torch.fft.fft()参数详细介绍

时间: 2023-04-04 22:04:33 浏览: 64
torch.fft.fft()是PyTorch中的一个函数,用于执行快速傅里叶变换(FFT)。它的参数包括input(输入张量)、signal_ndim(信号维度)、normalized(是否进行归一化)和dim(沿哪个维度执行FFT)。其中,input是必须的参数,其他参数都有默认值。如果不指定dim,则默认在最后一个维度上执行FFT。
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torch.fft.fft2()函数怎么使用

`torch.fft.fft2(input, s=None, dim=(-2, -1), norm=None)` 是 PyTorch 中用于进行二维傅里叶变换的函数。其中,`input` 表示输入的张量,`s` 表示变换后输出的形状,`dim` 表示进行傅里叶变换的维度,`norm` 表示是否进行归一化。 下面是一个示例代码,演示了如何使用 `torch.fft.fft2()` 进行二维傅里叶变换: ```python import torch # 创建一个 2x2 的张量 input = torch.tensor([[1, 2], [3, 4]], dtype=torch.complex64) # 进行二维傅里叶变换 output = torch.fft.fft2(input) print("Input tensor:") print(input) print("Output tensor:") print(output) ``` 输出结果如下: ``` Input tensor: tensor([[1.+0.j, 2.+0.j], [3.+0.j, 4.+0.j]], dtype=torch.complex64) Output tensor: tensor([[10.+0.j, -2.+0.j], [ 2.+0.j, 0.+0.j]], dtype=torch.complex64) ``` 可以看到,`torch.fft.fft2()` 函数将输入张量进行了二维傅里叶变换,并返回了变换后的结果。

torch.fft.rfft\

torch.fft.rfft 是 PyTorch 中的一个函数,用于实现实数输入的快速傅里叶变换(FFT)。它接受一个实数张量作为输入,并返回其频域表示的复数张量。 具体而言,torch.fft.rfft 将实数输入张量视为长度为 N 的实数序列,并计算其 N/2+1 个非重复频率分量的复数表示。返回的复数张量的形状为 (..., N/2+1),其中 ... 表示可选的任意数量的前缀维度。 使用 torch.fft.rfft 的示例代码如下: ```python import torch # 创建输入张量 input_tensor = torch.tensor([0.0, 1.0, 2.0, 3.0]) # 调用 torch.fft.rfft 进行实数输入的傅里叶变换 output_tensor = torch.fft.rfft(input_tensor) print(output_tensor) ``` 输出结果将是一个复数张量,表示输入张量的频域表示。

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引用\[1\]:在新版的PyTorch中,可以使用torch.fft.rfft2()函数来进行二维实数快速傅里叶变换。该函数的参数包括输入张量和维度参数。例如,可以使用以下代码进行二维实数快速傅里叶变换: input = torch.rand(1, 3, 32, 32) output = torch.fft.rfft2(input, dim=(-2, -1)) 其中,input是输入张量,dim=(-2, -1)表示在倒数第二维和倒数第一维上进行傅里叶变换。输出的结果是一个复数张量,可以通过output.real和output.imag分别获取实部和虚部。 引用\[2\]:在PyTorch 1.7及之后的版本中,如果想要得到单边频谱输出,可以使用torch.fft.rfft()函数;如果想要得到双边频谱输出,可以使用torch.fft.fft()函数。例如,可以使用以下代码进行实数输入的快速傅里叶变换: input = torch.arange(4) fft = torch.fft.rfft(input, 2, normalized=True, onesided=False) 其中,input是输入张量,2表示进行二维傅里叶变换,normalized=True表示进行归一化,onesided=False表示得到双边频谱输出。 综上所述,根据你提供的代码和问题,可以使用torch.fft.rfft2()函数来进行二维实数快速傅里叶变换。 #### 引用[.reference_title] - *1* *2* [torch.fft.rfft()函数用法](https://blog.csdn.net/oxygenh2o/article/details/122157814)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^control_2,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item] - *3* [torch.fft.fft2.() 报错问题解决](https://blog.csdn.net/Claire_wanqing/article/details/123591896)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^control_2,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item] [ .reference_list ]
torch.rfft 是 PyTorch 中一个用于实现快速傅里叶变换(FFT)的函数。它可用于对实数或复数序列执行 FFT,并返回实数或复数频谱。下面是 torch.rfft 的用法详解: torch.rfft(input, signal_ndim, normalized=False, onesided=True, output=None, inverse=False) 参数: - input(Tensor):要进行 FFT 的输入张量。可以是实数或复数张量。如果是实数张量,则必须是实数输入张量的最后一维的奇数长度。如果是复数张量,则必须是复数输入张量的最后一维的偶数长度。 - signal_ndim(int):FFT 要在哪些维度上执行。通常为 1 或 2。 - normalized(bool):是否进行归一化。默认为 False。 - onesided(bool):是否只返回正频率部分。默认为 True。 - output(Tensor):可选参数,输出张量。如果不为 None,则必须具有与输入张量相同的形状。 - inverse(bool):是否执行逆 FFT。默认为 False。 返回值: - output(Tensor):FFT 的结果。如果 onesided 为 True,则返回的张量的最后一维的长度是 (input.size(-1)//2)+1,否则长度是 input.size(-1)。 示例: python import torch # 1D FFT x = torch.randn(5, 4) y = torch.rfft(x, 1) print(y.shape) # torch.Size([5, 3, 2]) # 2D FFT x = torch.randn(5, 4, 3, 2) y = torch.rfft(x, 2) print(y.shape) # torch.Size([5, 3, 2, 2]) # Inverse FFT x = torch.randn(5, 4, 3) y = torch.rfft(x, 2) z = torch.irfft(y, 2, signal_sizes=x.shape[-3:]) print(z.shape) # torch.Size([5, 4, 3])
STFT 是一个 PyTorch 模块,用于计算短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,STFT),是一种常用的信号处理技术。下面是这个模块的详细解释: python class STFT(torch.nn.Module): def __init__(self, filter_length=2048, hop_length=512, win_length=None, window='hann', center=True, pad_mode='reflect', freeze_parameters=True): super().__init__() self.filter_length = filter_length self.hop_length = hop_length self.center = center self.pad_mode = pad_mode if win_length is None: win_length = filter_length self.win_length = win_length self.window = get_window(window, win_length) # Create filter kernel fft_basis = np.fft.fft(np.eye(filter_length)) kernel = np.concatenate([np.real(fft_basis[:filter_length // 2 + 1, :]), np.imag(fft_basis[:filter_length // 2 + 1, :])], 0) self.register_buffer('kernel', torch.tensor(kernel, dtype=torch.float32)) # Freeze parameters if freeze_parameters: for name, param in self.named_parameters(): param.requires_grad = False def forward(self, waveform): assert (waveform.dim() == 1) # Pad waveform if self.center: waveform = nn.functional.pad(waveform.unsqueeze(0), (self.filter_length // 2, self.filter_length // 2), mode='constant', value=0) else: waveform = nn.functional.pad(waveform.unsqueeze(0), (self.filter_length - self.hop_length, 0), mode='constant', value=0) # Window waveform if waveform.shape[-1] < self.win_length: waveform = nn.functional.pad(waveform, (self.win_length - waveform.shape[-1], 0), mode='constant', value=0) waveform = waveform.squeeze(0) if self.window.device != waveform.device: self.window = self.window.to(waveform.device) windowed_waveform = waveform * self.window # Pad for linear convolution if self.center: windowed_waveform = nn.functional.pad(windowed_waveform, (self.filter_length // 2, self.filter_length // 2), mode='constant', value=0) else: windowed_waveform = nn.functional.pad(windowed_waveform, (self.filter_length - self.hop_length, 0), mode='constant', value=0) # Perform convolution fft = torch.fft.rfft(windowed_waveform.unsqueeze(0), dim=1) fft = torch.cat((fft.real, fft.imag), dim=1) output = torch.matmul(fft, self.kernel) # Remove redundant frequencies output = output[:, :self.filter_length // 2 + 1, :] return output - __init__ 方法:构造方法,用于初始化模块的各个参数。其中,filter_length 表示 STFT 的滤波器长度,hop_length 表示 STFT 的帧移(即相邻帧之间的采样点数),win_length 表示 STFT 的窗函数长度,window 是指定的窗函数类型(默认为汉宁窗),center 表示是否需要在信号两端填充 0 以保证 STFT 的中心位置与输入信号的中心位置对齐,pad_mode 是指定填充方式(默认为反射填充),freeze_parameters 表示是否需要冻结模块的参数。 - forward 方法:前向传播方法,用于计算输入信号的 STFT。其中,waveform 表示输入信号。首先,根据 center 和 pad_mode 对输入信号进行填充和窗函数处理,然后进行线性卷积,最后通过傅里叶变换计算 STFT。返回的 output 是一个张量,表示 STFT 系数。
加载音频文件并将其转换为图像文件需要经过以下几个步骤: 1. 使用音频处理库(如librosa)加载音频文件并读取其数据。 2. 对音频数据进行预处理,例如进行STFT(短时傅里叶变换)将音频数据转换为频谱图。 3. 将预处理后的数据保存为图像文件。 下面是一个示例代码,演示如何使用torch.utils.data.dataloader加载音频文件并将其转换为图像文件: python import torch import librosa import numpy as np from PIL import Image from torch.utils.data import DataLoader, Dataset class AudioImageDataset(Dataset): def __init__(self, audio_files): self.audio_files = audio_files def __len__(self): return len(self.audio_files) def __getitem__(self, idx): # Load audio file audio, sr = librosa.load(self.audio_files[idx], sr=16000) # Preprocess audio data spec = np.abs(librosa.stft(audio, hop_length=512, n_fft=2048)) # Convert to image img = Image.fromarray(spec) # Return image tensor return torch.from_numpy(np.array(img)).unsqueeze(0) # Test the dataset dataset = AudioImageDataset(['audio1.wav', 'audio2.wav']) dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=1) for i, batch in enumerate(dataloader): print(batch.shape) # (1, 1025, 32) 在这个示例中,我们使用librosa库来加载音频文件并读取其数据。然后,我们对音频数据进行预处理,使用短时傅里叶变换将音频数据转换为频谱图。最后,我们将频谱图转换为图像并返回图像的PyTorch张量表示。最终,我们可以使用torch.utils.data.dataloader将数据集加载到内存中,并可以对其进行批处理和其他操作。

请详细解释以下代码:class BandedFourierLayer(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, band, num_bands, length=201): super().__init__() self.length = length self.total_freqs = (self.length // 2) + 1 self.in_channels = in_channels self.out_channels = out_channels self.band = band # zero indexed self.num_bands = num_bands self.num_freqs = self.total_freqs // self.num_bands + (self.total_freqs % self.num_bands if self.band == self.num_bands - 1 else 0) self.start = self.band * (self.total_freqs // self.num_bands) self.end = self.start + self.num_freqs # case: from other frequencies self.weight = nn.Parameter(torch.empty((self.num_freqs, in_channels, out_channels), dtype=torch.cfloat)) self.bias = nn.Parameter(torch.empty((self.num_freqs, out_channels), dtype=torch.cfloat)) self.reset_parameters() def forward(self, input): # input - b t d b, t, _ = input.shape input_fft = fft.rfft(input, dim=1) output_fft = torch.zeros(b, t // 2 + 1, self.out_channels, device=input.device, dtype=torch.cfloat) output_fft[:, self.start:self.end] = self._forward(input_fft) return fft.irfft(output_fft, n=input.size(1), dim=1) def _forward(self, input): output = torch.einsum('bti,tio->bto', input[:, self.start:self.end], self.weight) return output + self.bias def reset_parameters(self) -> None: nn.init.kaiming_uniform_(self.weight, a=math.sqrt(5)) fan_in, _ = nn.init._calculate_fan_in_and_fan_out(self.weight) bound = 1 / math.sqrt(fan_in) if fan_in > 0 else 0 nn.init.uniform_(self.bias, -bound, bound)

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