matplotlib.pyplot.psd

matplotlib.pyplot.psd(x, NFFT=None, Fs=None, Fc=None, detrend=None, window=None, noverlap=None, pad_to=None, sides=None, scale_by_freq=None, return_line=None, *, data=None, **kwargs) [source]

Построение плотности спектральной мощности.

Плотность спектральной мощности \(P_{xx}\) методом усреднения периодограмм Уэлча. Вектор x делится на сегменты длиной NFFT. Каждый сегмент обрабатывается функцией detrend и функцией window. noverlap задаёт длину перекрытия между сегментами. Значения \(|\mathrm{fft}(i)|^2\) каждого сегмента \(i\) усредняются для вычисления \(P_{xx}\) с учётом потери мощности из-за окон.

Если len(x) < NFFT, данные будут дополнены нулями до NFFT.

Параметры:

x1-D array or sequence Массив или последовательность, содержащая данные Fsfloat, default: 2 Частота дискретизации (образцов в единицу времени). Используется для расчёта частот Фурье, freqs, в циклах на единицу времени. windowcallable or ndarray, default: window_hanning Функция или вектор длиной NFFT. Для создания векторов окон см. window_hanning, window_none, numpy.blackman, numpy.hamming, numpy.bartlett, scipy.signal, scipy.signal.get_window и т.д. Если в качестве аргумента передана функция, она должна принимать сегмент данных и возвращать его оконную версию. sides{'default', 'onesided', 'twosided'}, optional Какие стороны спектра вернуть. 'default' — односторонняя для вещественных данных и двусторонняя для комплексных данных. 'onesided' — принудительно возвращает односторонний спектр, 'twosided' — принудительно двусторонний. pad_toint, optional Количество точек, до которого дополняется сегмент данных при выполнении БПФ. Может отличаться от NFFT, которое задаёт количество используемых точек данных. Хотя это не увеличивает фактическое разрешение спектра (минимальное расстояние между разрешимыми пиками), это может дать больше точек на графике, что позволит получить больше деталей. Соответствует параметру n в вызове fft(). По умолчанию None, что устанавливает pad_to равным NFFT NFFTint, default: 256 Количество точек данных, используемых в каждом блоке для БПФ. Мощность 2 наиболее эффективна. Не следует использовать для получения нулевого заполнения, иначе масштабирование результата будет неправильным; используйте pad_to для этого вместо этого. detrend{'none', 'mean', 'linear'} or callable, default 'none' Функция, применяемая к каждому сегменту перед вычислением БПФ, предназначенная для удаления среднего значения или линейной тенденции. В отличие от MATLAB, где параметр detrend — вектор, в Matplotlib это функция. Модуль mlab определяет detrend_none, detrend_mean и detrend_linear, но вы также можете использовать пользовательскую функцию. Вы также можете использовать строку для выбора одной из функций: 'none' вызывает detrend_none. 'mean' вызывает detrend_mean. 'linear' вызывает detrend_linear. scale_by_freqbool, default: True Указывает, должны ли значения плотности масштабироваться с частотой масштабирования, что даёт плотность в единицах Hz^-1. Это позволяет интегрировать по возвращаемым значениям частот. По умолчанию True для совместимости с MATLAB. noverlapint, default: 0 (no overlap) Количество перекрывающихся точек между сегментами. Fcint, default: 0 Центральная частота x, которая смещает границы по оси x графика, чтобы отразить диапазон частот, используемый при получении сигнала, а затем его фильтрации и дискретизации до базовой полосы. return_linebool, default: False Включать ли объект линии, нарисованный на графике, в возвращаемые значения.

Возвращает:

Pxx1-D array Значения спектральной плотности \(P_{xx}\) до масштабирования (вещественные). freqs1-D array Частоты, соответствующие элементам в Pxx. lineLine2D Линия, созданная этой функцией. Возвращается только если return_line True.

Другие параметры:

**kwargs Ключевые аргументы управляют свойствами Line2D: Свойство Описание agg_filter функция фильтра, принимающая массив (m, n, 3) чисел с плавающей точкой и значение dpi, и возвращающая массив (m, n, 3) alpha число с плавающей точкой или None animated логическое значение antialiased или aa логическое значение clip_box Bbox clip_on логическое значение clip_path Объект Patch или (Path, Transform) или None color или c цвет contains неизвестно dash_capstyle {'butt', 'round', 'projecting'} dash_joinstyle {'miter', 'round', 'bevel'} dashes последовательность чисел с плавающей точкой (чернила включены/выключены в пунктах) или (None, None) data массив (2, N) или два одномерных массива drawstyle или ds {'default', 'steps', 'steps-pre', 'steps-mid', 'steps-post'}, по умолчанию: 'default' figure Figure fillstyle {'full', 'left', 'right', 'bottom', 'top', 'none'} gid строка in_layout логическое значение label объект linestyle или ls {'-', '--', '-.', ':', '', (смещение, последовательность включения/выключения), ...} linewidth или lw число с плавающей точкой marker строка стилей маркера, Path или MarkerStyle markeredgecolor или mec цвет markeredgewidth или mew число с плавающей точкой markerfacecolor или mfc цвет markerfacecoloralt или mfcalt цвет markersize или ms число с плавающей точкой markevery None или целое число или (целое число, целое число) или срез или список целых чисел или число с плавающей точкой или (число с плавающей точкой, число с плавающей точкой) или список логических значений path_effects AbstractPathEffect picker неизвестно pickradius число с плавающей точкой rasterized логическое значение или None sketch_params (масштаб: число с плавающей точкой, длина: число с плавающей точкой, случайность: число с плавающей точкой) snap логическое значение или None solid_capstyle {'butt', 'round', 'projecting'} solid_joinstyle {'miter', 'round', 'bevel'} transform matplotlib.transforms.Transform url строка visible логическое значение xdata одномерный массив ydata одномерный массив zorder число с плавающей точкой

См. также

specgram

Отличается по умолчанию перекрытием; не возвращает среднее значение периодограмм сегмента; возвращает время сегментов; и строит цветовое отображение вместо линии.

magnitude_spectrum

Строит спектр по величине.

csd

Строит спектральную плотность между двумя сигналами.

Примечания

Для построения графиков мощность отображается как \(10\log_{10}(P_{xx})\) для децибелов, хотя Pxx сам возвращается.

Ссылки

Бендат и Пирсол — Случайные данные: методы анализа и измерения, John Wiley & Sons (1986)

Примечание

В дополнение к вышеописанным аргументам эта функция может принимать ключевой аргумент data. Если такой аргумент data задан, следующие аргументы также могут быть строками s, которая интерпретируется как data[s] (если это не вызывает исключения): x.

Объекты, передаваемые как data, должны поддерживать доступ к элементам (data[s]) и проверку на членство (s in data).

Примеры использования matplotlib.pyplot.psd

Демонстрация PSD