DSP 101
M3 · L3
الوحدة 3 — إشارات وأنظمة الزمن المنفصل
الالتواء — العملية الأساسية

خرج أي نظام LTI هو التواء إدخاله مع استجابته النبضية. هذه العملية الواحدة هي أساس كل مرشّح، ومعادّل، ونموذج قناة في معالجة الإشارات الرقمية.

1 / 9
DSP 101
M3 · L3
المعادلة
مجموع الالتواء

لنظام LTI ذي استجابة نبضية h[n] يُغذَّى بإدخال x[n]، يساوي الخرج مجموع نسخ موزونة ومُزاحة من h[n] — واحدة لكل عينة إدخال.

مجموع الالتواء
y[n] = \sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k]\,h[n-k]
الاختصار
y[n] = x[n] * h[n] — النجمة تعني الالتواء لا الضرب.
2 / 9
DSP 101
M3 · L3
من أين يأتي؟
مشتق لا مفترض

خاصية الغربلة تُحلّل أي إشارة إلى نبضات موزونة. الخطية تُمرّر المجموع عبر T. ثبات الزمن يحوّل كل T{δ[n−k]} إلى h[n−k]. مجموع الالتواء هو النتيجة الحتمية.

الغربلة → الالتواء
y[n] = T\!\left\{\sum_k x[k]\,\delta[n-k]\right\} = \sum_k x[k]\,h[n-k]
3 / 9
DSP 101
M3 · L3
خطوة بخطوة
اعكس، ازحز، اضرب، اجمع

لحساب y[n] عند مؤشر خرج واحد: اعكس h لتحصل على h[−k]، ازحزه بمقدار n لتحصل على h[n−k]، اضربه مع x[k] نقطةً بنقطة، ثم اجمع كل النواتج.

اعكس
قلب h
ازحز
إزاحة n
اضرب
× نقطةً بنقطة
اجمع
→ y[n]
4 / 9
DSP 101
M3 · L3
جبر الالتواء
ثلاث خصائص رئيسية
  • الإبدالية: x*h = h*x — الترتيب لا يهم
  • الترابطية: (x*h₁)*h₂ = x*(h₁*h₂) — المرشّحات المتسلسلة تتحد في مرشّح واحد
  • التوزيعية: x*(h₁+h₂) = x*h₁ + x*h₂ — المرشّحات المتوازية تتجمع
الفكرة الجوهرية
الأنظمة المتسلسلة يمكن إعادة ترتيبها أو دمجها في استجابة نبضية واحدة h₁ * h₂.
5 / 9
DSP 101
M3 · L3
المحايد والطول
δ[n] وطول الخرج

النبضة الوحدوية هي العنصر المحايد للالتواء: x[n] * δ[n] = x[n]. والنبضة المُزاحة δ[n−n₀] تمثّل تأخيراً نقياً.

طول الخرج
L_y = N + M - 1

إشارة N عينة * نواة M عينة → خرج N+M−1 عينة. تعقيد مباشر: O(N·M). تعقيد FFT: O((N+M)log(N+M)).

6 / 9
DSP 101
M3 · L3
عائلتان
FIR مقابل IIR

FIR: استجابة نبضية منتهية — مستقر دائماً، الالتواء المباشر، يتيح فازاً خطياً.
IIR: استجابة نبضية لانهائية — يُنفَّذ عبر معادلات الفروق، معاملات أقل لانتقائية حادة، يستلزم التحقق من الاستقرار.

FIR
مستقر دائماً
IIR
تحقق من |α| < 1
7 / 9
DSP 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجَّل أو يُحفَظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

8 / 9
DSP 101
M3 · L3
النقاط الرئيسية
ما تعلّمته
  • y[n] = Σ x[k]·h[n−k] — مجموع الالتواء لأي نظام LTI
  • مشتق من الغربلة + الخطية + ثبات الزمن
  • الطريقة البيانية: اعكس، ازحز، اضرب، اجمع
  • خصائص: إبدالية، ترابطية، توزيعية
  • δ[n] محايد الالتواء؛ δ[n−n₀] تأخير نقي
  • طول الخرج = N + M − 1؛ FFT يُسرّع الحساب
  • FIR = h[n] منتهية؛ IIR = h[n] لانهائية عبر العودية
اقرأ المقالة الكاملة ←
9 / 9
١ / ٨ كتم الصوت