FFT c代码的收集
来源:互联网 发布:什么叫菜鸟网络 编辑:程序博客网 时间:2024/05/18 11:17
收集的一些FFT 的c实现代码,进过整理改动能够跑通,从测试的波函数采样(采样点的幅值)经过FFT计算得出频率分布结果(该采样段的频率成分(单频波成分)以及对应频率的幅值)。下一步工作(未开始)是大量的准确度测试,效率测试和优化。
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#include<stdio.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<string.h>#define PI 3.1415926double x1[100000],x2[100000],w1[100000],w2[100000];//角标1代表实数部分,2虚数部分int visited[100000];int s[1000];void wnp(int M,int L,int N) //求(WN)^p{ int i,k; int t1=(int)(pow(2.0,M-L))-1; double t2=-2*PI/N; double a,b; memset(w1,0,sizeof(w1)); memset(w2,0,sizeof(w2)); k=(int)(pow(2.0,L-1)); a=cos(t2*k); b=sin(t2*k); w1[0]=1; //当0的情况 w2[0]=0; for(i=1;i<=t1;i++) { w1[i]=a*w1[i-1]-b*w2[i-1]; w2[i]=a*w2[i-1]+b*w1[i-1]; }}void FFT(int N,int M){ int i,j,n=N; double a,b; for(i=1;i<=M;i++) //从第1级到M级 { n/=2; memset(visited,0,sizeof(visited));//标记数组清零 wnp(M,i,N); //调用wnp函数 for(j=0;j<N;j++) //分别求每一级的当前实数部分和虚数部分 { if(!visited[j]) { visited[j]=1; visited[j+n]=1; a=x1[j]-x1[j+n]; //此处曾出错 应先计算出其值 因为后面 x1[j]和x2[j]的值会改变 b=x2[j]-x2[j+n]; x1[j]=x1[j]+x1[j+n]; x2[j]=x2[j]+x2[j+n]; int t=j%(N/(int)(pow(2.0,i*1.0))); x1[j+n]=a*w1[t]-b*w2[t]; x2[j+n]=a*w2[t]+b*w1[t]; } } }}void solve(double *x,int N,int M) //数位倒读{ int a,i,j,k; double t; for(k=0;k<N;k++) { i=k; a=0; memset(s,0,sizeof(s)); for(j=0;j<M;j++) { s[j]=i%2; i/=2; } for(j=0;j<M;j++) { a=a+s[j]*(int)(pow(2.0,M-1-j)); } if(a<k) { t=x[a]; x[a]=x[k]; x[k]=t; } }}int main(){ int N,i,M; printf("input N(N): "); scanf("%d",&N); if(N < 2) { printf("too small\n"); } unsigned short amp[N]; int fs = 44100; M=floor(log10(N*1.0)/log10(2.0)+0.5); for(i=0;i<N;i++) { x1[i] = 7000*cos(1000*2*(double)PI*((double)i/44100) + (double)3/5*PI) + 200*cos(600*2*(double)PI*((double)i/44100) + (double)1/2*PI); x2[i] = 0; } FFT(N,M); solve(x1,N,M); solve(x2,N,M); printf("得到的频谱值为:\n"); for(i=0;i<N/2;i++) { double originamp = sqrt(x1[i]*x1[i] + x2[i]*x2[i]); if(i == 0) { amp[i] = originamp/N; } else { amp[i] = originamp/N*2; } if(amp[i] > 20) { printf("f:%.2lf amp:%d\n",(double)i*fs/N,amp[i]); } } return 0;}
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#include <math.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>//精度0.0001弧度typedef struct//复数类型{ float real; //实部 float imag; //虚部}complex;#define PI 3.1415926///////////////////////////////////////////void conjugate_complex(int n,complex in[],complex out[]);void c_plus(complex a,complex b,complex *c);//复数加void c_mul(complex a,complex b,complex *c) ;//复数乘void c_sub(complex a,complex b,complex *c); //复数减法void c_div(complex a,complex b,complex *c); //复数除法void fft(int N,complex f[]);//傅立叶变换 输出也存在数组f中void c_abs(complex f[],float out[],int n);//复数数组取模void conjugate_complex(int n,complex in[],complex out[]){ int i = 0; for(i=0;i<n;i++) { out[i].imag = -in[i].imag; out[i].real = in[i].real; }}void c_abs(complex f[],float out[],int n){ int i = 0; float t; for(i=0;i<n;i++) { t = f[i].real * f[i].real + f[i].imag * f[i].imag; out[i] = sqrt(t); }}void c_plus(complex a,complex b,complex *c){ c->real = a.real + b.real; c->imag = a.imag + b.imag;}void c_sub(complex a,complex b,complex *c){ c->real = a.real - b.real; c->imag = a.imag - b.imag;}void c_mul(complex a,complex b,complex *c){ c->real = a.real * b.real - a.imag * b.imag; c->imag = a.real * b.imag + a.imag * b.real;}void c_div(complex a,complex b,complex *c){ c->real = (a.real * b.real + a.imag * b.imag)/(b.real * b.real +b.imag * b.imag); c->imag = (a.imag * b.real - a.real * b.imag)/(b.real * b.real +b.imag * b.imag);}#define SWAP(a,b) tempr=(a);(a)=(b);(b)=temprvoid Wn_i(int n,int i,complex *Wn,char flag){ Wn->real = cos(2*PI*i/n); if(flag == 1) Wn->imag = -sin(2*PI*i/n); else if(flag == 0) Wn->imag = -sin(2*PI*i/n);}//傅里叶变化void fft(int N,complex f[]){ complex t,wn;//中间变量 int i,j,k,m,n,l,r,M; int la,lb,lc; /*----计算分解的级数M=log2(N)----*/ for(i=N,M=1;(i=i/2)!=1;M++); /*----按照倒位序重新排列原信号----*/ for(i=1,j=N/2;i<=N-2;i++) { if(i<j) { t=f[j]; f[j]=f[i]; f[i]=t; } k=N/2; while(k<=j) { j=j-k; k=k/2; } j=j+k; } /*----FFT算法----*/ for(m=1;m<=M;m++) { la=pow(2,m); //la=2^m代表第m级每个分组所含节点数 lb=la/2; //lb代表第m级每个分组所含碟形单元数 //同时它也表示每个碟形单元上下节点之间的距离 /*----碟形运算----*/ for(l=1;l<=lb;l++) { r=(l-1)*pow(2,M-m); for(n=l-1;n<N-1;n=n+la) //遍历每个分组,分组总数为N/la { lc=n+lb; //n,lc分别代表一个碟形单元的上、下节点编号 Wn_i(N,r,&wn,1);//wn=Wnr c_mul(f[lc],wn,&t);//t = f[lc] * wn复数运算 c_sub(f[n],t,&(f[lc]));//f[lc] = f[n] - f[lc] * Wnr c_plus(f[n],t,&(f[n]));//f[n] = f[n] + f[lc] * Wnr } } }}int main(){ int N,i,M; printf("input N(N): "); scanf("%d",&N); if(N < 2) { printf("too small\n"); return 0; } unsigned short amp[N]; int fs = 44100; complex input[N]; for(i=0;i<N;i++) { input[i].real = 7000*cos(1000*2*(double)PI*((double)i/44100) + (double)3/5*PI) + 200*cos(600*2*(double)PI*((double)i/44100) + (double)1/2*PI); input[i].imag = 0; } fft(N,input); printf("得到的频谱值为:\n"); for(i=0;i<N/2;i++) { double originamp = sqrt(input[i].real*input[i].real + input[i].imag*input[i].imag); if(i == 0) { amp[i] = originamp/N; } else { amp[i] = originamp/N*2; } if(amp[i] > 20) { printf("f:%.2lf amp:%d\n",(double)i*fs/N,amp[i]); } } return 0;}
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