〰️ 波形合成(フーリエ級数)

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合成波形(2周期)

振幅スペクトル(各倍音の大きさ)

数式(フーリエ級数)

周期 2π(区間 −π〜π を1周期)での定義。

$$ f(x)\approx \frac{a_0}{2}+\sum_{n=1}^{N}\bigl[a_n\cos(nx)+b_n\sin(nx)\bigr] $$ $$ a_0=\frac{1}{\pi}\int_{-\pi}^{\pi} f(x)\,dx,\qquad a_n=\frac{1}{\pi}\int_{-\pi}^{\pi} f(x)\cos(nx)\,dx,\qquad b_n=\frac{1}{\pi}\int_{-\pi}^{\pi} f(x)\sin(nx)\,dx $$ $$ A_n=\sqrt{a_n^{2}+b_n^{2}} $$

Aₙ は第 n 倍音の振幅(スペクトルの棒の高さ)。定数項 a₀/2 は関数の平均値。

既定波形の閉じた式:

$$ \text{square}=\frac{4}{\pi}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{\sin\!\bigl((2k-1)x\bigr)}{2k-1} $$ $$ \text{sawtooth}=\frac{2}{\pi}\sum_{n=1}^{\infty}\frac{(-1)^{\,n+1}}{n}\sin(nx) $$ $$ \text{triangle}=\frac{8}{\pi^{2}}\sum_{k=1}^{\infty}\frac{(-1)^{\,k-1}}{(2k-1)^{2}}\sin\!\bigl((2k-1)x\bigr) $$

これらは sin のみ(奇関数)なので aₙ=0。カスタム関数では cos 項 aₙ も現れます。