主要内容

xspectrogram

利用短时傅立叶变换交叉频谱

描述

S.= xspectrogram (Xy返回指定的信号的跨谱图Xy.输入信号必须是具有相同数量元素的向量。每列S.包含对短期,时间局部化频率内容的估计Xy

S.= xspectrogram (Xy窗口用途窗口划分Xy分成段并执行窗口操作。

S.= xspectrogram (Xy窗口noverlap用途noverlap相邻段之间重叠的样本。

例子

S.= xspectrogram (Xy窗口noverlapNFFT.用途NFFT.采样点来计算离散傅里叶变换。

[S.W.T.] = xSpectRogre(___返回归一化频率向量,W.和时间瞬间的矢量,T.,然后计算出跨谱图。该语法可以包含以前语法中的输入参数的任何组合。

[S.FT.] = xSpectRogre(___FS.返回一个频率矢量,F在来表达FS.的采样率。FS.必须的第六输入到xspectrogram.要输入采样率并仍然使用前面的可选参数的默认值,请将这些参数指定为空,[]

[S.W.T.] = xSpectRogre(Xy窗口noverlapW.中指定的标准化频率处的跨谱图W.

例子

[S.FT.] = xSpectRogre(Xy窗口noverlapFFS.在返回中所指定的频率的交叉频谱F

例子

[___C] = xSpectRogre(___还返回一个矩阵,C,包含对输入信号时变复交叉频谱的估计。cross-spectrogram,S.的大小C

例子

[___] = xSpectRogre(___freqrange在指定的频率范围内返回跨频谱图freqrange.有效的选择freqrange“单向的”双侧的,“中心”

例子

[___] = xSpectRogre(___名称,价值使用名称值参数指定其他选项。选项包括最小阈值和输出时间尺寸。

[___] = xSpectRogre(___Spectrumtype.返回短期交叉功率谱密度估计Spectrumtype.被指定为'psd'并返回短期交叉功率谱估计Spectrumtype.被指定为“权力”

xspectrogram (___不带输出参数绘制在目前的数字窗口中的交叉频谱。

xspectrogram (___freqloc指定绘制频率的轴。指定freqloc因为无论是“x轴”“桠溪”

例子

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产生两个线性啁啾采样在1 MHz为10毫秒。

  • 第一啁啾具有150 kHz的初始频率,通过测量结束时增加到350 kHz。

  • 第二个啁啾的初始频率为200 kHz,在测量结束时增加到300 kHz。

加入高斯白噪声,使信噪比为40 dB。

nSamp = 10000;Fs = 1000年e3;信噪比= 40;t = (0: nSamp-1) / Fs;x1 =唧唧声(t, 150年e3, t(结束),350年e3);x1 = x1 + randn(大小(x1)) *性病(x1) / db2mag(信噪比);x2 =唧唧声(t, 200年e3, t(结束),300年e3);x2 = x2 + randn(大小(x2)) *性病(x2) / db2mag(信噪比);

计算并绘制两个啁啾的交叉谱图。将信号分成200个样本段,每个样本段有一个汉明窗口。指定80个相邻片段之间的重叠样本和1024个样本的DFT长度。

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

图中包含一个轴对象。轴对象包含类型图像的对象。

修改第二啁啾,使频率在测量期间从50 kHz到350 kHz上升。使用带有形状因子的500样品kaiser窗口 β = 5. 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 =唧唧声(t, 50 e3, t(结束),350年e3);x2 = x2 + randn(大小(x2)) *性病(x2) / db2mag(信噪比);xspectrogram (x1, x2,凯瑟(500 5),450256年,Fs,“桠溪”

图中包含一个轴对象。轴对象包含类型图像的对象。

在这两种情况下,该功能突出显示两个信号共同的频率内容。

加载包含在44,100 Hz上采样的两个语音信号的文件。

  • 第一信号是拍摄“变换功能”的雌性语音的记录。

  • 第二个信号是相同的女声说的记录“改革正义”。

绘制两个信号。垂直偏移第二信号,因此两者都是可见的。

负载('Voice.Mat'% To hear, type soundsc(transform,fs),pause(2),soundsc(reform,fs)t =(0:长度(改革)-1)/ fs;情节(T,变换,T,改革+ 0.3)传奇('“变换功能”'“改革司法”的

图中包含一个轴对象。轴对象包含两个类型为line的对象。这些对象代表“改造功能”、“改造正义”。

计算两个信号的交叉谱图。将信号分成1000个样本段,并用汉明窗对其加窗。指定800个相邻段重叠的样本。只包括4千赫以下的频率。

nwin = 1000;nvlp = 800;弗林特= 0:4000;f (s, t) = xspectrogram(变换,改革,汉明(nwin) nvlp,弗林特,fs);网格(t, f, 20 * log10 (s))视图(2)轴紧的

图中包含一个轴对象。轴对象包含类型表面的对象。

跨谱图突出了信号具有更多共同频率内容的时间间隔。音节“form”是特别明显的。

生成两个二次啁啾,各在1 kHz取样2秒钟。两个线性调频脉冲具有100Hz的初始频率增大到通过测量200赫兹中途。第二线性调频脉冲具有23的相位差°相比于第一。

fs = 1 e3;t = 0:1 / fs: 2;日元=唧唧声(t, 100, 1200,“二次”,0);Y2 =啁啾(T,100,1,200,“二次”,23);

计算线性调频脉冲的复杂交叉谱图提取它们之间的相移。划分信号转换成128个采样分段。指定邻接节段之间的重叠的120个样品。窗口使用具有形状因子Kaiser窗每个段β= 18和指定的128个样本的DFT长度。使用的绘图功能xspectrogram显示交叉谱图。

[~ f, xt, c] = xspectrogram (y1, y2,皇帝(128年,18),120128年,fs);xspectrogram (y1、y2、皇帝(128年,18),120128年,fs,“桠溪”

图中包含一个轴对象。轴对象包含类型图像的对象。

提取并显示跨谱图的最大能量时频脊。

[TFR,〜,Lridge] = TFRIDGE(C,F);抓住图(XT,TFR,数k'行宽',2)持有

图中包含一个轴对象。轴对象包含2个类型图像的对象,线。

相移是沿山脊的时变交叉谱的虚部与实部之比。计算相移并以度数表示。显示其平均值。

pshft =夹角(c(lridge))* 180 / PI;平均(pshft)
ans = -23.0000.

产生两个信号,每个信号在3千赫取样用于1秒。该第一信号是二次啁啾的频率在测量期间从300赫兹到1300赫兹的增加。啁啾是嵌入在高斯白噪声。所述第二信号,也嵌入在白噪声,是用正弦变化的频率成分的线性调频脉冲。

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

计算并绘制两个信号的交叉谱图。将信号分成256个样本段,相邻段之间有255个重叠样本。使用带有形状因子的Kaiser窗口β= 30窗口段。使用默认的DFT点数。把交叉谱图放在零频率处。

nwin = 256;xspectrogram (x1, x2, kaiser (nwin 30), nwin-1, [], fs,“中心”“桠溪”

图中包含一个轴对象。轴对象包含类型图像的对象。

计算功率谱而不是功率谱密度。设置为零,值小于-40 dB。以奈奎斯特频率为中心。

xspectrogram (x1, x2, kaiser (nwin 30), nwin-1, [], fs,...“权力”'MinThreshold', -40,“桠溪”) 标题(二次啁啾和复啁啾的交叉谱图

图中包含一个轴对象。以二次啁啾和复啁啾交叉谱图为标题的轴对象包含一个类型图像对象。

阈值进一步突出了公共频率区域。

计算和绘制两个序列的跨谱图。

指定每个序列为4096个样本长。

n = 4096;

为了创建第一个序列,生成一个嵌入高斯白噪声的凸二次啁啾,并对其进行带通滤波。

  • 啁啾的初始归一化频率为0.1π,在测量结束时增加到0.8π。

  • 16阶滤波器的归一化频率在0.2 ~ 0.4π rad/sample之间,阻带衰减为60 dB。

rx =唧唧声(0:N - 1, 0.1 / 2 N 0.8 / 2,“二次”[],'凸')'+ randn(N,1)/ 100;DX = designfilt('bandpassiir'“FilterOrder”, 16岁,...'StopbandFrequency1',0.2,'StopbandFrequency2', 0.4,...“StopbandAttenuation”、60);x =过滤器(dx, rx);

要创建第二个序列,生成嵌入高斯白噪声的线性啁啾,并对其进行带阻滤波。

  • 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。

  • 16阶滤波器在0.6 ~ 0.8π rad/sample范围内抑制归一化频率,通带纹波为1 dB。

一=唧唧声(0:N - 1, 0.9 / 2, N, 0.1 / 2)”+ randn (N - 1) / 100;dy = designfilt ('bandstopiir'“FilterOrder”, 16岁,...“PassbandFrequency1”, 0.6,'PassbandFrequency2',0.8,...'passbandropple',1);Y =过滤器(Dy,Ry);

绘制这两个序列。垂直偏移第二个序列,使两者都可见。

绘图([x y + 2])

图中包含一个轴对象。轴对象包含两个类型为line的对象。

计算和绘制的横频谱Xy.使用512样本汉明窗口。指定500个相邻段和2048个DFT点之间的重叠样本。

xspectrogram (x, y,汉明(512),500年,2048年,“桠溪”

图中包含一个轴对象。轴对象包含类型图像的对象。

将跨谱图值设置为零,小于-50 dB。

xspectrogram (x, y,汉明(512),500年,2048年,'MinThreshold', -50,“桠溪”

图中包含一个轴对象。轴对象包含类型图像的对象。

谱图显示了滤波器增强或抑制的频率区域。

输入参数

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输入信号,指定为矢量。

例子:COS(PI / 4 *(0:159))+ RANDN(1,160)指定嵌入在白色高斯噪声中的正弦曲线。

数据类型:|
复数支持:金宝app是的

窗口,指定为整数或作为行或列向量。用窗口将信号划分为段。

  • 如果窗口是整数吗xspectrogram划分Xy分成长度段窗口每个部分都有一个相同长度的汉明窗。

  • 如果窗口是向量吗xspectrogram划分Xy成相同的长度作为矢量和窗口的段每一段使用窗口

如果输入信号不能完全划分为整数数量的段noverlap重叠的样本,然后它们被相应地截断。

如果您指定窗口是空的,那么xspectrogram使用汉明窗Xy被分成八个部分noverlap重叠的样本。

有关可用窗口的列表,请参见窗户

例子:损害(N + 1)(1-cos(2 * pi *(0:n)'/ n))/ 2两个指定长度的Hann窗N+ 1。

数据类型:|

重叠样本的数量,指定为正整数。

  • 如果窗口是标量,然后noverlap必须小于窗口

  • 如果窗口是向量吗noverlap必须小于的长度窗口

如果您指定noverlap是空的,那么xspectrogram使用了许多产生50%的重叠部分之间。如果段长度是不确定的,功能套noverlap对⌊N/4.5⌋,在那里N是输入信号的长度。

数据类型:|

DFT点数,指定为正整数标量。如果您指定NFFT.是空的,那么xspectrogram设置DFT长度马克斯(256 2P.,在那里P.=⌈log.2NW.

  • NW.=窗口如果窗口是一个标量。

  • NW.=长度(窗口如果窗口是一个向量。

数据类型:|

归一化频率,指定为矢量。W.必须至少有两个元素。归一化频率以rad/sample为单位。

例子:pi./[2 4]

数据类型:|

频率,指定为向量。F必须至少有两个元素。的单位F由采样率指定,FS.

数据类型:|

采样率,指定为一个正标量。采样率是单位时间内的采样数。如果以秒为时间单位,则采样率以Hz为单位。

数据类型:|

交叉频谱估计的频率范围,指定为“单向的”双侧的,或“中心”.对于真实值的信号,默认值是“单向的”.对于复值信号,则默认为双侧的,并指定“单向的”导致错误。

  • “单向的”-返回真实输入信号的单边跨谱图。如果NFFT.是偶数,那么S.NFFT./ 2 + 1行,计算在间隔内[0,π]rad /样品。如果NFFT.奇怪的是S.有(NFFT.+ 1)/2行,区间是[0,πrad /样品。如果您指定FS.,则区间分别为[0,FS./2]周期/单位时间和[0,FS./ 2)循环/单位时间。

  • 双侧的-返回真实或复杂信号的双边跨谱图。S.NFFT.行,并在间隔内计算[0,2πrad /样品。如果您指定FS.,则区间为[0,FS.)周期/单位时间。

  • “中心”- 返回所居中的双面交叉谱图,以实现真实或复杂的信号。S.NFFT.行。如果NFFT.是偶数,那么S.计算在间隔内( -ππ]rad /样品。如果NFFT.奇怪的是S.计算在( -ππrad /样品。如果您指定FS.然后分别间隔( -FS./ 2,FS./2]周期/单位时间和(-FS./ 2,FS./ 2)循环/单位时间。

互功率谱缩放,指定为'psd'“权力”

  • 省略Spectrumtype.,或指定'psd',返回交叉功率谱密度。

  • 指定“权力”缩放由分辨率带宽,这取决于窗口的等效噪声带宽和片段持续时间的互功率谱密度中的每个估计。其结果是在每个频率的功率的估计。

频率显示轴,指定为“x轴”“桠溪”

  • “x轴”—显示频率X- 轴和时间y设在。

  • “桠溪”—显示频率y- 轴和时间X设在。

如果调用此参数将被忽略xspectrogram输出参数。

名称 - 值参数

指定可选的逗号分离对名称,价值参数。的名字是参数名称和价值为对应值。的名字必须出现在引号内。可以以任意顺序指定多个名称和值对参数名1,值1,...,NameN,值N

例子:“OutputTimeDimension”xspectrogram (x, 100年,“downrows”)划分Xy分成长度为100的段,每个段都有一个相同长度的汉明窗口。谱图的输出行有时间维度。

阈值,指定为以分贝表示真正的标量。xspectrogram设置为零的那些元素S.这样10个日志10S.)≤.脱粒

输出时间维度,指定为acrosscolumns下降.将此值设置为下降,如果你想要的时间维度S.psFC.,tc倒行和沿着列频率维度。将此值设置为acrosscolumns,如果你想要的时间维度S.psFC.,tc跨列和沿行排列的频率维度。如果调用函数时不带输出参数,则忽略该输入。

输出参数

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交叉光谱图,作为矩阵返回。时间在列中增加S.频率从零开始,沿行递减。

  • 如果输入信号Xy的长度N, 然后S.K.列,地点:

    • K.=⌊(N-noverlap)/(窗口-noverlap)⌋ 如果窗口是一个标量。

    • K.=⌊(N-noverlap)/(长度(窗口-noverlap)⌋ 如果窗口是一个向量。

  • 如果输入信号是实数和NFFT.是偶数,那么S.有(NFFT./ 2 + 1)行。

  • 如果输入信号是实数和NFFT.奇怪的是S.有(NFFT.+ 1) / 2行。

  • 如果输入信号是复杂的,那么S.NFFT.行。

数据类型:|

归一化频率,作为向量返回。W.长度等于多少行S.

数据类型:|

时间瞬间,返回为矢量。时间值T.对应于每段指定使用的中点窗口

数据类型:|

循环频率,作为矢量返回。F长度等于多少行S.

数据类型:|

随时间变化的复杂的交叉谱,返回作为基质。cross-spectrogram,S.的大小C

数据类型:|

参考

Sanjit K. Mitra数字信号处理:基于计算机A方法.第二次。纽约:麦格劳 - 希尔,2001。

[2]奥本海姆,艾伦五,和Ronald W.谢弗,约翰·R·巴克。离散时间信号处理.第二次。上部鞍河,NJ:Prentice Hall,1999。

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