【Matplotlib】pylabのspecgram()と同じ方法でスペクトログラムをプロットする手順

pylabの specgram() と同じ方法でスペクトログラムをプロットするには、以下の手順に従います。

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。
• numpy を使って t、s1、s2、nse、x、NFFT、Fs のデータ点を作成します。
• subplots() メソッドで nrows=2 を指定し、新しい図を作成（または既存の図をアクティブ化）します。
• plot() メソッドを使って t と x のデータ点をプロットします。
• 現在の線スタイルでグリッドを表示します。
• X軸のマージンを設定します。
• specgram() メソッドを使ってスペクトログラムをプロットします。
• 破線スタイルなどのプロパティを指定してグリッドをレイアウトします。
• 図を表示するには show() メソッドを使用します。

コード例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

dt = 0.0005
t = np.arange(0.0, 20.0, dt)
s1 = np.sin(2 * np.pi * 100 * t)
s2 = 2 * np.sin(2 * np.pi * 400 * t)
s2[t <= 10] = s2[12 <= t] = 0
nse = 0.01 * np.random.random(size=len(t))
x = s1 + s2 + nse
NFFT = 1024
Fs = int(1.0 / dt)

fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(nrows=2)
ax1.plot(t, x)
ax1.grid(axis="x", ls="dotted", lw=2, color="red")
ax1.margins(x=0)

Pxx, freqs, bins, im = ax2.specgram(x, NFFT=NFFT, Fs=Fs, noverlap=900)
ax2.grid(axis="x", ls="dotted", lw=2, color="red")

plt.show()

出力結果

このコードでは、まず時間領域の波形（上段）をプロットし、次に同じデータに対して specgram() を用いてスペクトログラム（下段）を描画しています。NFFT=1024 はFFTの窓長、Fs はサンプリング周波数、noverlap=900 は隣接するセグメント間のオーバーラップ数を表します。これにより、時間の経過とともに周波数成分がどのように変化しているかを視覚的に確認できます。