Wavelet超入門 その3 再び、階段状波形
1.おさらい
前々節では、階段状波形が、基本スケーリング関数 φ(t)の時間を1/4にした4つの関数
によって、
と、表現される事が解りました。
そして
phai(t) =
phai(2t) + phai(2t-1)
psi(t) =
phai(2t) -phai(2t-1)
なる関数 φ(t)、ψ(t)を定義して
上式より t
->2t t-> 2t+1 を代入し
phai(2t) = phai(4t) +
phai(4t-1)
psi(2t) =
phai(4t) -phai(4t-1)
phai(2t-1) =
phai(4t-2) +
phai(4t-3)
psi(2t-1) =
phai(4t-2) -phai(4t-3)
これら4つの関係式から
phai(4t) = ( phai(2t) +
psi(2t)
)/2
phai(4t-1) = ( phai(2t) -psi(2t)
)/2
phai(4t-2) = ( (phai(2t-1) + psi(2t-1)
)/2
phai(4t-3) = ( (phai(2t-1) - psi(2t-1)
)/2
を代入して、最終的に (ちょっと、省略)
x(t) =19/4 phai(t) +
1/4psi(t) +(-3)psi(2t) +3/2psi(2t-1)
と、変形できました。
そして、これが、元の階段状波形と同じ波形である事を、確認しました。
これは、x(t)を、それぞれが直交する関数、 スケーリング関数phai(t)と、ウェーブレット psi(t)、psi(2t)、psi(2t-1)で表現したものです。
何で、これらが、それぞれ、直交しているかは、井澤先生のページをご覧下さい。(尚、私の使ったwavletsは、正規化されていません。)
2.逆変換は、どうなん?
これは、変換されたx(t)を、元のphai関数で表現してやる事に、あたります。
元のphai関数で表現されたx(t)の、それぞれの係数を s1,s2,s3,s4
と、すると
x(t)=s1phai(4t) + s2phai(4t-1) + s3phai(4t-2)
+s4phai(4t-3)
スケーリング関数phaiと、waveltsで表現されたものの係数を c00, c10,c20,
c22 と、すると
x(t)=
c00phai(t) + c10psi(t) + c20psi(2t)
+c22psi(2t-1)
に、なりますが、両式の係数を計算すると
c00=
(s1+s2+s3+s4)/4
c10=
(s1+s2-(s3+s4) )/4
c20=(s1-s2)/2
c22=(s3-s4)/2
この関係を s1,s2,s3,s4 について解くと
の、関係があります。
ここで、スケーリング関数とwavletsで表現された式では、
でしたから、
こうして、c00等の係数を確定してから、もう一度先ほどの方程式を解くと
と、求まり、元のx(t)が再現されました。
x(t)=2phai(4t) +
8phai(4t-1) + 6phai(4t-2)
+3phai(4t-3)
目出度し、目出度し。
3.scaling関数の、こんな表現もある
但し、
なんじゃ、こりゃ!
n=k=0 は、基本step関数
基本step関数の半分の周期 左図を 1/2だけ、ずらしたもの
ありり! 基本step関数の周期を半分にした関数は、振幅が1に、ならない......
実は、この原因が解らなくて、1週間、あちこち、彷徨ったのであります。
関数の直交性の他に、正規化が必要らしい事が、解ってきました。
大体やね、ヴェクトルの正規化、直交性も、よう知らんのに、関数の正規化、直交性は、ちと、難しかった.... 次回に。
ヴェクトル.....日欧チャンポンの造語やね。ヴェクターの方が、それらしいかな... vector
H.20.9.30