Gabor-Morlet小波变换和常数Q变换有什么区别?


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乍一看,恒定Q傅立叶变换和复数Gabor-Morlet小波变换看起来是相同的。两者都是基于恒定Q滤波器,开窗正弦波等的时频表示。但是也许我缺少一个区别?

用于音乐处理的Constant-Q转换工具箱说:

CQT指的是时频表示,其中频点在几何上间隔开并且所有频点的Q因子(中心频率与带宽之比)相等。

时标分析说:

也就是说,使用Morlet小波计算信号的CWT与将信号通过一系列以且常数Q为的带通滤波器相同。F=5/2π一个5/2π

Answers:


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简单地说,const-Q变换和Gabor-Morlet小波变换都是连续小波变换。或更确切地说,是近似值,因为在实际应用中始终存在离散化问题。

小波变换的一个特性是,它们具有恒定的Q因子特性,即对数缩放。Gabor和Morlet只是最常用的特定小波函数(带高斯窗的复指数)的两个名称。CQ转换仅使用另一个基函数/小波,并且可能由于某些历史原因而附加了特殊名称。


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重要的是要注意,已开发的各种小波对用于研究的信号提供了不同的分解。选择特定小波以特定方式揭示特定信号特征。计算小波系数时,将所选小波与感兴趣的信号进行相关。因此,小波的形状决定了所显示信号特征的形状。

已经设计了一些小波函数以提供与傅立叶分解有关的分解(实际上更符合用于产生信号频谱图的短期傅立叶分解)。Morlet小波就是这种小波函数的一个很好的例子。已经“设计”了其他小波以识别信号的不连续或边缘。我见过一些使用Daubechies wevelet函数的论文。

进行一些研究以查看您所提到的每个小波函数在实际中的使用情况可能会有所帮助。我认为这将使您更好地了解各种小波的不同之处。


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不过,问题仅是关于Morlet小波,以及它与常量Q变换(也是一种傅立叶分解)之间的关系。它们之间有什么区别,还是它们是对同一事物的重新发明?我还发现了“每倍频程固定点(FPPO)算法”,该算法“利用了随频率变化的测量时间窗口,在低频处使用了较长的时间窗口(用于较窄的频率分辨率),并随后缩短了高频率的时间窗口”,“ Rationalacoustics.com/files/FFT_Fundamentals.pdf
endolith 2013年

我对此问题发表了具体评论。我的另一篇文章旨在鼓励发帖者了解小波变换的独特性,以及为什么基于不同的小波函数开发变换有意义。
user2718 2013年

“它们之间是否有区别,还是它们是对同一事物的重新发明?” 他们是不同的。傅里叶方法的基础是基于窦函数,并且没有时间尺度分辨率。窗口形式的傅里叶变换处理小波的作用。小波变换基于紧密支持的基函数,并且该变换是时间/刻度表示而不是时间/频率表示。一些小波函数通过设计模仿了Fourier方法,但这不是必需的。
user2718 2013年

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恒定Q变换不是小波变换。恒定Q变换是短期傅立叶变换的一种特殊变体,其中频点以指数方式间隔开,而不是像离散傅立叶变换那样线性间隔开。

有关详细信息,请参见:http : //en.wikipedia.org/wiki/Constant_Q_transform

一些小波变换也被认为是常数Q变换,因为在变换的离散版本中,小波的比例呈指数变化(在这种情况下,基数为2)。根据斯坦福大学的以下论文(https://ccrma.stanford.edu/~jos/sasp/Continuous_Wavelet_Transform.html):

当母子波可以解释为窗口正弦波(例如Morlet小波)时,小波变换可以解释为常Q傅里叶变换.12.5在小波理论之前,常Q傅里叶变换(例如从传统的三倍频程滤波器组)不容易反转,因为基本信号不是正交的。有关讨论,请参见附录E。


“常数Q变换不是小波变换。” 为何如此?
endlith 2013年

这可能是一个语义问题,但是“常数Q变换”是从短期傅立叶变换发展而来的,因此在分析中不使用小波函数。它与小波分析的相似之处在于频点呈指数间隔。小波变换专门不处理频率。小波变换仅处理比例。标度和小波函数的组合可以关联回频率,但两者并不相同。
user2718 2013年

根据我的阅读,Gabor-Morlet小波是第一个连续小波变换,并且专注于频率而不是比例,因为它是从Gabor变换(它是开窗的Fourier变换)派生而来的。忽略语义差异,CQT和Morlet WT的计算方式是否有所不同?
endlith 2013年

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假设窗函数相同并且小波是由复指数构成的,那么这些在数学上不是等效的吗?
endlith 2013年

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我认为您可以安排与小波变换等效的加窗傅立叶变换。通常,在恒定Q变换的应用中,未选择窗口函数来强制执行小波所需的可容许性条件,因此通常,恒定Q变换与小波变换不同。小波的可容许条件确保了分析是可逆的(即,您可以从变换结果重构时间信号),这对于常量Q变换通常是不正确的。
user2718 2013年
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