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 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. Среднее значение \(|\mathrm{fft}(i)|^2\) каждого сегмента \(i\) используется для вычисления \(P_{xx}\) с масштабированием, учитывающим потери мощности из-за окон.

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

Параметры

xОдномерный массив или последовательность

Массив или последовательность, содержащая данные.

FsВещественное число, по умолчанию: 2

Частота дискретизации (образцов в единицу времени). Она используется для вычисления частот Фурье, freqs, в циклах за единицу времени.

windowВызываемая функция или 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 передаётся функция, она должна принимать сегмент данных и возвращать оконченную версию сегмента.

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

Какие стороны спектра возвращать. 'default' — односторонняя для вещественных данных и двухсторонняя для комплексных данных. 'onesided' принудительно возвращает односторонний спектр, а 'twosided' — двухсторонний.

pad_toцелое число, необязательно

Количество точек, до которого дополняется сегмент данных при выполнении FFT. Это может отличаться от NFFT, которое задаёт количество точек данных, используемых в вычислении. Не следует использовать это для получения нулевого заполнения, так как это повлияет на масштабирование результата; для этого используйте pad_to вместо этого.

NFFTцелое число, по умолчанию: 256

Количество точек данных, используемых в каждом блоке для FFT. Мощность 2 наиболее эффективна. Это не следует использовать для получения нулевого заполнения, или масштабирование результата будет неправильным; вместо этого используйте pad_to.

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

Функция, применяемая к каждому сегменту перед fft, предназначенная для удаления среднего значения или линейной тенденции. В отличие от MATLAB, где параметр detrend — это вектор, в Matplotlib он представляет функцию. 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, по умолчанию: True

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

noverlapцелое число, по умолчанию: 0 (нет перекрытия)

Количество перекрывающихся точек между сегментами.

Fcцелое число, по умолчанию: 0

Центральная частота x, которая смещает области значений x графика, чтобы отразить частотный диапазон, используемый при получении сигнала, а затем фильтрации и понижении частоты до базовой полосы.

return_linebool, по умолчанию: False

Указывает, следует ли включать в возвращаемые значения объект линии, нарисованный данной функцией.

Возвращаемые значения

PxxОдномерный массив

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

freqsОдномерный массив

Частоты, соответствующие элементам в Pxx.

lineLine2D

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

Другие параметры

dataиндексируемый объект, необязательно

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

x

**kwargs

Ключевые параметры управляют свойствами Line2D:

Свойство	Описание
agg_filter	функция фильтра, которая принимает массив чисел с плавающей точкой (m, n, 3) и значение dpi, и возвращает массив чисел с плавающей точкой (m, n, 3)
alpha	скаляр или None
animated	bool
antialiased или aa	bool
clip_box	Bbox
clip_on	bool
clip_path	Объект 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 (перо/пробел в точках) 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	bool
label	объект
linestyle или ls	{'-', '--', '-.', ':', '', (смещение, последовательность вкл/выкл), ...}
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 целых чисел или число с плавающей точкой или (число с плавающей точкой, число с плавающей точкой) или список логических значений
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	строка
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 сегментов; возвращает время сегментов; и строит цветовое отображение вместо линии.

magnitude_spectrum

Строит спектр амплитуды.

csd

Строит спектральную плотность между двумя сигналами.

Примечания

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

Ссылки

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