スペクトル推定

gwexpy はスペクトル密度とパワースペクトル推定に厳密な単位規則を適用します。

単位のセマンティクス

  • PSD / ASD (密度):

    • デフォルトの method='welch' (やその他) はパワースペクトル密度を返します。

    • 単位: \(Unit^2 / Hz\) (例: \(V^2 / Hz\))。

  • パワースペクトル:

    • scaling='spectrum' を指定した場合。

    • 単位: \(Unit^2\) (例: \(V^2\))。

    • これはビン幅で正規化されていない、各ビンのパワーを表します。

バックエンド

サポートされるバックエンド (scipy, lal, pycbc) は、基盤となる実装に関係なく、これらの単位契約が満たされるようにラップされています。

主要関数

関数

説明

estimate_psd(ts, ...)

NaN除外機能付きPSD推定ラッパー

bootstrap_spectrogram(sgm, ...)

誤差棒付きロバストASD/PSD用ブートストラップリサンプリング

calculate_correlation_factor(...)

Welchオーバーラップ補正用の分散膨張係数

使用例

from gwexpy.timeseries import TimeSeries
from gwexpy.spectral import estimate_psd

# 時系列データを作成
ts = TimeSeries(data, sample_rate=1024, unit='V')

# PSD を推定（密度正規化）
psd = estimate_psd(ts, fftlength=1.0)
print(psd.unit)  # V^2 / Hz

# パワースペクトルを推定
ps = estimate_psd(ts, fftlength=1.0, scaling='spectrum')
print(ps.unit)  # V^2

注意事項

  • estimate_psd() は NaN サンプルを除外します。FFTベースの平均化はNaNを伝播させ、正規化を無効にするためです。呼び出し側はデータを事前にクリーンアップする必要があります。

  • fftlength はデータの長さを超えてはなりません。超えると ValueError が発生します。