角度与弧度

1圆周 对应 360(角度) 对应 2π(弧度)

 
圆周
2πr = L

圆的一周,就是围绕着一点转一圈
从角度的维度看,就是360度,就是一周 
从弧度的维度看,就是2π,实际是2π弧度,弧度的单位是rad,也叫2πrad
所有的圆都是如此,圆与圆之间在这一点上完全一致,统一 

所有的量度单位,都有1这个概念,比如,1米,1斤,
通常,在相同的维度上,都有一个统一的度量,比如在距离这个维度上,是米,1米
不同国家之间,还有不同的单位,比如尺,1尺 

但圆很特殊,圆有一个不重不漏的最小周期,
一个圆,不像距离这样的度量,可以无限长,因为距离没有周期性,

这里就规定(这是本人自己规定的,出了本网站无效)
圆周 与2πrad对应,与360度对应

(1角度)*360 =(1弧度)*2π = 圆周 = 360(角度) = 2π(弧度)

圆周的单位取 Θ(大写)或θ(小写)
$\Theta$  Θ
$\theta$  θ

30度对应 π/6 

30度转化到角度 

圆周  =(对应) 360(角度) =(对应) 2π(弧度)
30角度 对应 30 * 2π/360 = π/6(弧度)
    

度量转化

 
角度/360,化为 圆周,去除了角度的属性,回归圆周的度量上 
弧度/2π, 化为 圆周,去除了弧度的属性,回归圆周的度量上 

圆周×360,回归角度
圆周×2π, 回归弧度

是角度,就除以360,得到几分之一个圆周,再乘以2π就是弧度,
是弧度,就除以2π,得到几分之一个圆周,再乘以360就是角度

 
因为这涉及到了数学定义,使用了=,等号为什么能连接 角度与弧度 ?
= 表示的是等价,相同,相同,对应 等 

就像 1公斤=1千克,1斤=0.5Kg 一样,
公斤与千克这两个汉字是不一样的,但它们代表的含义是一样的,
都是重量这一个维度,相等的量

(1角度)*360 =(1弧度)*2π = 圆周 = 360(角度) = 2π(弧度)
描述的是同一个事物:圆的一周,
它们本质就是等价的,
只是从不同的维度去描述,所以,可以用=连接起来

 

    

 
Return the angle of the complex argument.

Parameters
----------
z : array_like
    A complex number or sequence of complex numbers.
deg : bool, optional
    Return angle in degrees if True, radians if False (default).

 
degrees 英/dɪˈgriːz/ 美/dɪˈgriz/
n.度,度数(角的量度单位);程度;度数(温度单位) degree的复数

radian 英/ˈreɪdiən/ 美/ˈreɪdiən/ n.弧度
    

 
import numpy as np
import numpy.fft as fft

def sample_time():
    """采样时间向量"""
    # 采样的方式/规律,采的是一系列时间点/时刻,只是这些时刻 具有/内含 周期性
    Fs = 1024*8;              # 采样频率=1秒内采样Fs个点,也叫8KHz
    dt = 1/Fs;                # 采样周期,时间间隔,时间步长,两个采样点之间的时间差
    L = 1024*8*100;               # 信号长度,大于L的最接近的2的次幂NFFT
    t = [i*dt for i in range(L)]  #从0开始到L-1个数值
    t = np.array(t)         # 转向量
    return t


t = sample_time()

# 得到分解波的频率序列
freqs = fft.fftfreq(t.size, t[1] - t[0]) #采样间隔(采样率的倒数)。默认为 1;freqs包含样本频率的长度为 n 的数组。

def sample_data(t):
    """采样信号数据"""
    #信号的周期,规律,信息等,前面采样的方式只是得到一系列的时间点,代入信息的公式/规律中,以便于更好的观察信号
    S1 = 5*np.sin(2*np.pi*10*t- 2*np.pi/360)+3 

    return S1

S = sample_data(t=sample_time())
complex_array = fft.fft(S)    # 傅立叶变换
    
    

 
#角度
np.angle(complex_array[:12],deg=True)
array([   0.        ,  -60.02873838,   73.75673919, -146.47015257,
    -50.09527735,   94.56046061, -134.85312109,  -37.83180982,
    113.34564943, -111.5740037 ,  -22.91965861,  129.23333301])

129.23333301*2*np.pi/360
2.255547164350774

#弧度
np.angle(complex_array[:12],deg=False)
array([ 0.        , -1.04769913,  1.28729794, -2.55638642, -0.87432753,
        1.65039138, -2.35363097, -0.66028964,  1.97825478, -1.94733372,
       -0.40002351,  2.25554716])
    

 

    

 


 

  

 


角频率与频率

 
角频度是 单位时间 的弧度变化大小,频率是 单位时间 的周期变化次数
    
一个周期的弧度变化就是 2π,因此 角频率 = 2π·频率

 
这是从不同的维度,用数字去描述 振动变化 

振动是周期性变化的,单位时间的周期变化次数有规律,
每个周期的弧度变化则是固定的2pi,因此单位时间的弧度变化也是有规律的 

弧度的变化,振动本没有什么弧度,
用正弦描述振动规律后,其正弦曲线的变化与振动有所对应,而弧度是正弦曲线的变化

这相当于将一个问题转化为另外一个问题后,通过研究另外一个问题去寻找对应问题的规律

 
频率 在统一的时间量纲上,即单位时间-1秒,的尺度上,研究物体振动的次数
周期 研究各个事物一次振动,所花费的时间 

周期 统一的基础是次数,一次振动,而一次振动更接近事物的特性
频率 统一的基础是时间,1秒时间,针对所有事物,不是哪个事物的1秒,而是所有事物的1秒,
这个维度的描述更容易为人所理解... 虽然客观上只是一个倒数的关系... 

    

 

    

 

    

 


 

  

 


语音信号图谱

 
一段音频信号在时域上,可以用一个实数向量(列表/数组)来表示。

采样率48K,1秒采48K的个数据点,那么就可以用一个长度为48K的数组/向量来表示一次采样

这个数组的大小(音频数据总长)=采样率*音频时长(秒)。

一段采样率为48k,长3s的音频表示为:3x48k=144k大小的实数向量

    

 

    

 

    

 
频谱图

概念: 表示信号频率与能量的关系。频谱图一般由相位频谱图和幅度频谱图两部分构成。

绘制方法: 对一段时域音频做傅里叶变换,得到的就是频谱图。
但是由于其包含两部的信息,因此不能直接绘制。
其可以作为相位频谱图和幅度频谱图分别进行绘制。

    

 
相位频谱图

概念: 在傅里叶分析中,将各个分量的相位随频率的变化成为信号的相位谱。

绘制方法: 将频谱中的幅值部分换成相角,这里利用matlab中的angle函数进行绘制。

 
幅度频谱图

概念: 在傅里叶分析中,将各个分量的幅度随频率的变化成为信号的幅度谱。

绘制方法: 对信号进行fft后的复数向量进行取模操作,得到的就是幅度谱。

 

    

 

    

 
功率谱(能量谱):

概念: 功率谱是功率谱密度函数的简称,它定义为单位频带内的信号功率。它表示了信号功率随着频率的变化情况,即信号功率在频域的分布状况。

绘制方法: 对信号进行fft后的复数向量进行求实部和虚部的平方和操作,得到的就是功率谱。(即幅度谱的平方)

%求功率谱
for i=1:length(x1_fd)
    x1_power(i)=power(real(x1_fd(i)),2)+power(imag(x1_fd(i)),2);
end


 


 


 


 
语谱图:

概念: 语谱图的横坐标是时间,纵坐标是频率,坐标点值为语音数据能量。

由于是采用二维平面表达三维信息,所以能量值的大小是通过颜色来表示的,
颜色深,表示该点的语音能量越强。

其可以理解为利用二维坐标表示三维信息。

  

 

  

 

  

 

  

 


参考