선형 시스템과 시간/변환 불변 시스템의 개념을 공식으로 살펴보고, 이러한 속성을 가진 시스
템의 신호에 대한 응답을 정량화하려고 할 때 합성곱 연산이 어떻게 자연스럽게 사용되는지 이
해해보자. 수학적인 관점에서 시스템은 입력 신호
x
를 받아 출력 신호
y
를 생성하는 함수
H
다.
신호
x
와
y
는 시간, 공간(
1
차원 또는 고차원) 또는 두 가지 모두에 의존할 수 있다. 시스템을
의미하는 이 함수에 선형성을 적용하면 다음과 같은 두 가지 주장을 할 수 있다.
1
스케일링된 입력 신호의 출력은 원래 출력이 스케일링된 것과 같다.
H
(
ax
)
=
aH
(
x
)
=
ay
H
(
x
1
+
x
2
)
=
H
(
x
1
)
+
H
(
x
2
)
=
y
1
+
y
2
2
두 개의 중첩된 신호의 출력은 두 개의 원래 출력을 중첩한 것과 같다.
즉, 시간/변환 불변성을 강제하면 지연된/변환된/이동된 신호의 출력은 지연된/변환된/이동된
원래의 출력과 같다.
H
(
x
(
t
-
t
0
))
=
y
(
t
-
t
0
)
이산적이든 연속적이든 임의의 신호를 다양한 진폭의 임펄스 신호가 중첩된 것이라고 생각하
면 앞서 살펴본 특징들을 활용할 수 있다. 이런 방식으로 시스템의 단일 임펄스 신호에 대한 출
력, 즉 시스템의 임펄스 응답을 측정할 수
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