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chirp信号

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一、任务需求

chirp，中文解释为啁啾（zhou1 jiu1），是指对脉冲进行编码时，其载波波长在脉冲持续时间内线性地减短。这种信号听起来像鸟叫的啁啾声，因此叫“啁啾”。后来就将脉冲传输时中心波长发生偏移的现象叫做“啁啾”。

要求：利用librosa生成chirp信号

二、任务目标

1、生成指数型啁啾信号

2、生成线性啁啾信号

三、任务环境

1、jupyter开发环境

2、python3.6

3、tensorflow2.4

四、任务实施过程

import librosa
import librosa.display
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

首先我们生成两个Chrip信号，一个指数型，一个线性。

# 生成指数Chrip信号
exponential_chirp = librosa.chirp(110, 110*64, sr=22050, length=22050)

# 生成线性Chrip信号
linear_chirp = librosa.chirp(110, 110*64, duration=1, linear=True)

查看波形图，看看Chrip信号到底生成了什么

fig,ax = plt.subplots(nrows=2,sharex=True,figsize=(14,4))
librosa.display.waveshow(exponential_chirp[:10000],sr=22050,ax=ax[0])
ax[0].set_xlabel(None)
ax[0].set_title('exponential_chirp')
librosa.display.waveshow(linear_chirp[:10000],sr=22050,ax=ax[1])
ax[1].set_title('linear_chirp')

从波形图上我们能够观察出来，Chirp信号其实就是频率递增的信号，只不过增加的方式可以为指数或线性增加。为了更好的描述这个结论，我们绘制这两个信号的频谱图。

import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots(nrows=2, sharex=True, sharey=True)
S_exponential = np.abs(librosa.stft(y=exponential_chirp))
# 绘制指数频谱图
librosa.display.specshow(librosa.amplitude_to_db(S_exponential, ref=np.max),x_axis='time', y_axis='linear', ax=ax[0])
ax[0].set(title='Exponential chirp', xlabel=None)
ax[0].label_outer()
S_linear = np.abs(librosa.stft(y=linear_chirp))
# 绘制线性频谱图
librosa.display.specshow(librosa.amplitude_to_db(S_linear, ref=np.max),x_axis='time', y_axis='linear', ax=ax[1])
ax[1].set(title='Linear chirp')

从图形上可以看出，两种信号确实是按照指数或者线性增加的。接下来我们在听听这两种声音（适当调小音量，高音听起来可能有些刺耳）。

import IPython.display as ipd

ipd.Audio(exponential_chirp, rate=22050)

ipd.Audio(linear_chirp, rate=22050)

从声音上来看，exponential_chirp有些科幻感，两种信号的频率都是从低到高，响度维持在固定水平。

五、任务小结

本实验我们学习利用librosa生成chirp信号。

Chirp信号其实就是频率递增的信号，只不过增加的方式可以为指数或线性增加。

–end–

说明

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