poctave
Сгенерируйте октавный спектр
Синтаксис
Описание
p = poctave(x,fs)x дискретизация по скорости fs. Октавный спектр является средней степенью над октавными полосами, как определено стандартом ANSI S1.11 [2]. Если x является матрицей, затем функция оценивает октавный спектр независимо для каждого столбца и возвращает результат в соответствующем столбце p.
p = poctave(___,Name,Value)
poctave(___) без выходных аргументов строит графики октавного спектра или спектрограммы на текущей фигуре. Если type задается как 'spectrogram', тогда эта функция поддерживается только для одноканального входа.
Примеры
Октавные спектры белого и розового шума
Произвести выборки белого Гауссова шума. Создайте сигнал псевдопинкового шума путем фильтрации белого шума с помощью фильтра, нули и полюса которого все находятся на положительной оси X. Визуализируйте нули и полюса.
N = 1e5; wn = randn(N,1); z = [0.982231570015379 0.832656605953720 0.107980893771348]'; p = [0.995168968915815 0.943841773712820 0.555945259371364]'; [b,a] = zp2tf(z,p,1); pn = filter(b,a,wn); zplane(z,p)
Создайте двухканальный сигнал, состоящий из белого и розового шума. Вычислите октавный спектр. Примите частоту дискретизации 44,1 кГц. Установите полосу частот от 30 Гц до частоты Найквиста.
sg = [wn pn]; fs = 44100; poctave(sg,fs,'FrequencyLimits',[30 fs/2]) legend('White noise','Pink noise','Location','SouthEast')
Белый шум имеет октавный спектр, который увеличивается с частотой. Октавный спектр розового шума приблизительно постоянен во всей частотной области значений. Октавный спектр сигнала иллюстрирует, как человеческое ухо воспринимает сигнал.
Октавное сглаживание белого и розового шума
Произвести выборки белого Гауссова шума, отобранные при 44,1 кГц. Создайте сигнал розового шума путем фильтрации белого шума с помощью фильтра, нули и полюса которого все находятся на положительной оси X.
N = 1e5; fs = 44.1e3; wn = randn(N,1); z = [0.982231570015379 0.832656605953720 0.107980893771348]'; p = [0.995168968915815 0.943841773712820 0.555945259371364]'; [b,a] = zp2tf(z,p,1); pn = filter(b,a,wn);
Вычислите оценку Уэлча спектральной плотности степени для обоих сигналов. Разделите сигналы на сегменты с 2048 выборками, задайте 50% перекрытия между смежными сегментами, окончите каждый сегмент окном Хэмминга и используйте 4096 точек ДПФ.
[pxx,f] = pwelch([wn pn],hamming(2048),1024,4096,fs);
Отобразите спектральные плотности в полосе частот от 200 Гц до частоты Найквиста. Используйте логарифмическую шкалу для оси частоты.
pwelch([wn pn],hamming(2048),1024,4096,fs) ax = gca; ax.XScale = 'log'; xlim([200 fs/2]/1000) legend('White','Pink')
Вычислите и отобразите октавные спектры сигналов. Используйте ту же частотную область значений, что и на предыдущем графике. Задайте шесть полос на октаву и вычислите спектры с помощью фильтров 8-го порядка.
poctave(pxx,fs,f,'BandsPerOctave',6,'FilterOrder',8,'FrequencyLimits',[200 fs/2],'psd') legend('White','Pink')
Октавная спектрограмма аудиосигнала
Считайте аудиозапись электронной зубной щетки в MATLAB ®. Зубная щетка включается примерно на 1,75 секунде и остается на протяжении примерно 2 секунд.
[y,fs] = audioread('toothbrush.m4a');Вычислите октавную спектрограмму аудиосигнала. Задайте 48 полосы на октаву и 82% перекрытия. Ограничьте общую область значений от 100 Гц до fs/ 2 Гц и использовать C-взвешивание.
poctave(y,fs,'spectrogram','BandsPerOctave',48,'OverlapPercent',82,'FrequencyLimits',[100 fs/2],'Weighting','C')
Октавный спектр
Произвести выборки белого Гауссова шума, отобранные при 44,1 кГц. Создайте сигнал розового шума путем фильтрации белого шума с помощью фильтра, нули и полюса которого все находятся на положительной оси X.
N = 1e5; fs = 44.1e3; wn = randn(N,1); z = [0.982231570015379 0.832656605953720 0.107980893771348]'; p = [0.995168968915815 0.943841773712820 0.555945259371364]'; [b,a] = zp2tf(z,p,1); pn = filter(b,a,wn);
Вычислите октавный спектр сигнала. Задайте три полосы на октаву и ограничьте общую частотную область значений от 200 Гц до 20 кГц. Сохраните пары "имя-значение" в массиве ячеек для дальнейшего использования. Отобразите спектр.
flims = [200 20e3];
bpo = 3;
opts = {'FrequencyLimits',flims,'BandsPerOctave',bpo};
poctave(pn,fs,opts{:});
Вычислите октавный спектр сигнала с теми же настройками, но используйте C-взвешивание. Взвешенный по C спектр падает на частотах выше 6 кГц.
hold on poctave(pn,fs,opts{:},'Weighting','C')
Снова вычислите октавный спектр, но теперь используйте A-взвешивание. Спектр, взвешенный А, достигает максимума приблизительно 3 кГц и падает выше 6 кГц и на нижнем конце полосы частот.
poctave(pn,fs,opts{:},'Weighting','A')
hold off
legend('Pink noise','C-weighted','A-weighted','Location','SouthWest')
Входные параметры
Выходные аргументы
Ссылки
[1] Smith, Julius Orion, III. «Example: Synthesis of 1/F Noise (Pink Noise)». В спектральной обработке аудиосигнала. https://ccrma.stanford.edu/~jos/sasp/.
[2] Спецификация для аналоговых и цифровых фильтров Octave-Band и Fractional-Octave-Band. Стандартные S1.11-2004 ANSI. Melville, NY: Acoustical Society of America, 2004.