含噪正弦波和三角波信号的短时傅里叶变换,用matlab如何实现啊

作者&投稿:常启 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
如何用matlab实现语音信号的短时傅里叶变换~

matlab自带了短时傅里叶变换的分析函数,也即spectrogram函数。
其使用方式有两种
1. [S,F,T,P]=spectrogram(x,window,noverlap,nfft,fs)
2. [S,F,T,P]=spectrogram(x,window,noverlap,F,fs)
x---输入信号的向量;Window---窗函数;Noverlap---各段之间重叠的采样点数;Nfft---计算离散傅里叶变换的点数;Fs---采样频率Hz;F---在输入变量中使用F频率向量。
对应题主的问题
假设语音信号保存在wave变量中,那么,对其做短时傅里叶变换的函数语句为
[S,F,T,P]=spectrogram(wave,window,noverlap,nfft,fs)
参数可以根据具体信号的特点进行设定。

fs=1000; %采样频率
N=1024; %采样点数
n=0:N-1;
t=n/fs;
f0=100; %信号频率
x=sin(2*pi*f0*t);
y=abs(fft(x,N)); %傅里叶变换后画出幅度谱
plot(y);

对正弦信号有:2*pi*fc = 0.3, 正弦信号的频率fc=0.3/(2*pi), 可以用2*fc以上采样率对其进行采样,然后进行傅里叶变换即可
三角信号的频率大致为1/1000,比正弦信号带宽更小,所以可以用正弦信号的采样率进行采样,这样得到的信号的傅里叶变换不会在频域发生混叠
从这里的条件来看,fc=0.3/(2*pi) < 0.1Hz,采样间隔Ts > 10s,因此你给出的 t=1:N,如果以1s为单位的话,可以对 x 直接进行傅里叶变换即可,即 y = fft(x); 得到的 y 即 x 的傅里叶变换;
另外,如果需要画变换后的幅度谱,需要用 plot(20*log10(abs(fftshift(y)))) 就可以了
祝好运!

功能:使用短时傅里叶变换得到信号的频谱图。
语法:
[S,F,T,P]=spectrogram(x,window,noverlap,nfft,fs)
[S,F,T,P]=spectrogram(x,window,noverlap,F,fs)
说明:当使用时无输出参数,会自动绘制频谱图;有输出参数,则会返回输入信号的短时傅里叶变
换。当然也可以从函数的返回值S,F,T,P绘制频谱图,具体参见例子。
参数:
x---输入信号的向量。默认情况下,即没有后续输入参数,x将被分成8段分别做变换处理,
如果x不能被平分成8段,则会做截断处理。默认情况下,其他参数的默认值为
window---窗函数,默认为nfft长度的海明窗Hamming
noverlap---每一段的重叠样本数,默认值是在各段之间产生50%的重叠
nfft---做FFT变换的长度,默认为256和大于每段长度的最小2次幂之间的最大值。
另外,此参数除了使用一个常量外,还可以指定一个频率向量F
fs---采样频率,默认值归一化频率
Window---窗函数,如果window为一个整数,x将被分成window段,每段使用Hamming窗函数加窗。
如果window是一个向量,x将被分成length(window)段,每一段使用window向量指定的
窗函数加窗。所以如果想获取specgram函数的功能,只需指定一个256长度的Hann窗。
Noverlap---各段之间重叠的采样点数。它必须为一个小于window或length(window)的整数。
其意思为两个相邻窗不是尾接着头的,而是两个窗有交集,有重叠的部分。
Nfft---计算离散傅里叶变换的点数。它需要为标量。
Fs---采样频率Hz,如果指定为[],默认为1Hz。
S---输入信号x的短时傅里叶变换。它的每一列包含一个短期局部时间的频率成分估计,
时间沿列增加,频率沿行增加。
如果x是长度为Nx的复信号,则S为nfft行k列的复矩阵,其中k取决于window,
如果window为一个标量,则k = fix((Nx-noverlap)/(window-noverlap))
如果window为向量,则k = fix((Nx-noverlap)/(length(window)-noverlap))
对于实信号x,如果nfft为偶数,则S的行数为(nfft/2+1),如果nfft为奇数,
则行数为(nfft+1)/2,列数同上。
F---在输入变量中使用F频率向量,函数会使用Goertzel方法计算在F指定的频率处计算频谱图。
指定的频率被四舍五入到与信号分辨率相关的最近的DFT容器(bin)中。而在其他的使用nfft
语法中,短时傅里叶变换方法将被使用。对于返回值中的F向量,为四舍五入的频率,其长度
等于S的行数。
T---频谱图计算的时刻点,其长度等于上面定义的k,值为所分各段的中点。
P---能量谱密度PSD(Power Spectral Density),对于实信号,P是各段PSD的单边周期估计;
对于复信号,当指定F频率向量时,P为双边PSD。
P矩阵的元素计算公式如下P(I,j)=k|S(I,j)|2,其中的的k是实值标量,定义如下
对于单边PSD,计算公式如下,其中w(n)表示窗函数,Fs为采样频率,在0频率和奈奎斯特
频率处,分子上的因子2改为1;




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