快速傅里叶变换C语言程序.docx
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快速傅里叶变换C语言程序.docx
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快速傅里叶变换C语言程序
#include 〈iom128.h>
#include〈intrinsics。
h〉
/*********************************************************************
快速傅立叶变换C函数
函数简介:
此函数就是通用得快速傅里叶变换C语言函数,移植性强,以下部分不依
赖硬件。
此函数采用联合体得形式表示一个复数,输入为自然顺序得复
数(输入实数就是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换得自然顺序得
复数
使用说明:
使用此函数只需更改宏定义FFT_N得值即可实现点数得改变,FFT_N
应该为2得N次方,不满足此条件时应在后面补0
函数调用:
FFT(s);
时 间:
2010-2—20
版本:
Ver1、0
参考文献:
**********************************************************************/
#include〈math。
h〉
#definePI3、14932384626433832795028841971 //定义圆周率值
#defineFFT_N128 //定义傅立叶变换得点数
structcompx{float real,imag;}; //定义一个复数结构
structpxs[FFT_N]; //FFT输入与输出:
从S[1]开始存放,根据大小自己定义
/*******************************************************************
函数原型:
struct compxEE(structpxb1,structcompxb2)
函数功能:
对两个复数进行乘法运算
输入参数:
两个以联合体定义得复数a,b
输出参数:
a与b得乘积,以联合体得形式输出
*******************************************************************/
structcompxEE(structcompxa,struct compxb)
{
struct px c;
c。
real=a。
real*b。
real-a。
imag*b.imag;
c、imag=a.real*b.imag+a。
imag*b、real;
return(c);
}
/*****************************************************************
函数原型:
void FFT(struct px*xin,intN)
函数功能:
对输入得复数组进行快速傅里叶变换(FFT)
输入参数:
*xin复数结构体组得首地址指针,struct型
*****************************************************************/
voidFFT(structpx*xin)
{
intf,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0;
structpxu,w,t;
nv2=FFT_N/2; //变址运算,即把自然顺序变成倒位序,采用雷德算法
nm1=FFT_N-1;
for(i=0;i〈nm1;i++)
{
if(i<j) //如果i〈j,即进行变址
{
t=xin[j];
xin[j]=xin[i];
xin[i]=t;
}
k=nv2; //求j得下一个倒位序
while(k<=j) //如果k〈=j,表示j得最高位为1
{
j=j—k; //把最高位变成0
k=k/2; //k/2,比较次高位,依次类推,逐个比较,直到某个位为0
}
j=j+k; //把0改为1
}
{
intle,lei,ip; //FFT运算核,使用蝶形运算完成FFT运算
f=FFT_N;
for(l=1;(f=f/2)!
=1;l++) ; //计算l得值,即计算蝶形级数
for(m=1;m<=l;m++) //控制蝶形结级数
{ //m表示第m级蝶形,l为蝶形级总数l=log
(2)N
le=2<<(m—1); //le蝶形结距离,即第m级蝶形得蝶形结相距le点
lei=le/2; //同一蝶形结中参加运算得两点得距离
u.real=1、0; //u为蝶形结运算系数,初始值为1
u。
imag=0、0;
w、real=cos(PI/lei); //w为系数商,即当前系数与前一个系数得商
w.imag=-sin(PI/lei);
for(j=0;j〈=lei-1;j++) //控制计算不同种蝶形结,即计算系数不同得蝶形结
{
for(i=j;i〈=FFT_N-1;i=i+le) //控制同一蝶形结运算,即计算系数相同蝶形结
{
ip=i+lei; //i,ip分别表示参加蝶形运算得两个节点
t=EE(xin[ip],u); //蝶形运算,详见公式
xin[ip]、real=xin[i]。
real-t。
real;
xin[ip].imag=xin[i].imag-t.imag;
xin[i]、real=xin[i]。
real+t。
real;
xin[i]、imag=xin[i]、imag+t。
imag;
}
u=EE(u,w); //改变系数,进行下一个蝶形运算
}
}
}
}
/************************************************************
函数原型:
voidmain()
函数功能:
测试FFT变换,演示函数使用方法
输入参数:
无
输出参数:
无
************************************************************/
void main()
{
inti;
for(i=0;i<FFT_N;i++) //给结构体赋值
{
s[i]、real=sin(2*3.1493*i/FFT_N);//实部为正弦波FFT_N点采样,赋值为1
s[i]。
imag=0; //虚部为0
}
FFT(s); //进行快速傅立叶变换
for(i=0;i s[i]。 real=sqrt(s[i]。 real*s[i]、real+s[i]、imag*s[i]。 imag); while(1); } ﻬ#include 〈iom128、h> #include<intrinsics、h> /********************************************************************* 快速傅立叶变换C程序包 函数简介: 此程序包就是通用得快速傅里叶变换C语言函数,移植性强,以下部分不依 赖硬件。 此程序包采用联合体得形式表示一个复数,输入为自然顺序得复 数(输入实数就是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换得自然顺序得 复数、此程序包可在初始化时调用create_sin_tab()函数创建正弦函数表, 以后得可采用查表法计算耗时较多得sin与cos运算,加快可计算速度 使用说明: 使用此函数只需更改宏定义FFT_N得值即可实现点数得改变,FFT_N 应该为2得N次方,不满足此条件时应在后面补0。 若使用查表法计算sin值与 cos值,应在调用FFT函数前调用create_sin_tab()函数创建正弦表 函数调用: FFT(s); 时 间: 2010—2-20 版 本: Ver1.1 参考文献: **********************************************************************/ #include #defineFFT_N128 //定义傅立叶变换得点数 #definePI3。 14932384626433832795028841971 //定义圆周率值 structcompx {floatreal,imag;};//定义一个复数结构 structpxs[FFT_N]; //FFT输入与输出: 从S[0]开始存放,根据大小自己定义 floatSIN_TAB[FFT_N/2];//定义正弦表得存放空间 /******************************************************************* 函数原型: structpx EE(structpx b1,structcompxb2) 函数功能: 对两个复数进行乘法运算 输入参数: 两个以联合体定义得复数a,b 输出参数: a与b得乘积,以联合体得形式输出 *******************************************************************/ structpx EE(structcompxa,structcompxb) { structcompxc; c、real=a。 real*b.real-a.imag*b、imag; c、imag=a。 real*b.imag+a。 imag*b。 real; return(c); } /****************************************************************** 函数原型: voidcreate_sin_tab(float*sin_t) 函数功能: 创建一个正弦采样表,采样点数与傅立叶变换点数相同 输入参数: *sin_t存放正弦表得数组指针 输出参数: 无 ******************************************************************/ voidcreate_sin_tab(float *sin_t) { inti; for(i=0;i〈FFT_N/2;i++) sin_t[i]=sin(2*PI*i/FFT_N); } /****************************************************************** 函数原型: voidsin_tab(floatpi) 函数功能: 采用查表得方法计算一个数得正弦值 输入参数: pi所要计算正弦值弧度值,范围0--2*PI,不满足时需要转换 输出参数: 输入值pi得正弦值 ******************************************************************/ float sin_tab(floatpi) { intn; floata; n=(int)(pi*FFT_N/2/PI); if(n〉=0&&n〈FFT_N/2) a=SIN_TAB[n]; elseif(n>=FFT_N/2&&n a=-SIN_TAB[n-FFT_N/2]; return a; } /****************************************************************** 函数原型: voidcos_tab(floatpi) 函数功能: 采用查表得方法计算一个数得余弦值 输入参数: pi 所要计算余弦值弧度值,范围0--2*PI,不满足时需要转换 输出参数: 输入值pi得余弦值 ******************************************************************/ floatcos_tab(float pi) { float a,pi2; pi2=pi+PI/2; if(pi2〉2*PI) pi2—=2*PI; a=sin_tab(pi2); return a; } /***************************************************************** 函数原型: voidFFT(structcompx*xin,intN) 函数功能: 对输入得复数组进行快速傅里叶变换(FFT) 输入参数: *xin复数结构体组得首地址指针,struct型 输出参数: 无 *****************************************************************/ voidFFT(structcompx *xin) { int f,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0; structcompx u,w,t; nv2=FFT_N/2; //变址运算,即把自然顺序变成倒位序,采用雷德算法 nm1=FFT_N-1; for(i=0;i〈nm1;i++) { if(i<j) //如果i〈j,即进行变址 { t=xin[j]; xin[j]=xin[i]; xin[i]=t; } k=nv2; //求j得下一个倒位序 while(k<=j) //如果k<=j,表示j得最高位为1 { j=j-k; //把最高位变成0 k=k/2; //k/2,比较次高位,依次类推,逐个比较,直到某个位为0 } j=j+k; //把0改为1 } { intle,lei,ip; //FFT运算核,使用蝶形运算完成FFT运算 f=FFT_N; for(l=1;(f=f/2)! =1;l++) //计算l得值,即计算蝶形级数 ; for(m=1;m<=l;m++) // 控制蝶形结级数 { //m表示第m级蝶形,l为蝶形级总数l=log (2)N le=2<<(m—1); //le蝶形结距离,即第m级蝶形得蝶形结相距le点 lei=le/2; //同一蝶形结中参加运算得两点得距离 u.real=1、0; //u为蝶形结运算系数,初始值为1 u.imag=0、0; //w.real=cos(PI/lei); //不适用查表法计算sin值与cos值 //w.imag=—sin(PI/lei); w、real=cos_tab(PI/lei); //w为系数商,即当前系数与前一个系数得商 w、imag=-sin_tab(PI/lei); for(j=0;j<=lei—1;j++) //控制计算不同种蝶形结,即计算系数不同得蝶形结 { for(i=j;i<=FFT_N—1;i=i+le) //控制同一蝶形结运算,即计算系数相同蝶形结 { ip=i+lei; //i,ip分别表示参加蝶形运算得两个节点 t=EE(xin[ip],u); //蝶形运算,详见公式 xin[ip]。 real=xin[i]。 real-t.real; xin[ip].imag=xin[i].imag-t。 imag; xin[i].real=xin[i].real+t、real; xin[i]、imag=xin[i]。 imag+t、imag; } u=EE(u,w); //改变系数,进行下一个蝶形运算 } } } } /************************************************************ 函数原型: void main() 函数功能: 测试FFT变换,演示函数使用方法 输入参数: 无 输出参数: 无 ************************************************************/ voidmain() { int i; create_sin_tab(SIN_TAB); for(i=0;i<FFT_N;i++) //给结构体赋值 { s[i]、real=sin(2*3.1493*i/FFT_N);//实部为正弦波FFT_N点采样,赋值为1 s[i].imag=0; //虚部为0 } FFT(s); //进行快速傅立叶变换 for(i=0;i〈FFT_N;i++) //求变换后结果得模值,存入复数得实部部分 s[i]、real=sqrt(s[i]。 real*s[i]。 real+s[i].imag*s[i]。 imag); while (1); } #include〈iom128.h> #include h〉 /********************************************************************* 快速傅立叶变换C程序包 函数简介: 此程序包就是通用得快速傅里叶变换C语言函数,移植性强,以下部分不依 赖硬件。 此程序包采用联合体得形式表示一个复数,输入为自然顺序得复 数(输入实数就是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换得自然顺序得 复数.此程序包可在初始化时调用create_sin_tab()函数创建正弦函数表, 以后得可采用查表法计算耗时较多得sin与cos运算,加快可计算速度、与 Ver1。 1版相比较,Ver1、2版在创建正弦表时只建立了1/4个正弦波得采样值, 相比之下节省了FFT_N/4个存储空间 使用说明: 使用此函数只需更改宏定义FFT_N得值即可实现点数得改变,FFT_N得 应该为2得N次方,不满足此条件时应在后面补0、若使用查表法计算sin值与 cos值,应在调用FFT函数前调用create_sin_tab()函数创建正弦表 函数调用: FFT(s); 时间: 2010—2-20 版 本: Ver1。 2 参考文献: **********************************************************************/ #include〈math。 h> #define FFT_N128 //定义傅立叶变换得点数 #definePI3。 14932384626433832795028841971 //定义圆周率值 structcompx{floatreal,imag;}; //定义一个复数结构 struct compxs[FFT_N]; //FFT输入与输出: 从S[0]开始存放,根据大小自己定义 floatSIN_TAB[FFT_N/4+1]; ﻩ//定义正弦表得存放空间 /******************************************************************* 函数原型: structpxEE(structpx b1,struct px b2) 函数功能: 对两个复数进行乘法运算 输入参数: 两个以联合体定义得复数a,b 输出参数: a与b得乘积,以联合体得形式输出 *******************************************************************/ structcompxEE(structcompxa,structcompxb) { structpx c; c。 real=a。 real*b、real—a、imag*b。 imag; c、imag=a。 real*b.imag+a。 imag*b.real; return(c); } /****************************************************************** 函数原型: void create_sin_tab(float*sin_t) 函数功能: 创建一个正弦采样表,采样点数与傅立叶变换点数相同 输入参数: *sin_t存放正弦表得数组指针 输出参数: 无 ******************************************************************/ voidcreate_sin_tab(float*sin_t) { inti; for(i=0;i〈=FFT_N/4;i++) sin_t[i]=sin(2*PI*i/FFT_N); } /****************************************************************** 函数原型: void sin_tab(floatpi) 函数功能: 采用查表得方法计算一个数得正弦值 输入参数: pi所要计算正弦值弧度值,范围0—-2*PI,不满足时需要转换 输出参数: 输入值pi得正弦值 ******************************************************************/ floatsin_tab(floatpi) { intn; floata; n=(int)(pi*FFT_N/2/PI);
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- 快速 傅里叶变换 语言 程序