Рисование матрицы с градиентом цветов "Спектрограмма"
После использования STFT(кратковременного преобразования Фурье) на выходе получается матрица, которая представляет трехмерный график как (A[X, Y] = M) A - выходная матрица, X - время, Y - частота, а третье измерение M - амплитуда, проиллюстрированная интенсивностью цвета пикселя, как на следующих рисунках:
Как нарисовать матрицу вывода A с градиентом цветов, как на картинках в C#?
Есть ли библиотека, которая содержит управление спектрограммой для C#?
Обновить:
После некоторых модификаций данного алгоритма я смог нарисовать спектрограмму, я не изменил цветовую палитру, за исключением того, что первый цвет изменился на черный, но я не знаю, почему он очень блеклый!
Этот представляет собой звуковое высказывание
Пока-пока
И это один из pure sine wave так что это почти одна и та же частота все время
Спектрограмма чистой синусоидальной волны
Выход принят, он представляет частоты входного сигнала, как и ожидалось, но я думаю, что есть способ сделать спектрограмму так же хорошо проиллюстрированной, как в примерах, не могли бы вы взглянуть на мой код и предложить модификации?
Это обработчик события:
private void SpectrogramButton_Click(object sender, EventArgs e)
{
Complex[][] SpectrogramData = Fourier_Transform.STFT(/*signal:*/ samples, /*windowSize:*/ 512, /*hopSize:*/ 512);
SpectrogramBox.Image = Spectrogram.DrawSpectrogram(SpectrogramData, /*Interpolation Factor:*/ 1000, /*Height:*/ 256);
}
И эта функция рисования после моих модификаций:
public static Bitmap DrawSpectrogram(Complex[][] Data, int InterpolationFactor, int Height)
{
// target size:
Size sz = new Size(Data.GetLength(0), Height);
Bitmap bmp = new Bitmap(sz.Width, sz.Height);
// the data array:
//double[,] data = new double[222, 222];
// step sizes:
float stepX = 1f * sz.Width / Data.GetLength(0);
float stepY = 1f * sz.Height / Data[0].GetLength(0);
// create a few stop colors:
List<Color> baseColors = new List<Color>(); // create a color list
baseColors.Add(Color.Black);
baseColors.Add(Color.LightSkyBlue);
baseColors.Add(Color.LightGreen);
baseColors.Add(Color.Yellow);
baseColors.Add(Color.Orange);
baseColors.Add(Color.Red);
// and the interpolate a larger number of grdient colors:
List<Color> colors = interpolateColors(baseColors, InterpolationFactor);
// a few boring test data
//Random rnd = new Random(1);
//for (int x = 0; x < data.GetLength(0); x++)
// for (int y = 0; y < data.GetLength(1); y++)
// {
// //data[x, y] = rnd.Next((int)(300 + Math.Sin(x * y / 999) * 200)) +
// // rnd.Next(x + y + 111);
// data[x, y] = 0;
// }
// now draw the data:
float Max = Complex.Max(Data);
using (Graphics G = Graphics.FromImage(bmp))
for (int x = 0; x < Data.GetLength(0); x++)
for (int y = 0; y < Data[0].GetLength(0); y++)
{
int Val = (int)Math.Ceiling((Data[x][y].Magnitude / Max) * (InterpolationFactor - 1));
using (SolidBrush brush = new SolidBrush(colors[(int)Val]))
G.FillRectangle(brush, x * stepX, (Data[0].GetLength(0) - y) * stepY, stepX, stepY);
}
// and display the result
return bmp;
}
Я не очень понимаю log То, о чем вы говорите в своих ответах, прошу прощения за мои небольшие знания.
Обновить:
Это вывод после добавления взятия log10 до величин (пренебрегают отрицательными значениями):
Я думаю, что этот вывод является приемлемым, он отличается от примеров, которые я привел в начале, но я думаю, что это лучше.
2 ответа
Нет, я не знаю никакого нестандартного управления. Конечно, вполне могут быть и внешние библиотеки, которые вы можете купить, но вы не можете спросить об этом на ТАК..
Теоретически вы могли бы использовать, или я думаю, я бы лучше сказал, злоупотреблять Chart контролировать это. Но с тех пор DataPoints это довольно дорогие объекты или, по крайней мере, дороже, чем они выглядят, это не рекомендуется.
Вместо этого вы можете просто нарисовать график в Bitmap сам.
Шаг первый - выбрать градиент цветов. Посмотрите функцию interpolateColors здесь для примера этого!
Тогда вы просто сделаете двойной цикл по данным, используя
floatsдля шага и размеров пикселей и сделатьGraphics.FillRectangleтам.
Вот простой пример использования GDI+ создать Bitmap и Winforms PictureBox для отображения. Он не добавляет никаких осей к графике и полностью его заполняет.
Сначала создается несколько образцов данных и градиент 1000 цвета. Затем он втягивается в Bitmap и отображает результат:
private void button6_Click(object sender, EventArgs e)
{
// target size:
Size sz = pictureBox1.ClientSize;
Bitmap bmp = new Bitmap(sz.Width, sz.Height);
// the data array:
double[,] data = new double[222, 222];
// step sizes:
float stepX = 1f * sz.Width / data.GetLength(0);
float stepY = 1f * sz.Height / data.GetLength(1);
// create a few stop colors:
List<Color> baseColors = new List<Color>(); // create a color list
baseColors.Add(Color.RoyalBlue);
baseColors.Add(Color.LightSkyBlue);
baseColors.Add(Color.LightGreen);
baseColors.Add(Color.Yellow);
baseColors.Add(Color.Orange);
baseColors.Add(Color.Red);
// and the interpolate a larger number of grdient colors:
List<Color> colors = interpolateColors(baseColors, 1000);
// a few boring test data
Random rnd = new Random(1);
for (int x = 0; x < data.GetLength(0); x++)
for (int y = 0; y < data.GetLength(1); y++)
{
data[x, y] = rnd.Next( (int) (300 + Math.Sin(x * y / 999) * 200 )) +
rnd.Next( x + y + 111);
}
// now draw the data:
using (Graphics G = Graphics.FromImage(bmp))
for (int x = 0; x < data.GetLength(0); x++)
for (int y = 0; y < data.GetLength(1); y++)
{
using (SolidBrush brush = new SolidBrush(colors[(int)data[x, y]]))
G.FillRectangle(brush, x * stepX, y * stepY, stepX, stepY);
}
// and display the result
pictureBox1.Image = bmp;
}
Вот функция по ссылке:
List<Color> interpolateColors(List<Color> stopColors, int count)
{
SortedDictionary<float, Color> gradient = new SortedDictionary<float, Color>();
for (int i = 0; i < stopColors.Count; i++)
gradient.Add(1f * i / (stopColors.Count - 1), stopColors[i]);
List<Color> ColorList = new List<Color>();
using (Bitmap bmp = new Bitmap(count, 1))
using (Graphics G = Graphics.FromImage(bmp))
{
Rectangle bmpCRect = new Rectangle(Point.Empty, bmp.Size);
LinearGradientBrush br = new LinearGradientBrush
(bmpCRect, Color.Empty, Color.Empty, 0, false);
ColorBlend cb = new ColorBlend();
cb.Positions = new float[gradient.Count];
for (int i = 0; i < gradient.Count; i++)
cb.Positions[i] = gradient.ElementAt(i).Key;
cb.Colors = gradient.Values.ToArray();
br.InterpolationColors = cb;
G.FillRectangle(br, bmpCRect);
for (int i = 0; i < count; i++) ColorList.Add(bmp.GetPixel(i, 0));
br.Dispose();
}
return ColorList;
}
Возможно, вы захотите нарисовать оси с метками и т. Д. Вы можете использовать Graphics.DrawString или же TextRenderer.DrawText сделать это. Просто оставьте достаточно места вокруг области рисования!
Я использовал значения данных, приведенные к int как прямые указатели в таблицу цветов.
В зависимости от ваших данных вам нужно уменьшить их или даже использовать преобразование журнала. Первое из ваших изображений показывает логарифмический масштаб от 100 до 20 Кб, второе выглядит линейным в диапазоне от 0 до 100.
Если вы покажете нам свою структуру данных, мы можем дать вам дополнительные советы о том, как адаптировать код для его использования.
Вы можете создать растровое изображение согласно другому ответу. Также часто используют таблицу соответствия цветов для преобразования величины журнала FFT в цвет, используемый для каждого пикселя или маленького прямоугольника.