ガボールモーレットウェーブレット変換と定数Q変換の違いは何ですか?


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一見、定数Qフーリエ変換と複素ガボールモーレットウェーブレット変換は同じように見えます。どちらも、定数Qフィルター、ウィンドウ処理された正弦波などに基づいた時間周波数表現です。しかし、私が見落としている違いはありますか?

音楽処理用の定数Q変換ツールボックスは次のように述べています。

CQTは、周波数ビンが幾何学的に間隔を置いて配置され、すべてのビンのQファクター(帯域幅に対する中心周波数の比率)が等しい時間周波数表現を指します。

時間スケール分析は言う:

つまりを中心帯域通過フィルタの一連の信号を通過さと同じであるウェーブレットモレットを用いて信号のCWT計算、であるf=5/2πa定数とQ5/2π

回答:


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簡単に言えば、const-Q変換とGabor-Morletウェーブレット変換の両方が単なる連続ウェーブレット変換です。または、より正確には、その近似。実際のアプリケーションでは常に離散化の問題があるためです。

ウェーブレット変換のプロパティは、定数Q係数プロパティ、つまり対数スケーリングを組み込んでいることです。GaborとMorletは、最も一般的に使用される特定のウェーブレット関数(ガウスウィンドウによる複素指数)の2つの名前にすぎません。CQ変換は、別の基底関数/ウェーブレットを使用するだけで、特別な名前が付けられています。これはおそらく歴史的な理由によるものです。


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開発されたさまざまなウェーブレットは、研究に使用される信号のさまざまな分解を提供することに注意することが重要です。特定のウェーブレットは、特定の方法で特定の信号機能を明らかにするために選択されます。ウェーブレット係数を計算するときは、選択したウェーブレットと対象の信号の相関を実行します。したがって、ウェーブレットの形状は、明らかにされる信号の特徴の形状を決定します。

一部のウェーブレット関数は、フーリエ分解に関連する分解を提供するように「設計」されています(実際には、信号のスペクトログラムを生成するために使用される短期フーリエ分解とより一致しています)。Morletウェーブレットは、そのようなウェーブレット関数の良い例です。他のウェーブレットは、信号の不連続またはエッジを識別するために「設計」されています。Daubechiesのwevelet関数を使用した論文を目にしました。

言及した各ウェーブレット関数が実際にどのように使用されているかを確認するために、いくつかの調査を行うことが役立つ場合があります。これにより、さまざまなウェーブレットの違いをよりよく理解できると思います。


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問題は、具体的には、モーレットウェーブレットのみに関するものであり、これが定数Q変換とどのように関係するかです。これは、フーリエ分解の一種でもあります。それらに違いはありますか、それとも同じものの再発明ですか?また、「周波数の関数として変化する測定時間ウィンドウを利用し、低周波数で長い時間ウィンドウを使用し(周波数分解能が狭い場合)、連続的に短い「固定小数点/オクターブ(FPPO)アルゴリズム」も見つけました。高周波数での時間枠」rationalacoustics.com/files/FFT_Fundamentals.pdf
エンドリス

質問に関して具体的なコメントを投稿しました。私の他の投稿は、ポスターにウェーブレット変換がどのように一意であり、さまざまなウェーブレット関数に基づいて変換を開発することが理にかなっている理由を理解するように促すことを目的としていました。
user2718 2013年

「それらの間に違いはありますか、それともそれらは同じものの再発明ですか?」彼らは違う。フーリエ法の基礎は正弦関数に基づいており、時間スケールの分解能はありません。フーリエ変換のウィンドウ化されたバージョンは、ウェーブレットで行われることをアプローチします。ウェーブレット変換はコンパクトにサポートされている基底関数に基づいており、変換は時間/周波数表現ではなく時間/スケール表現です。一部のウェーブレット関数は、設計によりフーリエ法を模倣していますが、これは必須ではありません。
user2718 2013年

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定数Q変換はウェーブレット変換ではありません。定数Q変換は、周波数フーリエが離散フーリエ変換の場合のように線形間隔ではなく指数関数的に間隔が置かれる短期フーリエ変換の特定のバリエーションです。

詳細については、http//en.wikipedia.org/wiki/Constant_Q_transformを参照してください。

一部のウェーブレット変換も定数Q変換と見なされます。変換の離散バージョンでは、ウェーブレットのスケールが指数的に変化するためです(この場合、ベースは2です)。スタンフォード大学の次の論文によると(https://ccrma.stanford.edu/~jos/sasp/Continuous_Wavelet_Transform.html):

マザーウェーブレットがウィンドウ付き正弦波(Morletウェーブレットなど)として解釈できる場合、ウェーブレット変換は定数Qフーリエ変換として解釈できます。12.5ウェーブレットの理論の前には、定数Qフーリエ変換(古典的な3オクターブフィルターバンク)は、基底信号が直交していないため、反転するのが容易ではありませんでした。関連する議論については、付録Eを参照してください。


「定数Q変換はウェーブレット変換ではありません。」どうして?
内部石2013年

これはおそらく少し意味論的な問題ですが、「定数Q変換」は短期フーリエ変換から開発されたため、ウェーブレット関数は分析に使用されません。これは、周波数ビンが指数関数的に間隔をあけている点で、ウェーブレット分析に似ています。ウェーブレット変換は特に周波数を扱いません。ウェーブレット変換はスケールのみを扱います。スケールとウェーブレット関数の組み合わせは、周波数に関連付けることができますが、2つは同じではありません。
user2718 2013年

私が読んだことから、Gabor-Morletウェーブレットは最初の連続ウェーブレット変換であり、ウィンドウ化されたフーリエ変換であるGabor変換から導出されたため、スケールではなく周波数に焦点が当てられていました。意味の違いを無視して、CQTとMorlet WTの計算方法に違いはありますか?
内部石2013年

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ウィンドウ関数が同じで、ウェーブレットが複素指数から作成されていると仮定すると、それらは数学的に同等ではありませんか?
内部石

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ウェーブレット変換と同等のウィンドウフーリエ変換を準備できると思います。通常、定数Q変換の適用では、ウィンドウ関数はウェーブレットに必要な許容条件を適用するために選択されないため、一般に定数Q変換はウェーブレット変換と同じではありません。ウェーブレットの許容条件は、分析が可逆的であることを保証します(つまり、変換結果から時間信号を再構築できます)。これは、定数Q変換には一般的に当てはまりません。
user2718 2013年
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