學不好信號與系統(tǒng),我開始后悔了
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作為電子專業(yè)學生,學不好信號與系統(tǒng),我開始后悔了。。
以下來自我最好的朋友(網(wǎng)絡(luò)):
很多朋友和我一樣,工科電子類專業(yè),學了一堆信號方面的課,什么都沒學懂,背了公式考了試,然后畢業(yè)了。
先說"卷積有什么用"這個問題。(有人搶答,"卷積"是為了學習"信號與系統(tǒng)"這門課的后續(xù)章節(jié)而存在的。我大吼一聲,把他拖出去槍斃!)
講一個故事:
張三剛剛應(yīng)聘到了一個電子產(chǎn)品公司做測試人員,他沒有學過"信號與系統(tǒng)"這門課程。一天,他拿到了一個產(chǎn)品,開發(fā)人員告訴他,產(chǎn)品有一個輸入端,有一個輸出端,有限的輸入信號只會產(chǎn)生有限的輸出。
然后,經(jīng)理讓張三測試當輸入sin(t)(t<1秒)信號的時候(有信號發(fā)生器),該產(chǎn)品輸出什么樣的波形。張三照做了,花了一個波形圖。
"很好!"經(jīng)理說。然后經(jīng)理給了張三一疊A4紙: "這里有幾千種信號,都用公式說明了,輸入信號的持續(xù)時間也是確定的。你分別測試以下我們產(chǎn)品的輸出波形是什么吧!"
這下張三懵了,他在心理想"上帝,幫幫我把,我怎么畫出這些波形圖呢?"
于是上帝出現(xiàn)了: "張三,你只要做一次測試,就能用數(shù)學的方法,畫出所有輸入波形對應(yīng)的輸出波形"。
上帝接著說:"給產(chǎn)品一個脈沖信號,能量是1焦耳,輸出的波形圖畫出來!"
張三照辦了,"然后呢?"
上帝又說,"對于某個輸入波形,你想象把它微分成無數(shù)個小的脈沖,輸入給產(chǎn)品,疊加出來的結(jié)果就是你的輸出波形。你可以想象這些小脈沖排著隊進入你的產(chǎn)品,每個產(chǎn)生一個小的輸出,你畫出時序圖的時候,輸入信號的波形好像是反過來進入系統(tǒng)的。"
張三領(lǐng)悟了:" 哦,輸出的結(jié)果就積分出來啦!感謝上帝。這個方法叫什么名字呢?"
上帝說:"叫卷積!"
從此,張三的工作輕松多了。每次經(jīng)理讓他測試一些信號的輸出結(jié)果,張三都只需要在A4紙上做微積分就是提交任務(wù)了!
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張三愉快地工作著,直到有一天,平靜的生活被打破。
經(jīng)理拿來了一個小的電子設(shè)備,接到示波器上面,對張三說: "看,這個小設(shè)備產(chǎn)生的波形根本沒法用一個簡單的函數(shù)來說明,而且,它連續(xù)不斷的發(fā)出信號!不過幸好,這個連續(xù)信號是每隔一段時間就重復(fù)一次的。張三,你來測試以下,連到我們的設(shè)備上,會產(chǎn)生什么輸出波形!"
張三擺擺手:"輸入信號是無限時長的,難道我要測試無限長的時間才能得到一個穩(wěn)定的,重復(fù)的波形輸出嗎?"
經(jīng)理怒了:"反正你給我搞定,否則炒魷魚!"
張三心想:"這次輸入信號連公式都給出出來,一個很混亂的波形;時間又是無限長的,卷積也不行了,怎么辦呢?"
及時地,上帝又出現(xiàn)了:"把混亂的時間域信號映射到另外一個數(shù)學域上面,計算完成以后再映射回來"
"宇宙的每一個原子都在旋轉(zhuǎn)和震蕩,你可以把時間信號看成若干個震蕩疊加的效果,也就是若干個可以確定的,有固定頻率特性的東西。"
"我給你一個數(shù)學函數(shù)f,時間域無限的輸入信號在f域有限的。時間域波形混亂的輸入信號在f域是整齊的容易看清楚的。這樣你就可以計算了"
"同時,時間域的卷積在f域是簡單的相乘關(guān)系,我可以證明給你看看"
"計算完有限的程序以后,取f(-1)反變換回時間域,你就得到了一個輸出波形,剩下的就是你的數(shù)學計算了!"
張三謝過了上帝,保住了他的工作。后來他知道了,f域的變換有一個名字,叫做傅利葉,什么什么... ...
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再后來,公司開發(fā)了一種新的電子產(chǎn)品,輸出信號是無限時間長度的。這次,張三開始學拉普拉斯了......
后記:
不是我們學的不好,是因為教材不好,老師也有原因。
很欣賞Google的面試題: 用3句話像老太太講清楚什么是數(shù)據(jù)庫。這樣的命題非常好,因為沒有深入的理解一個命題,沒有仔細的思考一個東西的設(shè)計哲學,我們就會陷入細節(jié)的泥沼: 背公式,數(shù)學推導(dǎo),積分,做題;而沒有時間來回答"為什么要這樣"。
做大學老師的做不到"把厚書讀薄"這一點,講不出哲學層面的道理,一味背書和翻講ppt,做著枯燥的數(shù)學證明,然責怪"現(xiàn)在的學生一代不如一代",有什么意義嗎?
(不是批評老師,我覺得老師確實有些方法不對,打個比方來說:發(fā)射機和接收機,發(fā)射機的功率很大,而接收機的接受能力卻有限,雙方是不匹配的。再恨鐵不成鋼,也要先把我們變成鐵再說吧,是吧?)
PS:個人認為學不好信號與系統(tǒng)的幾個原因
1.不知道它的重要性,以為平時不預(yù)習就能聽懂(大部分人包括我,平時預(yù)習過嗎?)。
2.以為課后不復(fù)習就能學會。
3.重要的是以為不做題就會,就算抄也要弄明白道理吧!
4.一次聽不懂就放棄,導(dǎo)致越積累越多,越來越不明白,徹底放棄。
為什么要學這門課?這門課有什么用?說說我自己的理解。信號與系統(tǒng),從字面來看就是有關(guān)信號,有關(guān)系統(tǒng),就是討論這兩個方面的一門課。其實它是為后續(xù)課程,數(shù)字信號處理作準備的。Digital signal processing(數(shù)字信號處理)或者Digital signal processor(數(shù)字信號處理器)這是兩個截然不同的概念,前一個是動詞,后一個是名詞。在鋪天蓋地的嵌入式話題中,在熱火朝天的DSP培訓班中,DSP甚至比ARM更火熱,需求量也更大。手機玩的很爽是吧?既能mp3又能photo,還能ebook.但他們的核心就是數(shù)字信號處理,想想看:手機天生長眼睛。克趺茨敲创蟊臼,看見什么就拍什么,還高清可變焦;我怎么能把我的聲音從電話的一端傳到另一端,都是新號處理的功勞吧?
雖然同屬嵌入式領(lǐng)域,但DSP的起點也相對較高,它不僅需要有信號與系統(tǒng)的理論知識,良好的數(shù)學基礎(chǔ),還要求掌握DSP的軟硬件知識(很多情況是理論好而軟硬件不好,理論不太好而軟硬件較好),現(xiàn)在還沒有學DSP的軟硬件,要先把理論擺平了才是王道。關(guān)于軟硬件,其實大家都是處理器,,都有core,只不過速度不一樣,指令不一樣。原理都是相同的,先拿一個單片機玩玩,搞懂了,就算是入門了吧?
呵呵,更多關(guān)于信號與系統(tǒng)、DSP的知識請ask for google.它會告訴你更多,明白了,益處多多。
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