poctave

产生倍频程频谱

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语法

p = poctave (x, fs)

p = poctave (xt)

p = poctave (pxx, f, f)

p = poctave (___、类型)

p = poctave (___、名称、值)

(p, cf) = poctave (___)

[p, cf, t] = poctave (___)

poctave (___)

描述

例子

p= poctave (x,fs)返回信号的倍频程频谱x采样速率fs。倍频程频谱是平均功率随着八度乐队由ANSI S1.11标准定义的[2]。如果x是一个矩阵,然后独立函数估计,倍频程谱对应的列中的每个列和返回结果的p。

p= poctave (xt)返回信号的倍频程频谱存储在MATLAB中^®时间表xt。

例子

p= poctave (pxx,fs,f)来执行八度平滑转换功率谱密度,pxx1 /b八度功率谱,b的部分波段数倍频带。的频率f对应的PSD估计pxx。

例子

p= poctave (___,类型)指定的光谱分析执行的函数。指定类型作为“权力”或的谱图。

例子

p= poctave (___,名称,值)指定附加选项的任何以前的语法使用名称-值参数。

(p,cf)= poctave (___)还返回倍频程的中心频率倍频程谱计算的乐队。

(p,cf,t)= poctave (___)此外返回时间向量,t段的中心对应于时间用于计算功率谱估计的时候类型是的谱图。

poctave (___)没有输出参数的倍频程频谱图和谱图在当前图。如果类型被指定为的谱图,那么这个函数只支持单通道输入。金宝app

例子

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倍频程谱的白色和粉红噪声

打开生活的脚本

生成 $10^{5}$ 高斯白噪声的样本。创建一个pseudopink噪声信号通过滤波白噪声滤波器的零和波兰人都在积极的一面x设在。可视化0和两极。

N = 1 e5;wn = randn (N, 1);z = (0.982231570015379 0.832656605953720 0.107980893771348) ';p = (0.995168968915815 0.943841773712820 0.555945259371364) ';[b] = zp2tf (z, p, 1);pn =过滤器(b, a, wn);zplane (z, p)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象包含3线类型的对象。

创建一个双通道信号组成的白色和粉红噪声。计算出倍频程频谱。假设44.1 kHz的采样率。设置从30赫兹频段奈奎斯特频率。

sg = (wn pn);fs = 44100;poctave (sg, fs,“FrequencyLimits”,30 fs / 2)传说(“白噪音”,“粉红噪声”,“位置”,“东南”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象标题2倍频程频谱包含楼梯类型的对象。这些对象代表白噪声,粉红噪声。

白噪声具有倍频程谱与频率增加。粉红噪声倍频程谱的整个频率范围大约是常数。信号的倍频程谱说明了人耳感知的信号。

八度平滑的白色和粉红噪声

打开生活的脚本

生成 $10^{5}$ 高斯白噪声样本取样44.1 kHz。创建一个粉红噪声信号通过滤波白噪声滤波器的零和波兰人都在积极的一面x设在。

N = 1 e5;fs = 44.1 e3;wn = randn (N, 1);z = (0.982231570015379 0.832656605953720 0.107980893771348) ';p = (0.995168968915815 0.943841773712820 0.555945259371364) ';[b] = zp2tf (z, p, 1);pn =过滤器(b, a, wn);

计算的韦尔奇估计信号的功率谱密度。把信号分成2048 -样品部分,指定50%重叠的部分,窗与汉明窗,每一部分和DFT使用4096点。

[pxx f] = pwelch (wn pn,汉明(2048),1024年,4096年,fs);

显示在频带谱密度从奈奎斯特频率200赫兹。使用频率轴的对数刻度。

pwelch (wn pn,汉明(2048),1024年,4096年,fs) ax = gca;斧子。XScale =“日志”;xlim ([200 fs / 2) / 1000)传说(“白色”,“粉红色”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题韦尔奇功率谱密度估计包含2线类型的对象。这些对象代表白色,粉红色。

计算并显示信号的倍频程谱。使用相同的频率范围与前面的情节。指定6乐队每倍频程计算光谱使用8阶滤波器。

poctave (pxx, f, f,“BandsPerOctave”6“FilterOrder”8“FrequencyLimits”[200 fs / 2],psd的)传说(“白色”,“粉红色”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题1/6倍频程平滑包含2楼梯类型的对象。这些对象代表白色,粉红色。

音频信号的倍频程谱图

打开生活的脚本

一个电子牙刷的录音解读MATLAB®。牙刷打开约1.75秒,停留约2秒。

(y, fs) = audioread (“toothbrush.m4a”);

计算出音频信号的倍频程谱图。指定48乐队每倍频程和82%重叠。限制总从100赫兹频率范围fs/ 2赫兹和使用C-weighting。

poctave (y, fs,的谱图,“BandsPerOctave”现年48岁的“OverlapPercent”,82,“FrequencyLimits”[100 fs / 2],“权重”,“C”)

图包含一个坐标轴对象。标题为1/48倍频程谱图的坐标轴对象包含一个类型的对象的形象。

倍频程频谱加权

打开生活的脚本

生成 $10^{5}$ 高斯白噪声样本取样44.1 kHz。创建一个粉红噪声信号通过滤波白噪声滤波器的零和波兰人都在积极的一面x设在。

N = 1 e5;fs = 44.1 e3;wn = randn (N, 1);z = (0.982231570015379 0.832656605953720 0.107980893771348) ';p = (0.995168968915815 0.943841773712820 0.555945259371364) ';[b] = zp2tf (z, p, 1);pn =过滤器(b, a, wn);

计算信号的倍频程频谱。指定三个乐队每倍频程总从200赫兹频率范围限制在20 kHz。存储单元阵列的名称-值对,供以后使用。显示频谱。

膜= 20 e3 [200];业务流程外包= 3;选择= {“FrequencyLimits”膜,“BandsPerOctave”业务流程外包};poctave (pn, fs,选择{:});

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题1/3倍频程频谱包含一个对象类型的酒吧。

计算信号的倍频程频谱使用相同的设置,但使用C-weighting。C-weighted频谱下降超过6赫兹的频率。

持有在poctave (pn, fs,选择{:},“权重”,“C”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题1/3倍频程频谱包含2杆类型的对象。

再次计算倍频程频谱,但现在使用一个权重。加权谱峰值约为3千赫和脱落6千赫以上的低端频率乐队。

poctave (pn, fs,选择{:},“权重”,“一个”)举行从传奇(“粉红噪声”,“C-weighted”,“加权”,“位置”,“西南”)

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题1/3倍频程频谱包含3条类型的对象。这些对象代表粉红噪声,C-weighted加权。

输入参数

全部折叠

`x`- - - - - -输入信号
向量|矩阵

输入信号,指定为一个向量或矩阵。如果x是一个矢量,然后呢poctave将它视为一个单一的通道。如果x是一个矩阵,然后呢poctave计算每个列的倍频程频谱或独立谱图并返回对应的列的结果p。如果类型被设置为的谱图,功能连接的沿三维谱图p。

例子:罪(2 *π* (0:127)/ 16)+ randn (1128) / 100指定一个嘈杂的正弦信号。

例子:[2 1]。* sin(2 *π* (0:127)”。/ [64])指定一个双通道的正弦信号。

数据类型:单|双

`fs`- - - - - -采样率
积极的标量

采样率,指定为一个积极的标量用赫兹。采样率不能低于7赫兹。

`xt`- - - - - -输入时间表
时间表

输入时间表。xt必须包含增加,有限的,均匀间隔的行乘以。如果xt代表一个多路信号,那么它必须包含矩阵的单变量或多变量组成的向量。

如果时间表有缺失或重复的时间点,你可以修理它使用的技巧清洁时间表与失踪、重复或不均匀。

例子:时间表(秒(0:4)”,randn (1))指定了一个随机过程样本1赫兹为4秒。

`pxx`- - - - - -功率谱密度
向量|矩阵

功率谱密度(PSD),指定为一个向量或与真正的非负矩阵元素。功率谱密度必须被表达在线性单元,不是分贝。使用db2pow分贝值转换为功率值。如果类型是的谱图,然后每一列pxx被认为是PSD为特定的时间窗口或样本。

例子:[pxx f] =周期图(cos (pi. / (4; 2) * (0:159)) ' + randn (160 2))指定嘈杂的双通道的周期图PSD估计正弦信号采样2π赫兹的频率计算。

`f`- - - - - -PSD的频率
向量

PSD频率,指定为一个向量。f必须是有限的,严格增加,均匀间隔的线性范围。

例子:[pxx f] =周期图(cos (pi. / (4; 2) * (0:159)) ' + randn (160 2))指定嘈杂的双通道的周期图PSD估计正弦信号采样2π赫兹的频率计算。

`类型`- - - - - -类型的光谱来计算
`“权力”`(默认)|`的谱图`

指定为类型的光谱来计算“权力”或的谱图。

“权力”——计算输入的八度功率谱。
的谱图——计算输入的倍频程谱图。函数把输入段并返回每一部分的短时功率谱八度。

名称-值参数

指定可选的双参数作为Name1 = Value1,…,以=家,在那里的名字参数名称和吗价值相应的价值。名称-值参数必须出现在其他参数,但对的顺序无关紧要。

R2021a之前,用逗号来分隔每一个名称和值,并附上的名字在报价。

例子:“加权”、“一”、“FilterOrder ', 8使用一个权重计算倍频程频谱和8阶过滤器。

`BandsPerOctave`- - - - - -的部分波段数倍频带
`1`(默认)|`3/2`|`2`|`3`|`6`|`12`|`24`|`48`|`96年`

的部分波段数倍频带,指定为1,3/2,2,3,6,12,24,48,或96年。这个参数决定fractional-octave带的宽度。在这样一个频带,上部边缘频率较低的边缘频率2^{1 /b},在那里b是次能带的数量。

数据类型:单|双

`FilterOrder`- - - - - -带通滤波器的顺序
`6`(默认)|积极的偶数

带通滤波器的顺序,甚至指定为一个积极的整数。

数据类型:单|双

`FrequencyLimits`- - - - - -频带
`(马克斯(3,3 *fs/ 48 e3)fs/ 2)`(默认)|双元素向量

频带,指定为双元素向量表达越来越赫兹。的低价值必须至少3赫兹矢量。上向量的值必须小于或等于奈奎斯特频率。如果向量不包含一个倍频程中心,poctave可能返回一个中心频率在指定的限制。确保一个稳定的过滤设计,实际提高最低可实现的频率限制3 *fs48 e3 /如果采样率超过48 kHz。如果没有指定这个参数,poctave使用间隔(马克斯(3,3 *fs/ 48 e3)fs/ 2)。

数据类型:单|双

`权重`- - - - - -频率加权
`“没有”`(默认)|`“一个”`|`“C”`|向量|矩阵|1×2单元阵列|`digitalFilter`对象

频率加权,指定为其中的一个:

“没有”- - - - - -poctave不执行任何频率加权输入。
“一个”- - - - - -poctave对输入执行一个权重。ANSI S1.42标准定义了一个权重曲线。IEC 61672 - 1标准定义的最小和最大衰减限制一个权重过滤器。ANSI S1.42.2001标准定义了权重曲线通过指定模拟极点和零点。
“C”- - - - - -poctave对输入执行C-weighting。ANSI S1.42标准定义了C-weighting曲线。IEC 61672 - 1标准定义的最小和最大衰减限制C-weighting过滤器。ANSI S1.42.2001标准定义了权重曲线通过指定模拟极点和零点。
向量,poctave将指定的输入向量的系数有限脉冲响应滤波器(杉木)。
矩阵,poctave将输入的矩阵二阶部分系数,指定一个无限脉冲响应(IIR)过滤器。矩阵必须至少有两行和完全6列。
1×2单元阵列,poctave将输入的分子和分母系数,在指定的顺序,IIR滤波器的传递函数。
digitalFilter对象-poctave将输入滤波器,设计使用designfilt。

支持这个论点只有当输入是一个信号。金宝app八度平滑不支持频率加权。金宝app

例子:0.5“权重”,fir1(30日)指定了一个30阶数字滤波器的归一化截止频率0.5πrad /样品。

例子:“加权”,[2 4 2 6 0 2;3 3 0 6 0 0]指定了一个三阶巴特沃斯滤波器归一化3-dB频率为0.5πrad /样品。

例子:“加权”,{[1 3 3 1]/ 6 (3 0 1)/ 3}指定了一个三阶巴特沃斯滤波器归一化3-dB频率为0.5πrad /样品。

例子:“加权”,designfilt (“lowpassiir”、“FilterOrder”3“HalfPowerFrequency”, 0.5)指定了一个三阶巴特沃斯滤波器归一化3-dB频率为0.5πrad /样品。

数据类型:单|双|字符|字符串|细胞

`MinThreshold`- - - - - -非零值的下界
`负`(默认)|真正的标量

下界为非零值,指定为一个真正的标量。函数集的元素p这样10个日志₁₀(p)≤“MinThreshold”为零。指定“MinThreshold”在分贝。

数据类型:单|双

`WindowLength`- - - - - -数据段长度
非负整数

数据段的长度,指定为一个非负整数。“WindowLength”必须小于或等于输入信号的长度。如果不指定,数据段的长度计算基于输入信号的大小。这个输入是有效的只有当类型是的谱图。

数据类型:单|双

`OverlapPercent`- - - - - -重叠相邻段之间的百分比
真正的标量区间[0,100)

重叠相邻段之间的百分比,指定为一个真正的标量在区间[0,100)。如果不指定,“OverlapPercent”是零。这个输入是有效的只有当类型是的谱图。

数据类型:单|双

输出参数

全部折叠

`p`——倍频程频谱或光谱图
矩阵向量| |三维数组

倍频程频谱或光谱图,返回为一个向量,矩阵,或三维数组。第三个维度,如果存在,对应于输入通道。

`cf`——中心频率
向量

中心频率,作为一个向量返回。cf包含一个倍频程的中心频率列表的乐队poctave倍频程频谱估计。cf的单位是赫兹。

`t`-中心倍
向量

中心的时候,作为一个向量返回。如果输入是一个PSDt代表了样本指标对应的列pxx。这种说法只适用于当类型是的谱图。

算法

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倍频程分析用于识别声音或振动水平在一个广泛的频率范围,这个过程就像一个人耳感知声音。信号频谱分为八度或fractional-octave乐队。每个频带的频率极限频率下限的两倍,因此,在较高的频率带宽的增加。

用倍频程滤波器

执行倍频程分析,poctave函数创建一个过滤器银行平行带通滤波器。每个数字带通滤波器是映射到一个等价的巴特沃斯低通模拟滤波器[3]。模拟滤波器是映射回使用带通版本的数字带通滤波器双线性转换和返回的结果是一连串的四阶部分。

每个倍频带的上下边缘频率给出

$f_{l} = c f \cdot (G^{- 1 / 2 b})$

$f_{u} = c f \cdot (G^{1 / 2 b})$

在哪里f_c是每个频带的中心频率由ANSI s1.11 - 2004标准定义的[2]和返回cf,G是一个转换常数( $10^{3 / 10}$ ),b是乐队的数量每八度。

更多信息在八度过滤器的设计和实现,明白了数字滤波器设计(音频工具箱)。

使用八度平滑

的poctave函数计算平均功率除以每个倍频带通过集成信号的功率谱密度(PSD)在乐队使用矩形的方法。倍频带的平均功率代表带中心频率的信号电平。

乐队边缘属于本时,函数分配权力的乐队只有分数对应的百分比频率本乐队占据。例如,这张图显示了一个倍频带的边缘属于两个不同的频率垃圾箱,由橙色和蓝色虚线矩形。阴影区域内的功率计算给定倍频带。
当一个带边沿落在0或在奈奎斯特频率,f_尼奎斯特,该函数分配给乐队两次权力的分数对应的百分比频率本乐队占据。这种重复占半本力量出现在[-范围w/2,0]和[f_尼奎斯特,f_尼奎斯特+w/2),w箱子的宽度。例如,这张图显示了一个倍频带的右边缘在奈奎斯特频率下降。阴影区域内的功率计算给定倍频带。

引用

[1]史密斯,朱利叶斯猎户座,三世。”示例:1 / F噪声的综合(粉红噪声)。”In光谱音频信号处理。https://ccrma.stanford.edu/乔斯/ sasp /。

[2]规范倍频带Fractional-Octave-Band模拟和数字滤波器。ANSI标准s1.11 - 2004。梅尔维尔,纽约州:美国声学学会,2004年。

[3]Orfanidis,索福克勒斯J。介绍了信号处理。恩格尔伍德悬崖,新泽西:Prentice Hall出版社,2010年。

扩展功能

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

使用笔记和限制:

如果指定输入权重大小可变的矩阵在代码生成,那么它必须在运行时不减少一个向量。

版本历史

介绍了R2018a

另请参阅

pspectrum

poctave

语法

描述

例子

倍频程谱的白色和粉红噪声

八度平滑的白色和粉红噪声

音频信号的倍频程谱图

倍频程频谱加权

输入参数

x- - - - - -输入信号向量|矩阵

fs- - - - - -采样率积极的标量

xt- - - - - -输入时间表时间表

pxx- - - - - -功率谱密度向量|矩阵

f- - - - - -PSD的频率向量

类型- - - - - -类型的光谱来计算“权力”(默认)|的谱图

名称-值参数

BandsPerOctave- - - - - -的部分波段数倍频带1(默认)|3/2|2|3|6|12|24|48|96年

FilterOrder- - - - - -带通滤波器的顺序6(默认)|积极的偶数

FrequencyLimits- - - - - -频带(马克斯(3,3 *fs/ 48 e3)fs/ 2)(默认)|双元素向量

权重- - - - - -频率加权“没有”(默认)|“一个”|“C”|向量|矩阵|1×2单元阵列|digitalFilter对象

MinThreshold- - - - - -非零值的下界负(默认)|真正的标量

WindowLength- - - - - -数据段长度非负整数

OverlapPercent- - - - - -重叠相邻段之间的百分比真正的标量区间[0,100)

输出参数

p——倍频程频谱或光谱图矩阵向量| |三维数组

cf——中心频率向量

t-中心倍向量

算法

用倍频程滤波器

使用八度平滑

引用

扩展功能

C / c++代码生成生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。

版本历史

另请参阅

`x`- - - - - -输入信号
向量|矩阵

`fs`- - - - - -采样率
积极的标量

`xt`- - - - - -输入时间表
时间表

`pxx`- - - - - -功率谱密度
向量|矩阵

`f`- - - - - -PSD的频率
向量

`类型`- - - - - -类型的光谱来计算
`“权力”`(默认)|`的谱图`

`BandsPerOctave`- - - - - -的部分波段数倍频带
`1`(默认)|`3/2`|`2`|`3`|`6`|`12`|`24`|`48`|`96年`

`FilterOrder`- - - - - -带通滤波器的顺序
`6`(默认)|积极的偶数

`FrequencyLimits`- - - - - -频带
`(马克斯(3,3 *fs/ 48 e3)fs/ 2)`(默认)|双元素向量

`权重`- - - - - -频率加权
`“没有”`(默认)|`“一个”`|`“C”`|向量|矩阵|1×2单元阵列|`digitalFilter`对象

`MinThreshold`- - - - - -非零值的下界
`负`(默认)|真正的标量

`WindowLength`- - - - - -数据段长度
非负整数

`OverlapPercent`- - - - - -重叠相邻段之间的百分比
真正的标量区间[0,100)

`p`——倍频程频谱或光谱图
矩阵向量| |三维数组

`cf`——中心频率
向量

`t`-中心倍
向量

C / c++代码生成
生成C和c++代码使用MATLAB®编码器™。