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Chapter 5  Convolution and Filtering

 

 

 

 

 

Digital Convolution数字卷积

 

 

 

Moving Average Filtering

      滑动平均滤波

 

Boundary Effects边界效应

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Digital Convolution数字卷积

     Definition定义:

 

 

    Table Representation表格表示:

                x[n]=[2,1,-2]          h[n]=[1,2,-1]

x[k]

 

 

2

1

-2

 

y[n]

h[0-k]

-1

2

1

 

 

 

 

 

y[0]= 2

h[1-k]

 

-1

2

1

 

 

 

 

y[1]= 5

h[2-k]

 

 

-1

2

1

 

 

 

y[2]=-2

h[3-k]

 

 

 

-1

2

1

 

 

y[3]=-5

h[4-k]

 

 

 

 

-1

2

1

 

y[4]= 2

h[5-k]

 

 

 

 

 

-1

2

1

y[5]= 0

 

     Convolution and Difference Equation

        卷积与差分方程

             MA Model:

       y[n] =  b0 x[n] +  b1 x[n-1] + LbM x[n-M]

 

       Difference Equation:

       y[n] = h[0]x[n] + h[1]x[n-1] + L+ h[M]x[n-M]

       General Model:

 

               y[n] =L+ h[-2]x[n+2] + h[-1]x[n+1] +

                        +h[0]x[n] + h[1]x[n-1] + L

 

 

 

 

 

Convolution    vs      Correlation

 

 

                                       

                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Boundary Effects边界效应

       h=[4, -1, 2, -3]

x[k]:

h[-k]:

h[1-k]:

h[2-k]:

h[3-k]:

...

h[9-k]:

h[10-k]:

h[11-k]:

h[12-k]:

 

1

-2

3

1

5

2

0

1

2

4

 

-1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

-1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

2

-1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

2

-1

4

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

-3

2

-1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

2

-1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

2

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3

2

y[n]

y[0]=4 ?

y[1]=-9 ?

y[2]=16 ?

y[3]=-6 ?/span>

...

y[9]=16 ?/span>

y[10]=-3 ?

y[11]=2 ?

y[12]=-12 ?

     

    Transients瞬态 & Steady State稳态

          (FIR Filter)

    Approximately近似 Steady State

          (Stable IIR Filter)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M-Term MA Filter滑动平均滤波器

     1-D M-term MA Filter

              

 

 

     2-D M-term MA Filter

Convolution Kernel卷积核:

  Mistake on page 163