Несоответствие в масштабе оси Y в одном или нескольких из участков, использующих pyplot в python

Question

Я пытаюсь построить и сравнить частотный спектр двух .wav файлов.Для этого я написал в Python следующее:

import pylab
import time
from scipy import fft, arange
from numpy import linspace
from scipy.io.wavfile import read
import gc
import sys

params = {'figure.figsize': (20, 15)}
pylab.rcParams.update(params)


def plotSpec(y, Fs):
    n = len(y)  # lungime semnal
    k = arange(n)
    T = n / Fs
    frq = k / T  # two sides frequency range
    frq = frq[range(n / 2)]  # one side frequency range
    ff_valu = fft(y) / n  # fft computing and normalization
    ff_valu = ff_valu[range(n / 2)]
    pylab.plot(frq, abs(ff_valu), 'r')  # plotting the spectrum
    pylab.tick_params(axis='x', labelsize=8)
    pylab.tick_params(axis='y', labelsize=8)
    pylab.tick_params()
    pylab.xticks(rotation=45)
    pylab.xlabel('Frequency')
    pylab.ylabel('Power')
    del frq, ff_valu, n, k, T, y
    gc.collect()
    return

def graph_plot(in_file, graph_loc, output_folder, count, func_type):
    graph_loc = int(graph_loc)
    rate = 0
    data = 0
    rate, data = read(in_file)
    dlen = len(data)
    print "dlen=", dlen
    lungime = dlen
    timp = dlen / rate
    print "timp=", timp
    t = linspace(0, timp, dlen)

    pylab.subplot(3, 2, graph_loc)
    pylab.plot(t, data)
    fl = in_file.split('/')
    file_name = fl[len(fl) - 1]
    pylab.title(file_name)
    pylab.tick_params(axis='x', labelsize=8)
    pylab.tick_params(axis='y', labelsize=8)
    pylab.xticks(rotation=45)
    pylab.xlabel('Time')
    pylab.ylabel('Numerical level')

    pylab.subplot(3, 2, graph_loc + 2)
    plotSpec(data, rate)

    pylab.subplot(3, 2, graph_loc + 4)
    if rate == 16000:
        frq = 16
    else:
        frq = 8
    pylab.specgram(data, NFFT=128, noverlap=0, Fs=frq)
    pylab.tick_params(axis='x', labelsize=8)
    pylab.tick_params(axis='y', labelsize=8)
    pylab.xticks(rotation=45)
    pylab.xlabel('Time')
    pylab.ylabel('Frequency')

    if graph_loc == 2:
        name = in_file.split("/")
        lnth = len(name)
        name = in_file.split("/")[lnth - 1].split(".")[0]
        print "File=", name
        if func_type == 'a':
            save_file = output_folder + 'RESULT_' + name + '.png'
        else:
            save_file = output_folder + 'RESULT_graph.png'
        pylab.savefig(save_file)
        pylab.gcf()
        pylab.gca()
        pylab.close('all')
        del in_file, graph_loc, output_folder, count, t, rate, data, dlen, timp
        gc.get_referrers()
        gc.collect()

def result_plot(orig_file, rec_file, output_folder, seq):
    graph_loc = 1
    graph_plot(orig_file, graph_loc, output_folder, seq, 'a')
    graph_loc = 2
    graph_plot(rec_file, graph_loc, output_folder, seq, 'a')
    sys.exit()


save_file="~/Documents/Output/"
o_file='~/Documents/audio/orig_8sec.wav'
#o_file='~/Documents/audio/orig_4sec.wav'
r_file='~/Documents/audio/rec_8sec.wav'
#r_file='~/Documents/audio/rec_4sec.wav'
print 10*"#"+"Start"+10*"#"
result_plot(o_file, r_file,save_file, 'a')
print 10*"#"+"End"+10*"#"
pylab.close('all')

При использовании приведенного выше кода я вижу, что масштаб оси Y выглядит иначе:

Он четко показывает автоматически назначенную шкалу.При этом любое усиление или ослабление по отношению к исходному файлу трудно сделать очевидным, если человек не ищет значения.

Поскольку я не могу предсказать, какой будет максимальная амплитуда среди обоих файлов, когда я использую несколько выборок, как я могу сделать обе оси Y на каждом субплоте равными максимуму любого из них, чтобы масштаб был одинаковыма усиление понятнее?

Answer 1

Альтернативой настройке лимитов самостоятельно является создание фигуры и осей сначала с использованием

fig, axes = plt.subplots(3, 2)

Это необязательный аргумент sharex.Из документов

sharex, sharey: bool или {'none', 'all', 'row', 'col'}, по умолчанию: False

Controls sharing of properties among x (sharex) or y (sharey) axes:

        True or 'all': x- or y-axis will be shared among all subplots.
        False or 'none': each subplot x- or y-axis will be independent.
        'row': each subplot row will share an x- or y-axis.
        'col': each subplot column will share an x- or y-axis.

Таким образом, мы можем убедиться, что строки имеют одинаковые значения оси x друг с другом, используя аргумент sharex="row":

fig, axes = plt.subplots(3, 2, sharex="row")

Если вы хотите, чтобы ось y была разделенаВы можете использовать sharey="row" вместо / aswell.

Answer 2

Получив подсказки от других ответов, мне удалось заставить его работать следующим образом:

import matplotlib.pyplot as pl
import time
from scipy import fft, arange
from numpy import linspace
from scipy.io.wavfile import read
import gc
import sys



def plotWavAmplLev(in_file, sub_graph):
    print "Printing Signal graph (amplitude vs seconds)...."
    rate, data = read(in_file)
    dlen = len(data)
    timp = dlen / rate
    t = linspace(0,timp,dlen)

    sub_graph.plot(t, data)

    fl = in_file.split('/')
    file_name = fl[len(fl) - 1]
    sub_graph.set_title(file_name)
    sub_graph.tick_params(axis='x', labelsize=10)
    sub_graph.tick_params(axis='y', labelsize=10)
    sub_graph.set_xlabel('Time')
    sub_graph.set_ylabel('Numerical level')


def plotSpectralDensity(y, fs, sub_graph):
    print "Printing Power Spectral Density (dB vs Hz)...."
    n = len(y)  # lungime semnal
    k = arange(n)
    T = n / fs
    frq = k / T  # two sides frequency range
    frq = frq[range(n / 2)]  # one side frequency range
    ff_valu = fft(y) / n  # fft computing and normalization
    ff_valu = ff_valu[range(n / 2)]
    sub_graph.plot(frq, abs(ff_valu), 'r')  # plotting the spectrum
    sub_graph.tick_params(axis='x', labelsize=10)
    sub_graph.tick_params(axis='y', labelsize=10)
    sub_graph.tick_params()
    sub_graph.set_xlabel('Frequency')
    sub_graph.set_ylabel('Power')
    del frq, ff_valu, n, k, T, y
    gc.collect()
    return


def plotSpectrogram(rate, data, sub_graph):
    print "Plotting Spectrogram (kHz vs seconds)...."
    if rate == 16000:
        frq = 16
    else:
        frq = 8
    sub_graph.specgram(data, NFFT=128, noverlap=0, Fs=frq)
    sub_graph.tick_params(axis='x', labelsize=10)
    sub_graph.tick_params(axis='y', labelsize=10)
    sub_graph.set_xlabel('Time')
    sub_graph.set_ylabel('Frequency')


def graph_plot(in_file_list, output_folder, func_type):
    orig_file = in_file_list[0]
    rec_file = in_file_list[1]
    g_index = 1
    g_rows = 3
    g_cols = 2

    fig, axes = pl.subplots(g_rows, g_cols, figsize=(20,15), sharex="row", sharey="row")

    for i, row in enumerate(axes):
        for j, col in enumerate(row):
            if i == 0 :
                if j == 0:
                    print "Source file waveform is being plotted...."
                    rate, data = read(orig_file)
                    plotWavAmplLev(orig_file, col)
                    continue
                elif j == 1:
                    print "Recorded file waveform is being plotted...."
                    rate, data = read(rec_file)
                    plotWavAmplLev(rec_file, col)
                    continue
            elif i == 1:
                if j == 0:
                    print "Source file PSD is being plotted...."
                    rate, data = read(orig_file)
                    plotSpectralDensity(data, rate, col)
                    continue
                elif j == 1:
                    print "Recorded file PSD is being plotted...."
                    rate, data = read(rec_file)
                    plotSpectralDensity(data, rate, col)
                    continue
            elif i == 2:
                if j == 0:
                    print "Source file Spectrogram is being plotted...."
                    rate, data = read(orig_file)
                    plotSpectrogram(rate, data, col)
                    continue
                elif j == 1:
                    print "Recorded file Spectrogram is being plotted...."
                    rate, data = read(rec_file)
                    plotSpectrogram(rate, data, col)
                    continue
    pl.tight_layout()

    name = in_file_list[1].split("/")
    lnth = len(name)
    name = in_file_list[1].split("/")[lnth - 1].split(".")[0]
    print "File=", name
    if func_type == 'a':
        save_file = output_folder + 'RESULT_' + name + '.png'
    else:
        save_file = output_folder + 'RESULT_graph.png'
    pl.savefig(save_file)
    pl.gcf()
    pl.gca()
    pl.close('all')
    del in_file_list, output_folder, rate, data
    gc.get_referrers()
    gc.collect()


def result_plot(orig_file, rec_file, output_folder, seq):
    flist = [orig_file, rec_file]
    graph_plot(flist, output_folder, 'a')


s_file="/<path>/Output/"
#o_file='/<path>/short_orig.wav'
o_file='/<path>/orig.wav'
#r_file='/<path>/short_rec.wav'
r_file='/<path>/rec.wav'
print 10*"#"+"Start"+10*"#"
result_plot(o_file, r_file,s_file, 'a')
print 10*"#"+"End"+10*"#"
pl.close('all')

Теперь я установил шкалы оси Y и получил вывод следующим образом:

Теперь это значительно упрощает сравнение.

Answer 3

Я добавляю ваше объяснение, которое вы просили в комментариях выше, как ответ ниже. Идея состоит в том, чтобы выборочно изменить пределы оси X для некоторых отдельных участков

fig, axes = plt.subplots(2,3,figsize=(16,8))

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)

for i, row in enumerate(axes):
    for j, col in enumerate(row):
        col.plot(x, y)
        col.set_title("Title here", fontsize=18)
        if i == 1 and (j == 1 or j == 2):
            col.set_xlim(0, np.pi)
plt.tight_layout()  

выход