我正在研究 FFT 方法,经常出现的一个术语是“频率箱”。据我了解,这与围绕给定正弦曲线的频率创建的频带有关,但我无法弄清楚如何。我还想出了如何从给定的 bin 到其相关频率,但仍然不知道频率 bin 是什么。
什么是频率仓?
它比你想象的要简单。当我们将频率离散化时,我们会得到频率箱。因此,当您离散傅立叶变换时:
这就是为什么以下是正确的:
一维中的频率仓通常表示一个段频率轴,包含一些信息。它被定义在低频和高频界限之间和. 它与统计分析中用于对数据进行排序的一系列数值范围有关。在更高维度,它是由每个频率维度上的边界定义的体积,就像一个超矩形。
这块频率空间通常被分配或“收集”周期性信息,例如来自小范围频率的幅度、幅度或能量,通常由傅立叶分析产生。
由于数据离散化(可能由于采样),通常不可能为实轴上的每个频率位置分配精确的幅度。例如,频率仓可以从采样频率和傅里叶变换的分辨率中导出。然而,计算幅度的一部分可能归因于实际信号的频率,这些频率不包含在 bin 范围内。与这种现象相关的术语可能是泄漏、拖尾、混叠、窗口化,并且取决于用于获得这些幅度的工具。下图演示了一个实例:对纯正弦进行采样,并通过矩形窗口进行分析。尽管人们可能期望单个峰值,因为人们会通过连续傅里叶变换在完整的连续时间信号上获得,但峰值不是用 FFT 精确定位的,
很多时候,细分被称为单一频率,如中频或最低频率,但不要忘记它是一个区间,而不是一个数字。经典地,频率仓的大小是均匀的、不重叠的,并且覆盖了整个频谱。有时,它们可能会以某种方式重叠,不均匀,例如当这个术语(很少)用于多速率滤波器组时。
类似的概念可以在概率箱中找到。
FFT 是一种计算 DFT 的方法。DFT 是有限长度向量的变换,它产生相同的有限数量的结果。然而,正弦曲线的频率范围可以开窗到有限长度以便馈送到 FFT 是无限的。因此,FFT 的每个结果向量元素主要与该频率连续体的一小部分相关联,而不是与一个点(FFT bin 中心频率)相关联。
有时,这些箱被理想化为固定宽度的矩形过滤器。但是每个 FFT 结果 bin 的实际形状不是矩形桶,而是 Sinc 形状,或者形状类似于已选择应用的任何非矩形窗函数的变换。请注意,这些结果 bin 在体积上可能比 FFT bin 之间的距离更宽,尾部(阻带)在结果的整个宽度周围逐渐变小。这些尾部有时被称为“泄漏”。