1. 时域波形
时域波形是指在相对较短的时间窗口内,直观显示信号的振幅如何随时间变化的图形。
时间尺度:通常是毫秒(ms)到几秒(s)的量级。例如,观察一个单词的发音、一个心跳周期、或者一个电路对瞬时干扰的响应。
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核心特征:
显示信号的瞬时细节:可以清晰地看到波形的形状、幅度、周期、上升/下降时间、过冲、噪声尖峰等。
横轴是时间,纵轴是振幅(电压、压强等)。
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主要用途:
波形分析:判断信号是否失真、是否有噪声干扰。
故障诊断:在电子工程中,用于查找电路中的异常脉冲或振荡。
基本参数测量:测量频率、周期、峰值、均值等。
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例子:
音频编辑软件中,放大后看到的一段语音或音乐的音轨。
示波器上显示的一个正弦波或方波。
一张典型的时域波形图,展示了振幅随时间的变化细节
2. 长时域波形
长时域波形是指在很长的时间范围内(从几十秒到几小时甚至更长)显示信号整体振幅包络或能量变化趋势的图形。它牺牲了波形的瞬时细节,以换取对信号宏观特性的把握。
时间尺度:通常是几十秒(s)、分钟(min)到小时(h)的量级。
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核心特征:
不显示波形的精细结构(你看不到单个的波峰和波谷),而是显示信号振幅的轮廓或分布。
它通常是通过将长时间信号“压缩”到一个视图中来实现的,振幅信息可能用颜色深浅、密度或轮廓线来表示。
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主要用途:
宏观趋势分析:观察整个音频文件中,哪些部分声音大(响亮),哪些部分声音小(安静)。
导航和编辑:在音频或视频编辑软件中,长时域波形(通常叫“波形图”)可以帮助用户快速定位到有声片段、静音段落、歌曲的副歌部分等。
能量变化观察:分析信号的整体能量如何随时间演变。
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例子:
音频编辑软件(如Audacity, Adobe Audition)中,整个音轨上方显示的 overview 波形。
视频编辑软件中,音轨条上显示的带状图形。
一个长时域波形图的例子(来自音频软件),可以看到声音的整体响度变化,但无法分辨单个音符
对比表格
| 特征 | 时域波形 | 长时域波形 |
|---|---|---|
| 时间尺度 | 短(毫秒到秒) | 长(几十秒到小时) |
| 显示内容 | 瞬时振幅和波形细节(形状、周期等) | 整体振幅包络和能量趋势 |
| 细节程度 | 高,能看到每个周期 | 低,看不到周期细节,只能看轮廓 |
| 横轴 | 时间(精确) | 时间(压缩后的) |
| 主要用途 | 波形分析、故障诊断、参数测量 | 宏观趋势分析、导航、定位、整体能量观察 |
| 类比 | 用显微镜看一片树叶的细胞结构 | 用无人机从高空看整个森林的分布和轮廓 |
一个生动的类比
想象一段交响乐录音:
时域波形就像乐谱上的一个小节。你可以清楚地看到每个音符的音高、时长和力度(相当于波形的振幅和频率)。
长时域波形就像乐谱的整个页面甚至整首曲子的结构图。你无法看清单个音符,但可以一眼看出哪里是轻柔的序曲、哪里是激昂的高潮、哪里是尾声,以及它们大致的时长和响度变化。
