几个数字信号处理算法程序

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) doublefunch1(intn) { doublefbase	= (double)4/(double)5; double fr	= std::pow(fbase, n); return fr;	} //h2(x)doublefunch2(intn) { doublefpi	= 3.1415927; return 0.5*sin((double)0.5*n);	} //y(n)//y(n)=sum(x(m)*y(n-m))m=0..n doubleCalcy(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。