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 усредненного 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 \(i\) усредняется для вычисления \(P_{xx}\) с масштабированием для компенсации потерь мощности из-за применения окна.

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

Параметры:

xОдномерный массив или последовательность

Массив или последовательность, содержащие данные

Fsчисло, по умолчанию: 2

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

windowвызываемая функция или массив, по умолчанию: window_hanning

Функция или вектор длиной NFFT. Для создания векторов окна см. window_hanning, window_none, numpy.blackman, numpy.hamming, numpy.bartlett, scipy.signal, scipy.signal.get_window и т.д. Если в качестве аргумента передается 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_toint, необязательно

Количество точек, до которых дополняется сегмент данных при выполнении FFT. Это может отличаться от NFFT, который задаёт количество точек данных, используемых в вычислении. Хотя это не увеличивает фактическое разрешение спектра (минимальное расстояние между разрешаемыми пиками), это может дать больше точек на графике, что позволит больше деталей. Это соответствует параметру n в вызове fft. По умолчанию None, что устанавливает pad_to равным NFFT

NFFTint, по умолчанию: 256

Количество точек данных, используемых в каждом блоке для FFT. Степень двойки наиболее эффективна. Не следует использовать для получения нулевого заполнения, иначе масштабирование результата будет неправильным; для 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 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, по умолчанию: True

Влияет ли возвращаемые значения плотности на масштабирование частотой, которое даёт плотность в единицах 1/Гц. Это позволяет интегрировать возвращаемые значения частоты. По умолчанию True для совместимости с MATLAB.

noverlapint, по умолчанию: 0 (без перекрытия)

Количество перекрывающихся точек между сегментами.

Fcint, по умолчанию: 0

Центральная частота x, которая смещает границы оси x графика для отражения диапазона частот, используемых при приобретении сигнала, а затем его фильтрации и сэмплировании до базовой полосы.

return_linebool, по умолчанию: False

Включить ли объект линии, нарисованной в возвращаемых значениях.

Возвращаемые значения:

PxxОдномерный массив

Значения для спектра мощности \(P_{xx}\) до масштабирования (вещественные значения).

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

x

**kwargs

Ключевые аргументы управляют свойствами Line2D:

Свойство	Описание
agg_filter	функция фильтра, которая принимает (m, n, 3) массив чисел с плавающей точкой и значение dpi, и возвращает (m, n, 3) массив и два смещения от левого нижнего угла изображения
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 (включённый/выключенный чернил в точках) или (None, None)
data	(2, N) массив 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'}
gapcolor	цвет или None
gid	строка
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 целых чисел или число с плавающей точкой или (число с плавающей точкой, число с плавающей точкой) или список логических значений
mouseover	bool
path_effects	AbstractPathEffect
picker	число с плавающей точкой или вызываемая функция [[Artist, Event], кортеж[bool, словарь]]
pickradius	неизвестно
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	вещественное число

См. также

specgram

Отличается по умолчанию перекрытием; не возвращает среднее значение сегментных периодограмм; возвращает моменты сегментов; и строит цветную карту вместо линии.

magnitude_spectrum

Строит спектр величины.

csd

Строит спектральную плотность между двумя сигналами.

Примечания

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

Ссылки

Bendat & Piersol -- Random Data: Analysis and Measurement Procedures, John Wiley & Sons (1986)