白色雑音のスペクトログラムの低周波数部のintensityが異常に強くなるのはなぜ？

Question

#やっていること
以下の要領で白色雑音を生成しました。

import random
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import scipy.signal as sp

x_list=[]
for i in range(5000):
	x_list.append(i)
x=np.array(x_list)


y_list=[]
for i in range(5000):
	y_list.append(random.uniform(0,1))
print(y_list)
y=np.array(y_list)

plt.title('White Noise')
plt.xlabel('Time(s)')
plt.ylabel('Intensity(Pa)')
plt.plot(x,y)
plt.show()

結果は以下の様になっています。ここまでは順調です。単位Paはここでは気にしないでください。

#質問
上の波形データをscipy.signal.stftを用いて以下の要領でフーリエ変換し、plt.pcolormeshを用いてスペクトログラムを生成しました。

import random
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import scipy.signal as sp

x_list=[]
for i in range(5000):
	x_list.append(i)
x=np.array(x_list)


y_list=[]
for i in range(5000):
	y_list.append(random.uniform(0,1))
print(y_list)
y=np.array(y_list)

f, t, stft_i=sp.stft(y, fs=500, window='hann', nperseg=100, noverlap=50)
stft_i=10*np.log(np.abs(stft_i))

plt.title('Spectrogram of White Noise')
plt.xlabel('Time(s)')
plt.ylabel('Frequency(Hz)')
plt.pcolormesh(t, f, stft_i, cmap='jet')
plt.show()

結果は以下の通りです。

上の写真の、周波数が0-10Hz付近が赤くなっている(intensityが強くなっている)のは、どういったことが起因しているのでしょうか？素人質問で申し訳ございませんが、お力添え頂けますところが御座いましたら、ご教授のほど宜しくお願い申し上げます。

Comments

[jbpb0]

random.uniform(0,1)
を
random.uniform(-0.5,0.5)
に変えてみてください

[kay_ventris4]

範囲を変更したところ目的に沿う様なスペクトログラムが生成されました。この違いはどの様にして起こるのでしょうか？たびたび申し訳ございません。

[jbpb0]

0Hzは直流ですから、元信号の平均が0でない場合に現れます
0.0〜1.0の乱数の平均は約0.5ですよね

Answer 1

intensityの平均値を0にすることで、直流を示す0Hz部分の周波数が消えました。