Python頻率與時間圖

Question

我正在嘗試使用Python獲取.wav文件的頻率與時間的關系圖。 目前，我有一些代碼可以顯示幅度與時間以及頻率與功率（dB）的關系。 我嘗試使用頻率與功率圖的代碼來繪制頻率與時間的關系，但未成功。 我知道頻率數據是對稱的，這意味着與時間數據相比，我有1/2的數據點。 我可以通過保留重復的頻率數據來對它們進行繪制，但是我懷疑這是否真正產生了頻率與時間的精確表示。

我認為該方法將涉及對數據段使用短時傅立葉變換，然后繪制結果。 就是說，我已經找到了一些與此功能類似的代碼，但是我很難理解代碼正在發生什么，並且很難做出有意義的調整以幫助我實現目標。

總而言之，我希望有人能提供一些示例代碼或一種在Python中創建.wav文件的頻率與時間圖的方法。 萬分感謝！ 請讓我知道是否可以發布到目前為止一直在使用的代碼。

#Import the required functions
from scipy.io.wavfile import read
from scipy.fftpack import fft, fftfreq, fftshift
from scipy.signal import get_window
from math import ceil
from pylab import figure, imshow, clf, gray, xlabel, ylabel

# Read in a wav file 
#   returns sample rate (samples / sec) and data
rate, data = read('waveTest.wav')
data = data[:,0]
# Define the sample spacing and window size.
dT = 1.0/rate
T_window = 50e-3
N_window = int(T_window * rate)
N_data = len(data)

# 1. Get the window profile
window = get_window('hamming', N_window)

# 2. Set up the FFT
result = []
start = 0
while (start < N_data - N_window):
    end = start + N_window
    result.append(fftshift(fft(window*data[start:end])))
    start = end

result.append(fftshift(fft(window*data[-N_window:])))
result = array(result,result[0].dtype)

# Display results
freqscale = fftshift(fftfreq(N_window,dT))[150:-150]/1e3
figure(1)
clf()

s.imshow(abs(result[:,150:-150]), extent=(5,-5,(N_data*dT-T_window/2.0),T_window/2.0)) #19.04, -19.04, 6.41, 0.025 
s.xlabel('Frequency (kHz)')
s.ylabel('Time (sec.)')

s.show()

根據要求，上面是我要開始工作的代碼。 我實際上似乎工作正常，但是我有兩個問題。

1）abs（result [：，150：-150]）到底是什么？ 我意識到他正在使用傅立葉變換的絕對值（以便刪除復雜分量？）。 這是頻率嗎？

2）我該如何交換數據，使X軸上的時間與Y軸上的頻率一致？

3）圖像如何知道哪個頻率對應哪個時間？ 如果我理解正確，那么擴展區將采用最后兩個參數，即文件的時間長度和文件應執行的步驟？

4）是否可以在圖表中而不是圖像上繪制數據圖形？

我希望這些問題不是太多，也不是太具體。 再次感謝您提供的任何幫助！

Answer 1

1） result[:,150:-150]給出一個numpy.array其中包含所有行（每行對應於一個由fft計算的頻率）和從150到number of columns - 150 150 number of columns - 150 。 每列對應於時間。 是的，對於給定的頻率， abs取絕對值，該絕對值大致對應於信號的頻率。

2）在abs(result[:,150:-150]) ，需要轉置矩陣，如下所示： abs(result[:,150:-150]).transpose() 。

3）范圍參數指定最終圖中的范圍。 由於每一列都對應於特定的時間點，因此這是一個簡單的映射。

4）您獲得的數據是給定時間給定頻率對信號的貢獻（給定一個時間窗口，因為特定點的頻率沒有意義）。 它本質上是2D數據。 您可以嘗試找到給定時間的主導頻率，然后將其繪制為簡單函數。

同樣，您的代碼不起作用。 也許您錯過了程序其余部分的一些變量定義和導入。