何时应用循环卷积公式?

信息处理 离散信号 自由度 卷积 过滤 dct
2022-02-03 13:56:31

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我正在研究离散三角变换 (DTT) 系列:离散余弦变换 (DCT) 和离散正弦变换 (DST)。为了更多地了解它们的属性,我提出了以下概念。

线性卷积

y[n]=x[n]h[n]=k=0N1x[k]h[nk]

有限序列

x=x0,x1,...,xn1

通常通过以下方式扩展:

x[n]={xn,for n[0,N1]0,o.w.

然后,我们有这本书的这一部分General Properties, Fast Algorithms and Integer Approximations书的第 45-46 页:离散余弦和正弦变换。 此页面显示了圆形和斜圆形卷积的定义

问题

如何正确使用循环卷积和斜循环卷积的公式?如果它们等效于传统的卷积公式,为什么要使用这些?

我的第一个想法是避免重新计算。但我并没有完全形象化和举例。

[更新]我知道,根据卷积定理属性的定义,频域中的卷积(例如傅立叶域)需要对超过一定大小的信号进行较少的操作,然后在空间域中进行操作。这不是我要找的。

2个回答

循环卷积可以使用 FFT 完成,它是一种 O(NLogN) 算法,而不是更透明的 O(N^2) 线性卷积算法。因此,对于某些用途,循环卷积的应用会快很多。

然而,通过少量的后处理,一个足够零填充的循环卷积可以产生与线性卷积相同的结果,同时在使用 FFT 时仍然快得多。这是因为足够长的零填充卷积结果的尾部部分全为零,而不是在进行循环卷积时与卷积结果的开头混合/求和的非零尾部结果,这可能会造成混乱非完美周期性输入。

对于数据窗口序列,可以将其扩展到重叠相加或重叠保存 FFT 快速线性卷积。

书中定义的变换(余弦和正弦)基于对称或反对称函数。

隐含的信息是,当我们使用它们来应用卷积时,它们将应用循环卷积(这对两者都是正确的),而一个将应用它与对称和任一反对称。

我们什么时候使用它?每当我们使用任一转换分析信号时。