "อดีต"
สำหรับความน่าจะเป็นเป็นความน่าจะเป็นที่ข้ามของกิจกรรมที่กำหนดกิจกรรมอื่น จำนวนวิธีที่จะได้รับ 7 ในการเล่นลูกเต๋าชนิดหนึ่งคือโอกาสที่จะได้รับ: 6 และ 1, 3 และ 4, 2 และ 5 คือผลรวมของความน่าจะเป็น P (2) คูณด้วยความน่าจะเป็น P (7-2): P ( 7-2) P (2) + P (7-1) * P (1) + .....
Convolution เป็นวิธีการทางคณิตศาสตร์ของการรวมสัญญาณสองสัญญาณเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสัญญาณที่สาม มันเป็นหนึ่งในเทคนิคที่สำคัญที่สุดใน DSP ... ทำไม? เนื่องจากใช้การดำเนินการทางคณิตศาสตร์นี้คุณสามารถแยกการตอบสนองของระบบได้ หากคุณไม่ทราบว่าทำไมตอบสนองของระบบแรงกระตุ้นเป็นสิ่งสำคัญอ่านเกี่ยวกับมันในhttp://www.dspguide.com/ch6.htm การใช้กลยุทธ์ของการสลายตัวของแรงกระตุ้นระบบจะอธิบายโดยสัญญาณที่เรียกว่าการตอบสนองต่อแรงกระตุ้น บิดเป็นสิ่งสำคัญเพราะมันเกี่ยวข้องสามสัญญาณที่น่าสนใจ: สัญญาณอินพุตสัญญาณออกและกระตุ้นการตอบสนอง มันคือการดำเนินการทางคณิตศาสตร์อย่างเป็นทางการเช่นเดียวกับการคูณการเพิ่มและการรวม นอกจากนี้ใช้เวลาสองตัวเลขและสร้างหมายเลขที่สามในขณะที่บิดจะใช้เวลาสองสัญญาณและผลิตหนึ่งในสามของสัญญาณ ในระบบเชิงเส้นการสนทนาจะใช้เพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณที่น่าสนใจสามสัญญาณ: สัญญาณอินพุตการตอบสนองต่อแรงกระตุ้นและสัญญาณเอาต์พุต (จาก Steven W. Smith) อีกครั้งนี้เป็นอย่างสูงผูกพันกับแนวคิดของการตอบสนองแรงกระตุ้นที่คุณต้องอ่านเกี่ยวกับเรื่องนี้
แรงกระตุ้นทำให้เกิดลำดับเอาต์พุตซึ่งบันทึกการเปลี่ยนแปลงของระบบ (ในอนาคต) ด้วยการพลิกไปตามการตอบสนองแบบอิมพัลส์เราจะใช้มันเพื่อคำนวณผลลัพธ์จากชุดค่าผสมถ่วงน้ำหนักของค่าอินพุตก่อนหน้านี้ทั้งหมด นี่เป็นคู่ที่น่าทึ่ง
กล่าวง่ายๆว่าหมายถึงการถ่ายโอนข้อมูลจากโดเมนหนึ่งไปยังอีกโดเมนที่เราพบว่าทำงานได้ง่ายขึ้น ความเชื่อมั่นนั้นเชื่อมโยงกับการแปลงแบบ Laplace และบางครั้งการทำงานในโดเมนของเราก็ง่ายขึ้นซึ่งเราสามารถเพิ่มความถี่พื้นฐานได้ และในขณะที่การแปลงเลซเปซเป็นแบบหนึ่งต่อหนึ่งฟังก์ชั่นเรามักจะไม่ทำให้อินพุตเสียหาย ก่อนที่จะพยายามเข้าใจว่าทฤษฎีบททั่วไปของการโน้มน้าวใจนั้นมีความสำคัญทางกายภาพอย่างไรเราควรเริ่มต้นที่โดเมนความถี่แทน การเพิ่มและการคูณสเกลาตามกฎเดียวกันกับการแปลง Laplace เป็นตัวดำเนินการเชิงเส้น c1.Lap (f (x) + c2.Lap g (x) = Lap (c1.f (x) + c2.g (x)) แต่ Lap f (x). Lap g (x) คืออะไร สิ่งที่กำหนดทฤษฎีบทการโน้มน้าวใจ