卷積!傅里葉變換系列(三)

文,制圖:艾夫?
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當(dāng)你接觸錄音、混音到一定層次的時候,“卷積”這個詞絕對逃不開。事實(shí)上,卷積是一種數(shù)學(xué)的運(yùn)算方法,因?yàn)樵谛盘柼幚碇?,卷積的計(jì)算方式可以獲得很多優(yōu)美的性質(zhì),因此在音頻插件中經(jīng)常以各種方式出現(xiàn)。在傅里葉變換的解釋中,卷積運(yùn)算是必然出現(xiàn)的,因此在介紹傅里葉變換的深入意義之前,有必要先插播一下關(guān)于卷積的簡介。?
1.?卷積的定義
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老實(shí)說,在我讀本科的時候,班里的同學(xué)們第一次面對這個詞時都產(chǎn)生了不同程度的不適應(yīng)。因?yàn)榫矸e其實(shí)是對兩個信號(或者說函數(shù))的一系列計(jì)算的組合拳,直觀理解并不容易。從數(shù)學(xué)上解釋,就是:對于f(x)和g(x),卷積用*表示,作下列積分:

說人話就是,(在常規(guī)音頻信號處理中,不考慮極端的可能性),對于兩個信號A和B:

把B按照時間反轉(zhuǎn),變成B’:

將B’按照每個采樣點(diǎn)依次算一次和A重合部分的每個采樣點(diǎn)的乘積,并加在一起,得到S(這就是求積分,在數(shù)字領(lǐng)域,積分就是離散點(diǎn)結(jié)果的和):

B’一個一個點(diǎn)地平移,算出來的每個點(diǎn)的S值依次排序,最終獲得卷積后的信號S。

經(jīng)過這個加和后的S信號,形狀如下:?

直觀的理解下,卷積有一種讓兩個信號的特點(diǎn)完全融合的效果,可以理解為A是原信號,B是一種濾鏡;卷積的運(yùn)算,讓A染上B濾鏡。?用上了濾鏡這個詞,就可以理解卷積的應(yīng)用方式了。我們后面以A代表信號,以B代表“濾鏡”。
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本文作者:艾夫
音樂制作人、編曲人、混音師、艾楽音樂工作室主理人、華中科技大學(xué)光電信息專業(yè)碩士。

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