几个数字信号处理算法程序

几个数字信号处理算法程序

作者：

　

摘要

在学习数字信号处理算法程序中用VC编写的几个通用算法程序。

关键词 离散卷积 FIR

在学习信号处理的过程中,看到书上的大部分算法都是用Fortan或者Basic实现,于是自己试验着用VC实现了一下。

1、卷积计算

 

离散卷积公式的算法实现

图1 卷积计算界面

1.1 主程序代码(省略了部分不关键代码)

			
void CInterVolveDlg::CalTheNumByArray() 
{
	this->UpdateData(TRUE);
	FFuncs
	funcs[2] = {funch1,funch2}; int
	n = this->m_ValueN; double*
	x = new double[2*(n+1)];//x(n) double*
	y = new double[2*(n+1)];//y(n) double*
	h = new double[2*(n+1)];//h(n) //1.init
    	x(n),h(n),y(n) CButton*
	pbtn = (CButton*) this->GetDlgItem(IDC_RADIO1); int
	nChoseItem = 0;//函数选择 if(pbtn->GetCheck())
	{
		nChoseItem
		= 0; }
	else
	{
		nChoseItem
		= 1; }
	for(int

	i= 0;i<2*(n+1);i++)
	{
		if(i< n+1)
		{
			x[i] = 1;
			h[i] = funcs[nChoseItem](i);
		}
		else
		{
			x[i] = 0;
			h[i] = 0;
		}
	}
	//2.y(i)=SUM(x(m)*h(i-m))  m=0..i
	for(i=0;i<2*(n+1);i++)
	{
		y[i] = Calcy(x,h,i);
	} 

	//显示结果
	delete[] x;
	delete[] y;
	delete[] h;
}			

1.2 各个子函数实现

typedef double 
(* FFuncs)(int); //h1(x) double
funch1(int
n) { double
fbase
	= (double)4/(double)5; double fr
	= std::pow(fbase, n); return fr;
	} //h2(x)
double
funch2(int
n) { double
fpi
	= 3.1415927; return 0.5*sin((double)0.5*n);
	} //y(n)
//y(n)=
sum(x(m)*y(n-m))
m=0..n double
Calcy(double x[],double h[],int n) {
double
	yvalue =  0; for(int
	m= 0;m<=n;m++)
	{
		yvalue += x[m]*h[n-m];
	}

	return yvalue;
}

2、DFT与FFT实现

程序界面,具体实现见注释及代码:

图2 DFT与FFT实现界面

2.1 主程序代码

void CFFTConversionDlg::OnBnClickedBtncal() 
{
	this->UpdateData(TRUE);
	int
	nN = this->m_NumN; float
	fF = this->m_NumF; float
	fT = this->m_NumT; bool

	bIsTimesof2 = false; 
	for(int i= 0;i<100;i++)
	{
	        if(nN==(2 < < i))
		{
			bIsTimesof2 = true;
			break;
		}
	}
	if(!bIsTimesof2)
	{
		AfxMessageBox("N请输入一个以2为底的幂级数!");
		this->GetDlgItem(IDC_EDTN)->SetFocus();
		return;
	}
	COMP* x = new COMP[nN];//x(n)
	COMP* X = new COMP[nN];//X(k) 
	initX(nN,x,fF,fT);
	CButton* pRadio = (CButton*)this->GetDlgItem(IDC_RADIODFT);


	if(pRadio->GetCheck())
	{
		DFT(nN,x,X);
	}
	else
	{
		FFT(nN,x,X);		
	}

	char buffer[256];
	COMP source = X[nN-1];
	sprintf(buffer,"%f+%fi",source.real(),source.imag());
	CWnd* pwnd = this->GetDlgItem(IDC_EDTRET);
	pwnd->SetWindowText(buffer);
	
	CListCtrl* pList=(CListCtrl*) this->GetDlgItem(IDC_LIST1);
	CListOper oper;
	oper.FillList(*pList,nN,x,X);

	delete[] x; 
	delete[] X;

}

2.2 子函数代码

说明:其中COMP为复数类型

/*****************************************
*
* Name     :DFT
*   Function :Disperse Fuliye Transformation
*   Params   :N -- Total count of sampling points
*             X -- Input sequence
*   Return   :XN(k)=sum[x(n)*Pow(e,j2*Pi/N)] 
*                   k,n:0..N-1
*
*
*****************************************/
void DFT(int N,COMP x[],COMP XK[])
{
	double C = (2*pi)/N;
	COMP t(0,0),ret(0,0);
	for(int k=0;k < N;k++)
	{
		ret = COMP(0,0);
		for(int i=0;i< N;i++)
		{
			t = COMP(cos(C*k*i),-sin(C*k*i));
			ret += x[i]*t;
		}
		XK[k] = ret;
	}
	
}

/*****************************************
*
* Name     :FFT
*   Function :Fast Fuliye Transformation
*   Params   :N -- Total count of sampling points
*             X -- Input sequence
*   Return   :XN(k)=sum[x(n)*Pow(e,j2*Pi/N)] 
*                   k,n:0..N-1
*
*
*****************************************/
void FFT(int N,COMP X[],COMP XK[])
{
	int j=0;
	COMP U=0,W=0;
	COMP* A = XK;
	
	//Adjust sequence
	for(int i=0;i< N;i++)
	{
		if(i==0)
		{
			A[0] = X[0];
		}
		else
		{
			j=GetInverse(N,j);
			A[i] = X[j];
		}
	}
	
	//确定级别数
	for(int M=0;M< N;M++)
	{
		if((1<< M)==N)
			break;
	}
	
	
	for(int L=1;L<=M;L++)//1-M级依次确定
	{
		int LE = (int)pow(2,L);//间隔
		int LE1 = LE/2;//W级数,如W0,W1,W2...
		
		W=COMP(cos(pi/LE1),-sin(pi/LE1));
		U=COMP(1,0);
		for(j=0;j< LE1;j++)//
		{
			i=j;
			while(i< N)
			{
				int IP = i+LE1;
				COMP T=A[IP]*U;
				A[IP]=A[i]-T;//蝶形计算
				A[i]=A[i]+T;
				i+=LE;
			}
			
			U=U*W;//不同的W次幂
		}
	}
}

void initX(int N,COMP x[],float F,float T)
{ 
	for(int i=0;i< N;i++)
	{
		x[i] = COMP(cos(2*pi*F*T*i),0);
	}
}						

3.2 子函数代码实现

/********************************************************************
*   Name    : FuncHd
*	Function: Hd()--Required frequency response function
*
*
*********************************************************************/
COMP FuncHd(double LowLimit,double UpperLimit,COMP x)
{
	if(x.real()>UpperLimit||x.real() < LowLimit)
		return 0;
	else
		return 1;
	
}
void FIR(double LowLimit,double UpperLimit,int N,COMP Hn[])
{
	int M = 2*N;
	for(int i=0;i < N;i++)
	{
		Hn[i] = COMP(0,0);
		for(int k=0;k < M;k++)
		{
			COMP C = COMP(cos(2*pi*i*k/(double)M),sin(2*pi*i*k/(double)M));
			Hn[i] += C*FuncHd(LowLimit,UpperLimit,COMP(cos(2*pi*k/(double)M),sin(2*pi*k/(double)M)));

		}
		Hn[i] = Hn[i]*COMP(1/(double)M,0);
	}

}

4、结束语

　　基本算法参考《数字信号处理基础及试验》--王树勋主编。虽然现在DSP算法都有很好C语言实现。但是能够通过自己动手编写代码加深对基础知识的掌握，对自己进行数据采集器件的控制还是有很多益处的。

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