matplotlib.axes.Axes.psd

Axes.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 усреднённого периодограммы Уэлча. Вектор x делится на сегменты длиной NFFT. Каждый сегмент обрабатывается функцией detrend и окончивается функцией window. noverlap задаёт длину перекрытия между сегментами. \(|\mathrm{fft}(i)|^2\) каждого сегмента \(i\) усредняются для вычисления \(P_{xx}\) с масштабированием для коррекции потерь мощности из-за окон.

Если длина (len(x)) меньше NFFT, то она заполняется нулями до NFFT.

Параметры

xОдномерный массив или последовательность

Массив или последовательность, содержащая данные

Fsвещественное число, по умолчанию: 2

Частота дискретизации (образцов в единицу времени). Используется для расчёта частот Фурье, freqs, в циклах на единицу времени.

windowвызываемая функция или одномерный массив, по умолчанию: 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 оконченную версию сегмента.

sides{'default', 'onesided', 'twosided'}, необязательно

Какие стороны спектра вернуть. 'default' — односторонняя для вещественных данных и двусторонняя для комплексных данных. 'onesided' — принудительно возвращает односторонний спектр, а 'twosided' — двусторонний.

pad_toцелое число, необязательно

Количество точек, до которого заполняется нулями сегмент данных при выполнении FFT. Это может отличаться от NFFT, который определяет количество точек данных, используемых.

NFFTцелое число, по умолчанию: 256

Количество точек данных, используемых в каждом блоке для FFT. Степени двойки наиболее эффективны. Этого параметра следует не использовать для добавления нулей, так как масштабирование результата будет неправильным; используйте pad_to для этой цели.

detrend{'none', 'mean', 'linear'} или вызываемая функция, по умолчанию: 'none'

Функция, применяемая к каждому сегменту перед fft, предназначенная для удаления среднего или линейной тенденции. В отличие от MATLAB, где параметр detrend — вектор, в Matplotlib он — функция. Модуль mlab определяет detrend_none, detrend_mean и detrend_linear, но вы можете использовать и 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, по умолчанию: True

Надо ли масштабировать полученные значения плотности с учётом частоты масштабирования, что даёт плотность в единицах Hz^-1. Это позволяет интегрировать по возвращаемым значениям частоты. По умолчанию True для совместимости с MATLAB.

noverlapцелое число, по умолчанию: 0 (без перекрытия)

Количество перекрывающихся точек между сегментами.

Fcцелое число, по умолчанию: 0

Центральная частота x, которая смещает область значений x графика, чтобы отразить диапазон частот, используемый при получении сигнала, затем фильтрации и дискретизации до базовой полосы.

return_linebool, по умолчанию: False

Включать ли объект линии, нарисованный в возвращаемых значениях.

Возвращает

Pxxодномерный массив

Значения для спектральной плотности \(P_{xx}\) до масштабирования (вещественные).

freqsодномерный массив

Частоты, соответствующие элементам в Pxx.

lineLine2D

Линия, созданная этой функцией. Возвращается только если return_line True.

Другие параметры

dataиндексируемый объект, необязательно

Если задан, следующие параметры также принимают строку s, которая интерпретируется как data[s] (если это не вызывает исключение):

x

**kwargs

Аргументы ключевого слова управляют свойствами Line2D:

Свойство	Описание
agg_filter	функция фильтра, которая принимает массив с плавающей точкой (m, n, 3) и значение dpi, и возвращает массив (m, n, 3)
alpha	скаляр или None
animated	bool
antialiased или aa	bool
clip_box	Bbox
clip_on	bool
clip_path	Patch или (Path, Transform) или None
color или c	цвет
dash_capstyle	CapStyle или {'butt', 'projecting', 'round'}
dash_joinstyle	JoinStyle или {'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	str
in_layout	bool
label	объект
linestyle или ls	{'-', '--', '-.', ':', '', (смещение, последовательность включения/выключения), ...}
linewidth или lw	число с плавающей точкой
marker	строка стиля 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[целое число] или число с плавающей точкой или (число с плавающей точкой, число с плавающей точкой) или список[bool]
path_effects	AbstractPathEffect
picker	число с плавающей точкой или вызываемая функция[[Artist, Event], кортеж[bool, dict]]
pickradius	число с плавающей точкой
rasterized	bool
sketch_params	(масштаб: число с плавающей точкой, длина: число с плавающей точкой, случайность: число с плавающей точкой)
snap	bool или None
solid_capstyle	CapStyle или {'butt', 'projecting', 'round'}
solid_joinstyle	JoinStyle или {'miter', 'round', 'bevel'}
transform	неизвестно
url	str
visible	bool
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 цветовой карту вместо линии.

magnitude_spectrum

Строит спектр амплитуды.

csd

Строит спектральную плотность между двумя сигналами.

Примечания

Для построения графика мощность выводится как \(10\log_{10}(P_{xx})\) для децибелов, хотя Pxx возвращается само по себе.

Ссылки

Bendat & Piersol -- Случайные данные: Процедуры анализа и измерения, John Wiley & Sons (1986)

Примеры использования matplotlib.axes.Axes.psd