Matplotlib 频谱图强度图例（颜色条）答案

【问题标题】：Matplotlib spectrogram intensity legend (colorbar)Matplotlib 频谱图强度图例（颜色条）
【发布时间】：2014-11-30 05:38:42
【问题描述】：

我正在使用 matplotlib 的 specgram 函数来生成频谱图。我试图在频谱图的右侧添加一个颜色条，以指示 dB 到颜色的映射。

但由于某种原因，颜色条指示的 dB 没有意义。

也许我没有正确生成颜色条？也许我需要将一些参数传递给 specgram？

我生成的信号是以 32Khz 采样的 1Khz、2Vpp 正弦波。

我预计频谱图上的暗红色峰值对应于 0dB（意味着 +1V 是我的参考）

有人知道我的方法有什么问题吗？

def plot_specgram(data, title='', x_label='', y_label='', fig_size=None):
    fig = plt.figure()
    if fig_size != None:
        fig.set_size_inches(fig_size[0], fig_size[1])
    ax = fig.add_subplot(111)
    ax.set_title(title)
    ax.set_xlabel(x_label)
    ax.set_ylabel(y_label)
    pxx,  freq, t, cax = plt.specgram(data, Fs=32000)
    fig.colorbar(cax).set_label('Intensity [dB]')

plot_specgram(a,title='Spectrogram', x_label='time (in seconds)', y_label='frequency', fig_size=(14,8))

这是我得到的频谱图：

【问题讨论】：

从色图上看，深红色确实似乎对应0，只是没有显示0……0db（深红色）对应峰值1kHz 的光谱分量...正如预期的那样，蓝色具有较低的强度值（
实际上，您所看到的可能是您没有考虑到的窗口函数的结果。我很确定 specgram 使用 Hanning 窗口作为默认值，这可能会影响您对缩放的期望。

标签： python matplotlib spectrogram

【解决方案1】：

首先，请提供您的a 向量，因为它似乎有某种谐波。

这有点反复试验，但这似乎产生了正确的缩放比例：

NFFT = 256
ax.specgram(x/(NFFT/2), NFFT=NFFT, Fs=fs, mode='magnitude', window=plt.window_none)

使用窗口似乎会损失大约 1/2 的峰值功率，您当然可以对此进行调整。

我将动态范围限制为 40dB 的完整示例（例如，如果您想隐藏小东西）。

import numpy as np
import pylab as plt

# generate a 1kHz sine wave
fs = 32e3
t = np.arange(0, 15, 1.0/fs)
f0 = 1e3
A = 1
x = A*np.sin(2*np.pi*f0*t)

fig, ax = plt.subplots()
cmap = plt.get_cmap('viridis')
vmin = 20*np.log10(np.max(x)) - 40  # hide anything below -40 dBc
cmap.set_under(color='k', alpha=None)

NFFT = 256
pxx,  freq, t, cax = ax.specgram(x/(NFFT/2), Fs=fs, mode='magnitude',
                                 NFFT=NFFT, noverlap=NFFT/2,
                                 vmin=vmin, cmap=cmap,
                                 window=plt.window_none)
fig.colorbar(cax)

print np.max(pxx) # should match A

【讨论】：

什么是 NFFT，为什么会有 256 的值？
@MartinThoma 它是 ax.specgram 的输入参数，它控制计算频谱图的频率数量，我们需要除以这个数字才能正确缩放绘图。有关数学，请参阅频谱图文档。