MATLAB STFT可视化分析系统 - 可变高斯窗参数研究

资 源 简 介

本MATLAB项目实现基于高斯窗的短时傅里叶变换分析系统，通过调整窗函数形状参数a实时观察时频分辨率变化。支持自定义信号输入，动态可视化时域波形和频域谱图，为时频分析研究提供直观工具。

详 情 说 明

基于可变高斯窗参数a的短时傅里叶变换（STFT）分析系统

项目介绍

本项目实现了一个短时傅里叶变换（STFT）可视化分析系统，专门研究高斯窗函数形状参数a对时频分析效果的影响。通过调节参数a，用户可以直观观察经典的时间-频率分辨率权衡关系：a值增大（窗变窄）时间分辨率提高但频率分辨率下降，a值减小（窗变宽）频率分辨率提高但时间分辨率下降。

系统提供全面的可视化分析，包括时域波形、频域频谱和时频分布的三维对比，支持自定义信号输入和动态参数调整，为信号处理研究和教学提供实用的分析工具。

功能特性

• 参数化高斯窗设计：支持自定义高斯窗形状参数a，灵活控制窗函数宽度
• 多信号输入支持：

- 自定义单通道时域信号（实信号或复信号） - 内置标准测试信号（正弦组合、线性调频、脉冲信号等）

• 交互式参数调整：实时调节a值、窗长度、重叠率等参数，即时观察效果变化
• 多维度可视化：

- 时域：原始信号波形与加窗后信号分段显示 - 频域：不同a值对应的频谱对比分析 - 时频域：STFT时频谱热力图（幅度谱/相位谱）

• 定量评估报告：自动生成参数a对时频分辨率影响的定量分析结果

使用方法

1. 信号输入：选择内置测试信号或导入自定义时域信号数据
2. 参数设置：设定采样频率、窗长度、重叠率等基本分析参数
3. 窗函数调节：通过滑动条或数值输入调整高斯窗参数a的值
4. 可视化分析：系统自动更新时域、频域和时频域的可视化结果
5. 效果对比：观察不同a值下的时频分析效果，理解分辨率权衡关系
6. 结果导出：保存分析结果图像和定量评估报告

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox
• 硬件建议：4GB以上内存，支持OpenGL的显卡

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括信号输入与预处理、高斯窗函数参数化生成、短时傅里叶变换算法实现、多视图可视化界面生成以及交互式参数调节机制。该文件通过图形用户界面整合了时域波形显示、频域频谱分析和时频分布三维绘图的完整分析流程，实现了参数实时调节与结果动态更新的交互功能。