

??今天收到了一份特殊的課程綜合小論文作品,這是信號與系統分析課程蘭弘博同學提交的一份動畫作品,通過漫畫的手法來闡述線性時不變系統在時域分析中的一個重要的公式:卷積運算公式 。
??對于一個線性時不變系統,它的零狀態響應等于系統的單位沖激響應與輸入信號的卷積(convolve)。

??下面是卷積運算的數學定義。相比于信號的加、乘、微分、積分等操作,卷積是一個復雜的運算。其中卷積運算的“卷”來自于積分號中信號相對于積分變量的反褶。
??本來十分嚴肅,堂堂正正的卷積運算在蘭弘博手里則變成了一團隨時被系統碾壓的“面團”,到底輸出是面條或是大餅取決于系統特性。

?? 當然,要理解這坨面團如何被加工的,需要用到信號與系統江湖上的一門絕技-分身大法。利用這分身術,無論面團起初是什么形狀,它都可以被分解成薄厚均勻的沖激信號,只是沖激信號的面積不同而已。

??每一片沖激信號經過系統碾壓之后,就形成了帶有系統特殊烙印的形狀,它反映了系統基本特性。

??那么剩下的工作,就是將那坨面片一個一個按順序送進系統這臺面條機內,看著這些輸出成型之物,在按照縱向疊加,就形成了原來信號作用在系統上的“零狀態輸出”。

??最后一段中的一個細節,將卷積運算中“卷”字解釋清楚了,也就為什么積分號中要反褶。你們仔細看在最后疊加的時候,那些面片的輸出排解的時候,是從前往后排列開,形成往后移動的效果。這個動態過程表現了“卷積”的神態。這曾經讓很多最初接觸卷積運算的人感到不解,被這動畫傳神的表現了。
??好的吧,下面讓我們完整的看一下帶有配音的完整卷積動畫片片吧。

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