xspectrogram

使用短时傅里叶变换的交叉谱图

描述

小号= xspectrogram(Xÿ返回由指定的信号的交叉频谱Xÿ。输入信号必须具有相同数目的元素的向量。的每一列小号包含短期,时间局部频内容共同的估计Xÿ

小号= xspectrogram(Xÿ窗口使用窗口Xÿ成段并执行加窗。

小号= xspectrogram(Xÿ窗口noverlap使用noverlap重叠的样品邻接区段之间。

小号= xspectrogram(Xÿ窗口noverlapNFFT使用NFFT的采样点来计算离散傅立叶变换。

[小号w ^Ť] = xspectrogram(___返回归一化频率的载体,w ^和时刻的载体,Ť,在该交叉谱图来计算。这句法可以包括从以前的语法输入参数的任意组合。

[小号FŤ] = xspectrogram(___FS返回频率的矢量,F在来表达FS,采样率。FS必须的第六输入到xspectrogram。输入采样率并且仍然使用的前述的可选参数的默认值,如空指定这些参数,[]

[小号w ^Ť] = xspectrogram(Xÿ窗口noverlapw ^在返回中所指定的归一化频率的交叉频谱w ^

[小号FŤ] = xspectrogram(Xÿ窗口noverlapFFS以指定的频率返回交叉谱图F

[___C] = xspectrogram(___也会返回一个矩阵,C中,包含输入信号的随时间变化的复杂的交叉谱的估计。交叉频谱,小号是的幅度C

[___] = xspectrogram(___freqrange返回交叉谱图在由指定的频率范围内freqrange。为有效选项freqrange'片面'“双侧”“中心”的

[___] = xspectrogram(___名称,值指定使用名称 - 值对的参数的附加选项。选项包括最小阈值和输出时间维度。

[___] = xspectrogram(___spectrumtype返回短期互功率谱密度估计,如果spectrumtype被指定为'PSD'返回短期互相功率谱估计,如果spectrumtype被指定为'功率'

xspectrogram(___在没有输出参数的情况下,在当前图窗口中绘制交叉光谱图。

xspectrogram(___freqloc指定要在其上绘制频率轴。指定freqloc因为无论是“x轴”要么“Y轴”

例子

全部收缩

产生在1MHz取样用于10毫秒的两个线性调频脉冲。

  • 第一线性调频脉冲具有150千赫的初始频率由测量结束增加到350千赫。

  • 第二线性调频脉冲具有200千赫的初始频率,通过测量的端增加至300kHz。

加性高斯白噪声,使得信噪比为40分贝。

nSamp = 10000;FS = 1000e3;SNR = 40;T =(0:nSamp-1)'/ FS;X1 =啁啾(T,150e3,T(端部),350e3);X1 = X1 + randn(尺寸(X1))* STD(X1)/ db2mag(SNR);X2 =啁啾(T,200e3,T(端部),300e3);X2 = X2 + randn(大小(×2))* STD(×2)/ db2mag(SNR);

计算和情节两个啁啾的交叉频谱。划分信号转换成200-样品段和窗口中的每个段具有汉明窗口。指定邻接段和1024个样本的DFT长度之间的80个样本的重叠。

xspectrogram(X1,X2,汉明(200),80,1024,FS,“Y轴”

修改第二啁啾使频率在测量期间从50千赫至350千赫上升。使用具有形状因子500样品Kaiser窗 β = 到窗口的段。指定的重叠和256计算的DFT长度的450个样本并画出交叉谱图。

X2 =啁啾(T,50e3,T(端部),350e3);X2 = X2 + randn(大小(×2))* STD(×2)/ db2mag(SNR);xspectrogram(X1,X2,凯瑟(500,5),450256,FS,“Y轴”

在这两种情况下,该函数突出了频率内容,这两个信号具有共同点。

加载包含在44100赫兹采样的两个语音信号的文件。

  • 第一个信号是女声的录音说:“变换函数”。

  • 第二个信号是同一个女人说“改革司法”的录音。

画出两个信号。偏移所述第二信号,以便上下两个是可见的。

加载('voice.mat'%听到,类型soundsc(变换,FS),暂停(2),soundsc(改革,FS)T =(0:长度(改革)-1)/ FS;情节(T,变换,吨,改革+ 0.3)图例(“‘变换函数’”“‘改革司法’”

计算这两个信号的横谱图。划分信号转换成1000个采样分段和窗口它们与汉明窗口。指定邻接节段之间的重叠800个样品。仅包含频率最高为4千赫。

nwin = 1000;NVLP = 800;FINT = 0:4000;[S,F,T] = xspectrogram(变换,改革,汉明(nwin),NVLP,FINT,FS);目(T,F,20 *日志10(S))的视图(2)轴

交叉频谱图突出了时间间隔,其中信号具有更多的共同频率内容。音节“形式”是格外引人注目。

产生两个二次啁啾,每个采样在1千赫为2秒。两种啁啾的初始频率都是100hz,在测量过程中增加到200hz。与第一个相比,第二个啁啾的相位差为23°。

FS = 1E3;t = 0时:1 / FS:2;Y1 =啁啾(T,100,1,200,“二次”,0);y2 =唧唧声(t, 100, 1200,“二次”、23);

计算啁啾的复杂交叉谱图,提取它们之间的相移。将信号分成128个样本段。指定相邻段之间重叠的120个样本。使用带有形状因子的Kaiser窗口β= 18,并指定128个样本的DFT长度。使用的绘图功能xspectrogram来显示交叉光谱图。

[〜,F,XT,C] = xspectrogram(Y1,Y2,凯瑟(128,18),120128,FS);xspectrogram(Y1,Y2,凯瑟(128,18),120128,FS,“Y轴”

提取和显示交叉频谱的最大能量的时间 - 频率脊。

[TFR,〜,lridge] = tfridge(C,F);保持情节(xt,总和生育率,“k”“线宽”2)保持

该相移是虚部的沿脊随时间变化的交叉谱的实部的比率。计算的相移,并表示它的度。显示其平均值。

pshft =角(c (lridge)) * 180 /π;意思是(pshft)
ANS = -23.0000

生成两个信号,每个信号以3 kHz采样1秒。第一个信号是二次啁啾,其频率在测量过程中从300hz增加到1300hz。啁啾信号被嵌入到高斯白噪声中。第二个信号也包含在白噪声中,它是一个啁啾,其频率内容呈正弦变化。

FS = 3000;t = 0时:1 / FS:1-1 / FS;X1 =啁啾(吨,300,T(端部),1300,“二次”)+ randn(大小(T))/ 100;X2 = EXP(2J * PI * 100 * COS(2 * PI * 2 * T))+ randn(大小(T))/ 100;

计算和情节两个信号的交叉频谱。划分信号与邻接节段之间的重叠255个样品256样品段。使用具有形状因子Kaiser窗β= 30〜窗口的段。使用DFT点的默认号码。中心的十字,频谱在零频率。

nwin = 256;xspectrogram(X1,X2,凯瑟(nwin,30),nwin-1,[],FS,“中心”的“Y轴”

计算功率谱,而不是功率谱密度。设置为零值小于-40 dB的小。中心奈奎斯特频率的情节。

xspectrogram(X1,X2,凯瑟(nwin,30),nwin-1,[],FS,...'功率'“MinThreshold”,-40,“Y轴”)标题(“二次啁啾的交叉谱图和复杂的啁啾声”

阈值处理进一步凸显公共频率的区域。

计算和绘图两个序列的交叉频谱。

指定每个序列为4096个样本长。

N = 4096;

为了创建第一序列,生成一个凸二次啁啾嵌入在白高斯噪声和带通滤波器它。

  • 该线性调频脉冲具有0.1π的初始标准化频率由测量结束增加到0.8π。

  • 第16阶滤波器传递0.2π和0.4π弧度/样品之间归一化频率,并具有60dB的阻带​​衰减。

RX =啁啾(0:N-1,0.1 / 2,N,0.8 / 2,“二次”,[]“凸”)+ randn (N - 1) / 100;dx = designfilt ('bandpassiir''FilterOrder'16,...“StopbandFrequency1”,0.2,“StopbandFrequency2”,0.4%,...'StopbandAttenuation',60);X =过滤器(DX,RX);

以创建所述第二序列,生成嵌入在白高斯噪声和带阻滤波器其线性啁啾。

  • 该线性调频脉冲具有0.9π的初始标准化频率其降低由测量结束到0.1π。

  • 第16阶滤波器停止0.6π和0.8π弧度/样品之间归一化频率,并且具有1dB的通带波纹。

RY =啁啾(0:N-1,0.9 / 2,N,0.1 / 2)'+ randn(N,1)/ 100;DY = designfilt(“bandstopiir”'FilterOrder'16,...'PassbandFrequency1',0.6,'PassbandFrequency2',0.8%,...'PassbandRipple',1);Y =滤波器(DY,RY);

画出两个序列。偏移第二序列垂直因此两者是可见的。

图([X Y + 2])

计算和绘制的交叉光谱图Xÿ。使用512样本汉明窗。指定邻接区段和2048 DFT点之间的重叠的500个样本。

xspectrogram(X,Y,汉明(512),500,2048,“Y轴”

设为零交叉频谱值小于-50dB小。

xspectrogram(X,Y,汉明(512),500,2048,“MinThreshold”,-50,“Y轴”

谱图表明,由滤波器增强或抑制的频率区域。

输入参数

全部收缩

输入信号,指定为向量。

例:COS(π/ 4 *(0:159))+ randn(1160)指定的正弦波嵌入在白高斯噪声。

数据类型:|
复数支持:万博1manbetx

窗口中,指定为整数或为行或列向量。用窗口到的信号划分成段。

  • 如果窗口是一个整数,则xspectrogram分歧Xÿ入长度的段窗口和窗口每个段与长度的Hamming窗口。

  • 如果窗口是矢量,然后xspectrogram分歧Xÿ分成与向量长度相同的段,并对每个段使用窗口窗口

如果输入信号不能准确地划分成段的一个整数数目noverlap重叠的样品,然后将它们相应地截断。

如果您指定窗口为空,则xspectrogram采用汉明窗,使得Xÿ被分成八个段与noverlap重叠的样品。

有关可用窗口的列表,请参阅视窗

例:汉恩(N + 1)(1-COS(2 * PI *(0:N)'/ N))/ 2两个指定长度的Hann窗ñ+ 1。

数据类型:|

重叠的样品数,指定为一个正整数。

  • 如果窗口是标量,则noverlap必须小于窗口

  • 如果窗口是矢量,然后noverlap必须比的长度小窗口

如果您指定noverlap为空,则xspectrogram使用一个在段之间产生50%重叠的数字。如果段长度未指定,则设置函数noverlap至 ⌊ñ/4.5⌋,其中ñ为输入信号的长度。

数据类型:|

DFT的点数,指定为正整数标量。如果您指定NFFT为空,则xspectrogram设置DFT长度MAX(256,2p,其中p=⌈log2ñw ^

  • ñw ^=窗口如果窗口是一个标量。

  • ñw ^=长度(窗口如果窗口是一个矢量。

数据类型:|

归一化频率,指定为向量。w ^必须至少有两个元素。归一化频率是弧度/样本。

例:pi./[2 4]

数据类型:|

频率,指定为矢量。F必须至少有两个元素。的单位F由采样率被指定,FS

数据类型:|

采样率,指定为正标量。采样率是每单位时间的样本的数目。如果时间单位是秒,则取样率是单位为Hz。

数据类型:|

频率范围为交叉谱估计,指定为'片面'“双侧”, 要么“中心”的。对于实值信号,则默认为'片面'。对于复值信号,则默认为“双侧”,并指定'片面'导致错误。

  • '片面'- 返回片面实数输入信号的交叉频谱。如果NFFT为偶数,则小号拥有NFFT/ 2 + 1行和上计算的时间间隔[0,π]弧度/样品。如果NFFT是奇数,则小号拥有 (NFFT+ 1)/ 2行和间隔是[0,π弧度/样品。如果您指定FS,则间隔分别[0,FS/ 2]次/单位时间和[0,FS/ 2)周期/单位时间。

  • “双侧”- 返回双面实数或复信号的交叉频谱。小号拥有NFFT行和上计算的时间间隔[0,2π弧度/样品。如果您指定FS,则间隔为[0,FS)周期/单位时间。

  • “中心”的- 返回中心双面横谱图为实数或复信号。小号拥有NFFT行。如果NFFT为偶数,则小号上计算的时间间隔( -ππ]弧度/样品。如果NFFT是奇数,则小号计算过( -ππ弧度/样品。如果您指定FS,则间隔分别( -FS/ 2,FS/ 2]次/单位时间和( -FS/ 2,FS/ 2)周期/单位时间。

跨功率谱缩放,具体为'PSD'要么'功率'

  • 遗漏spectrumtype,或指定'PSD'时,返回互功率谱密度。

  • 指定'功率'将各估计的交叉功率谱密度按分辨率带宽进行分级,其大小取决于窗的等效噪声带宽和段的持续时间。结果是对每个频率的功率的估计。

频率显示轴,指定为“x轴”要么“Y轴”

  • “x轴”- 在显示频率X轴和时间上ÿ-轴。

  • “Y轴”- 在显示频率ÿ轴和时间上X-轴。

如果调用此参数将被忽略xspectrogram与输出参数。

名称 - 值对参数

指定可选的用逗号分隔的对名称,值参数。名称是参数的名称和是对应的值。名称必须出现引号内。您可以按照任何顺序指定多个名称和值对参数Name1, Value1,…,的家

例:xspectrogram(X,100, 'OutputTimeDimension', 'downrows')分歧Xÿ与该长度的汉明窗长度100和窗口,每个段的段。频谱的输出具有时间维度下的行。

阈值,指定为逗号分隔的一对组成的MinThreshold和一个真正的标量用分贝表示。xspectrogram设置为零的那些元件小号这样10日志10小号)≤

输出时间维度,指定为逗号分隔的一对组成的OutputTimeDimensionacrosscolumns要么downrows。将该值设置为downrows的时间维数小号PSFCTC行和列上的频率维度。将该值设置为acrosscolumns的时间维数小号PSFCTC横跨沿着行的列和频率维度。如果调用函数时不输出参数此输入将被忽略。

输出参数

全部收缩

跨频谱,返回一个矩阵。跨越的栏时间增加小号和频率的增加向下的行中,从零开始。

  • 如果输入信号Xÿ是长度的ñ, 然后小号拥有ķ列,其中:

    • ķ=⌊(ñ-noverlap)/ (窗口-noverlap)⌋如果窗口是一个标量。

    • ķ=⌊(ñ-noverlap)/ (长度(窗口-noverlap)⌋如果窗口是一个矢量。

  • 如果输入信号是真实的,NFFT为偶数,则小号拥有 (NFFT/ 2 + 1)行。

  • 如果输入信号是真实的,NFFT是奇数,则小号拥有 (NFFT+ 1)/ 2行。

  • 如果输入信号复杂,则小号拥有NFFT行。

数据类型:|

归一化频率,返回作为载体。w ^具有等于​​的行数的长度小号

数据类型:|

时刻,返回作为载体。时间值Ť对应于每个区段的中点指定使用窗口

数据类型:|

周期性的频率,返回作为载体。F具有等于​​的行数的长度小号

数据类型:|

时变复杂交叉谱,以矩阵形式返回。交叉频谱,小号是的幅度C

数据类型:|

参考文献

[1]米特拉,Sanjit K.数字信号处理:基于计算机A方法。第二版。纽约:麦格劳 - 希尔,2001。

[2]奥本海姆,艾伦五,罗纳德·W·谢弗,和John R.巴克。离散时间信号处理。第二版。上马鞍河,NJ:Prentice Hall出版社,1999年。

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