【发布时间】:2015-02-19 22:54:37
【问题描述】:
np.fft.fft() 返回一个复数数组....复数是什么意思? 我想真正的部分是幅度! 虚部是相移 ?相位角 ?或者别的什么!
我发现数组中的位置代表频率。
【问题讨论】:
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通常要解释 fft,您将绘制 20*log(abs(fft(x)),这需要复数的大小并将其置于 dB 标度中
np.fft.fft() 返回一个复数数组....复数是什么意思? 我想真正的部分是幅度! 虚部是相移 ?相位角 ?或者别的什么!
我发现数组中的位置代表频率。
【问题讨论】:
这不是一个真正的编程问题,也不是特定于numpy。简单来说,复数(sqrt(x.real**2 + x.imag**2),或numpy.abs())的绝对值就是幅值。
更详细地说,当您将 FFT 应用于数组 X(例如,其中包含函数 X(t) 的不同值 t 的多个样本)时,您尝试将其表示为具有不同w 值的“平面波”exp(i w t)(其中i 是虚数单位,w 是实值频率)。也就是说,你想要类似的东西
X = A exp(i w1 t) + B exp(i w2 t) + ...
FFT 会返回这些系数A、B 等对应于一些固定频率w1、w2 等(在numpy 中,您可以从fftfreq() 获得它们的值)。
现在,这些系数通常是复杂的。复数A 可以表示为“幅度”和“相位”的组合:
A = r exp(i p)
其中r (== numpy.abs(A)) 是幅度,p (== numpy.angle(A)) 是相位,都是实数值。如果将其代入 FFT 展开式中的项,则得到
r exp(i p) exp(i w t) == r exp(i (w t + p))
因此,幅度r 改变了项的绝对值,而相位p 则改变了相位。因此,为了从 FFT 的结果中获取幅度数组,您需要对其应用numpy.abs。
但我真的建议您阅读有关 FFT 理论的内容,周围有很多信息,例如 wiki。
【讨论】:
对于我所知道的任何 DFT 实现,您获得的值数组是复数数组。复数有一个范数,它对应于幅度。根据实部和虚部,它在复平面上有一个角度(有时称为参数)。这个角度对应于相位。复平面(来自Wolfram docs):
所以,您的数组包含x 和y,实部和虚部。您对角度theta 感兴趣。可以这样计算:
tan(theta) = y/x
theta = arctan(y/x)
这会产生以弧度为单位的角度。您可能还想看看numpy.angle()。
【讨论】:
给定频率的幅度 r 表示原始信号中该频率的数量。复数参数表示相位角,theta。
x + i*y = r * exp(i*theta)
其中 x 和 y 是 numpy FFT 返回的数字。
【讨论】: