Свёртка сигнала. Что это?

dirty_shadow

New Member
9 Дек 2005
16
0
0
40
Минск
Посетить сайт
Граждане! Объясните простому сельскому парню, что такое Свёртка Сигнала.
На сколько я понял из одной умной книги, у нас есть два сигнала x(m) и y(m). Получаем после преобразования Фурье последовательности коэффициентов Cx(k) и Cy(k), соответственно. Далее перемножаем полученные коэффициенты и получаем: Cz(k)=Cx(k)*Cy(k) - т.е. непосредственно процесс свёртки.
Так вот, какой физический смысл несёт в себе это перемножение? Что это всё означает для реальных сигналов?

(Топик, наверное, к теме раздела отношение имеет слабое, но всё же...)
 
Свёртка = конволюция.
По такому принципу работают конволюционные реверы.
Есть сигнал сухой и есть импульс (щелчок, выстрел.. записанный в помещении где ты бы хотел слышать твой сухой сигнал, например в большом зале).Что бы сухой сигнал звучал как будто он был записан в том помещении надо сделать между ними свёртку.
Это не лёгкая операция для компа если на прямую делать, а так как преоб. Фурье можно сделать быстрее, то переводят сначала в частотное пространство с помощью Фурье, там перемножают и делают обратное преоб. Фурье.
z(t) = x(t) conv y(t) =invF( X(f)*Y(f) )
 
  • Like
Реакции: danik83
<div class='quotetop'>QUOTE(\"dirty_shadow\")</div>
непосредственно процесс свёртки.[/b]
не имеет прямого отношения к разложению в ряд Фурье, а определяется совсем иначе и производится по определению не в спектральной области, а временной. Тем не менее есть теорема, которая утверждает что операция свёртки во временной области эквивалентна умножению в спектральной и наоборот.
Сама по себе свёртка - линейная (в математическом смысле) операция. Её смысл (грубо) заключается в следующем: имея реакцию некой линейной системы на импульс, можно с помощью свёртки получить вычислить реакцию такой системы на весь сигнал. Идеальный пример - импульсные реверчики - ты подаёшь ему на вход отклик системы (реакцию какого-то помещения на произведённый достаточно короткий сигнал - единичный импульс. Единичный означает, что амплитуда этого импльуса является нормой. Т.е. грубо говоря его амплитуда = 1, а импульсы с остальной амплитудой задаются коэффициентами: 0.1, 0.3 и т д для более тихих; 1.3, 1.5 - для более громких), а он вычисляет как в этом же зале звучала бы твоя песенка.
Ну а работает это всё очень просто: твой цифровой сигнал во времени представляет собой фиксированный набор отсчётов (сэмплов). Каждый такой отсчёт представляет из себя импульс с определённым значением амплитуды. Приводя это значение к указанной выше норме. Ты можешь получить реакцю нужной системы на каждый такой импульс. Ну например, вспомни импульс ревера - затухающий такой хвостик. Вот для каждого отсчёта твоего сигнала построится такой хвостик. Только чем больше ("громче") этот отсчёт, тем сильнее ("громче") хвостик и наоборот. Ну а дальше все эти хвостики подставляются вместо исходных отсчётов - там где они накладываются друг на друга - происходит их сложение.
Математически это всё записать гораздо проще:
выходной сигнал - y[n], где n - номер каждого отсчёта сигнала
входной сигнал - x[n],
реакция на импульс (называется обычно имплуьсный отклик, Impulse Response) - h[k], k - номер каждого отсчёта отклика
сумму по k буду обозначать не сигмой, а просто буквой Е, так как увы тут таких буков неть.
y[n]=E(x[n-k],h[k]) - собственно формула свёртки сигнала x с откликом h.

Еси что-то непонятно - спрашивай, но лучше почитай учебник по DSP.
 
  • Like
Реакции: danik83 и PianoIst
Из слов Эллечки, я понял что можно просто одит импульс-клик пустить и ненадо свип прогонять, эффект будет тот же, ток соотношение сигнал/шум меньше... так?
 
<div class='quotetop'>QUOTE(\"dirty_shadow\")</div>
Далее перемножаем полученные коэффициенты и получаем: Cz(k)=Cx(k)*Cy(k) - т.е. непосредственно процесс свёртки.
Так вот, какой физический смысл несёт в себе это перемножение? Что это всё означает для реальных сигналов?[/b]
Перемножение спектров означает, что спектр входного сигнала домножается на частотную характеристику системы, через которую этот сигнал пропускают. Т.е. свертка вносит изменения (или, если угодно, искажения) в соотношения амплитуд и фаз сигнала.
 
программа от Дирак Акустик Инжиниринг, применявшаяся для промера и расчета акустики помещений, как раз одиночными "выстрелами" по помещению и "стреляла", а на основании анализа полученой свертки и производились расчеты :)
 
Из слов Эллечки, я понял что можно просто одит импульс-клик пустить и ненадо свип прогонять, эффект будет тот же, ток соотношение сигнал/шум меньше... так?


Для полностью цифрового тракта разницы уже не будет?
 
Да, если нет проблемы с шумом и ошибками квантования, то этот вариант даже предпочтительнее, т.к. деконволюция плавающего синуса вносит искажения на границах частотного диапазона и достаточно чувствительна к нелинейности тракта.
 
<div class='quotetop'>QUOTE(\"Alexey Lukin\")</div>
Т.е. свертка вносит изменения (или, если угодно, искажения) в соотношения амплитуд и фаз сигнала.[/b]
Дополню, что в процессе конволюции в частотной области происходит перемножение амплитуд и суммирование фаз соответствующих сигналов.
 
Мне одному кажется что я тупой, после прочтения данного топика? :gigi:
 
Я подумываю, сделать импульс одного подъезда(уж больно хорошо звучит), но меня наврятли поймут жильцы этого дома, если я пущу свип. Имеет ли смысл пустить одиночный импульс на монитор, или это будет на много хуже как для полученного импульса так и для самой акустической системы, через которую буду пропускать сигнал.
 
Издай любой резкий хлопок и не парься. Очень большое число импульсов из коммерческих библиотек представляют собой банальную запись выстрела из стартового пистолета или щелчок электрического разряда и последующей за этим звуком реверберации.
 
эх, а я б своим свип пустил...:smile: , кстати если моники мощные, импульс тоже не даст им расслабиться...
 
<div class='quotetop'>QUOTE(\"Nayward\")</div>
Мне одному кажется что я тупой, после прочтения данного топика? [/b]

Я тоже почувствовал себя неполноценным. :biglaugh: Хотя в принципе это не космическая наука и всё довольно таки просто.
 
Я тоже почувствовал себя неполноценным. :biglaugh: Хотя в принципе это не космическая наука и всё довольно таки просто.[/QUOTEАбсолютно с тобой согласен. Хотя мало что в этом поинмаю ( в смысле теории)
 
Audience
5df56a0ac209b65e598693c2eec83468.png


вот так это записывается.
Это значит один сигнал стоит на месте, а другой перевёрнутый вокруг вертикальной оси, двигается слева на право и при этом когда сигналы накладываются они перемножаются и складываются. И эта сумма и есть значение конволюции на каждом шаге.

В интегральной формуле вместо сложения есть интеграл (площадь)
convrect.gif


Зелёный сигнал это и есть результат свёртки. видно что когда синий сигнал входит в красный то площадь под сигналами увеличивается (зелёный сигнал). когда синий полностью внутри красного площадь не меняется (как и зелёный сигнал)
 
<div class='quotetop'>QUOTE(\"Audience\")</div>
Словами можно описать что делается?[/b]
Словами это описывается очень просто: каждый отсчет выходного сигнала равен взвешенной сумме нескольких окружающих отсчетов входного сигнала. Веса задаются ядром свертки.
 
А есть что нибудь про Dynamic Direct Convolution ?
 
Что никто ничего не знает или это тайна какая-то?
Вот например []http://student-kmt.hku.nl/~jorn0/downloads...lybabyBETA.zip]
Автор говорит что сделано с импульсов CryBaby. Но как этo работает не понимаю. Может берутся ,например три импульса ,а промежуточные значения как то высчитываются?
 
Друзья! Расскажите мне пожалуйста о DSP преобразованиях в общих чертах: я делаю дипломную работу, пишу прошивку для отладочной платы на контроллере cortex M4, чтобы реализовывать звуковые эффекты, но со всякими преобразованиями и мат. функциями в программировании встречаюсь впервые, и так и не нашел более менее доступной информации. Например - самый простой эффект - дилей: сигнал поступает на АЦП потом стандартная функция задержки задерживает сигнал и выдает его на ЦАП.
А как понять к примеру преобразование Фурье в прикладном смысле применительно к моему контроллеру: где входной сигнал, что с ним сделает функция, что выдавать в цап ?
 
+100500. Только, точнее, не в Теорию музыки, а в Теорию звука.

P.S. Просто тема была создана, когда структура форума еще только намечалась...
 

Сейчас просматривают