Как генерировать шум в частотном диапазоне с помощью numpy?

У меня есть основной сигнал, например синус с периодом 200 отсчетов.

Я хотел бы добавить шум к этому сигналу. Периоды "шумовых частей сигнала"должны находиться в диапазоне, например, 5-30 отсчетов.

Я подумал, что будет достаточно генерировать несколько синусов в этом диапазоне с различными случайно выбранными амплитудами: 

noise = np.sin(np.array(range(N))/0.7)*np.random.random(1) + np.sin(np.array(range(N))/1.1)*np.random.random(1) + np.sin(np.array(range(N))/1.5)*np.random.random(1)
Но это решение все еще слишком "детерминировано" для моей цели.

Как я могу генерировать шум со случайно изменяющейся амплитудой и точка?

1 4
python numpy signal-processing noise

1 ответ:

Здесь вы найдете код matlab от Aslak Grinsted, создающий шум с заданным спектром мощности. Его можно легко портировать на python: 

def fftnoise(f):
    f = np.array(f, dtype='complex')
    Np = (len(f) - 1) // 2
    phases = np.random.rand(Np) * 2 * np.pi
    phases = np.cos(phases) + 1j * np.sin(phases)
    f[1:Np+1] *= phases
    f[-1:-1-Np:-1] = np.conj(f[1:Np+1])
    return np.fft.ifft(f).real

Вы можете использовать его для вашего случая следующим образом: 

def band_limited_noise(min_freq, max_freq, samples=1024, samplerate=1):
    freqs = np.abs(np.fft.fftfreq(samples, 1/samplerate))
    f = np.zeros(samples)
    idx = np.where(np.logical_and(freqs>=min_freq, freqs<=max_freq))[0]
    f[idx] = 1
    return fftnoise(f)

Кажется, работает, насколько я вижу. Для прослушивания Вашего только что созданного шума: 

from scipy.io import wavfile

x = band_limited_noise(200, 2000, 44100, 44100)
x = np.int16(x * (2**15 - 1))
wavfile.write("test.wav", 44100, x)
8