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
#includeviom128.h>#includevintrinsics.h>
/*********************************************************************
快速傅立叶变换C函数
函数简介:
此函数是通用的快速傅里叶变换C语言函数,移植性强,以下部分不依
赖硬件。
此函数采用联合体的形式表示一个复数,输入为自然顺序的复
数(输入实数是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换的自然顺序的
复数
使用说明:
使用此函数只需更改宏定义FFTN的值即可实现点数的改变,FFTN
应该为2的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:
'
**********************************************************************.
#includevmath.h>
#defineFFT_N128//定义傅立叶变换的点数]
structcompx{floatreal,imag;};//定义一个复数结一构'
structcompxs[FFT_N];//FFT输入和输出:
从S[1]开始存放,根据大小自己定义
IstructcompxEE(structcompxb1,structcompxb2)»对两个复数进行乘法运算''''
两个以联合体定义的复数a,b
a和b的乘积,以联合体的形式输出
/*********m*mmm*mmmm*m*
函数原型函数功能输入参数输出参数
*******************************************************************/structcompxEE(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:
voidFFT(structcompx*xin,intN)
函数功能:
对输入的复数组进行快速傅里叶变换(FFT)输入参数:
*xin复数结构体组的首地址指针,struct型*****************************************************************/voidFFT(structcompx*xin)
{
intf,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0;
structcompxu,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
nm仁FFT_N-1;
for(i=0;ivnm1;i++)
{
if(ivj)//如果ivj,即进行变址
{
t=xin[j];
xin[j]=xin[i];
xin[i]=t;
}
k=nv2;//求j的下一个倒位序
while(kv=j)//如果k<=j,表示j的最高位为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
}
运算核,使用蝶形运算完成FFT运算
{
intle,lei,ip;//FFT
f=FFT_N;
for(l=1;(f=f/2)!
=1;l++);//计算l的值,即计算蝶形级数I
for(m=1;mv=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)Nle=2vv(m-1);//le蝶形结距离,即第m级蝶形的蝶形结相距le点lei=le/2;//同一蝶形结中参加运算的两点的距离「|L:
「
u.real=1.0;//u为蝶形结运算系数,初始值为1'
u.imag=0.0;
为系数商,即当前系数与前一个系数的商
w.real=cos(Pl/lei);//ww.imag=-sin(Pl/lei);
控制计算不同种蝶形结,即计算系数不同的蝶形结
for(j=0;j<=lei-1;j++)//
{
控制同一蝶形结运算,即计算系数相同蝶形结
for(i=j;i<=FFT_N-1;i=i+le)//_
{,
ip=i+lei;//i,ip分别表示参加蝶形运算的两个节点
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
************************************************************/voidmain()
{
inti;
for(i=0;ivFFT_N;i++)//给结构体赋值
{
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); } #includeviom128.h> #include /********************************************************************* 快速傅立叶变换C程序包 函数简介: 此程序包是通用的快速傅里叶变换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的形式表示一个复数,输入为自然顺序的复数(输入实数是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换的自然顺序的复数.此程序包可在初始化时调用create_sin_tab()函数创建正弦函数表,以后的可采用查表法计算耗时较多的sin和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_NW值即可实现点数的改变,FFT_N 应该为2的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值和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//定义傅立叶变换的点数’, structcompx{floatreal,imag;};//定义一个复数结构 structcompxs[FFT_N];//FFT输入和输出: 从S[0]开始存放,根据大小自己定义 floatSIN_TAB[FFT_N/2];//定义正弦表的存放空间, structcompxEE(structcompxb1,structcompxb2) 对两个复数进行乘法运算 两个以联合体定义的复数a,b a和b的乘积,以联合体的形式输出I /*********m*mmm*mmmm*Hn*函数原型函数功能输入参数输出参数 *******************************************************************/structcompxEE(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); } /****************************************************************** voidcreate_sin_tab(float*sin_t) 创建一个正弦采样表,采样点数与傅立叶变换点数相同*sin_t存放正弦表的数组指针 无 函数原型 函数功能 输入参数 输出参数 ******************************************************************/voidcreate_sin_tab(float*sin_t){inti; for(i=0;ivFFT_N/2;i++) sin_t[i]=sin(2*PI*i/FFT_N); } voidsin_tab(floatpi) 采用查表的方法计算一个数的正弦值 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入值pi的正弦值 /**********mmmmmmmmm**函数原型函数功能输入参数输出参数 ******************************************************************/floatsin_tab(floatpi) { intn; floata; n=(int)(pi*FFT_N/2/PI); if(n>=0&&nvFFT_N/2) a=SIN_TAB[n]; elseif(n>=FFT_N/2&&nvFFT_N) a=-SIN_TAB[n-FFT_N/2]; returna; } /****************************************************************** 函数原型: voidcos_tab(floatpi)- 函数功能: 采用查表的方法计算一个数的余弦值_ 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的余弦值' ******************************************************************/floatcos_tab(floatpi) { floata,pi2;pi2=pi+PI/2;if(pi2>2*PI)pi2-=2*PI;a=sin_tab(pi2);returna; } voidFFT(structcompx*xin,intN) 对输入的复数组进行快速傅里叶变换(FFT)*xin复数结构体组的首地址指针,struct型无 /***********m*m*二**id**mmmm*m*函数原型函数功能输入参数输出参数 *****************************************************************/voidFFT(structcompx*xin) { intf,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0; structcompxu,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 nm仁FFT_N-1; for(i=0;ivnm1;i++) { if(ivj)//如果i { t=xin[j]; xin[j]=xin[i]; xin[i]=t; } k=nv2;//求j的下一个倒位序 while(kv=j)//如果k<=j,表示j的最高位为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 } { 运算核,使用蝶形运算完成FFT运算 intle,lei,ip;//FFTf=FFT_N; 计算I的值,即计算蝶形级数 for(l=1;(f=f/2)! =1;l++)//for(m=1;mv=l;m++)//控制蝶形结级数 {//m表示第m级蝶形,I为蝶形级总数l=log (2)Nle=2vv(m-1);//le蝶形结距离,即第m级蝶形的蝶形结相距le点 lei=le/2;//同一蝶形结中参加运算的两点的距离'. u.real=1.0;//u为蝶形结运算系数,初始值为1 不适用查表法计算|Sin值和cos值 u.imag=0.0; //w.real=cos(Pl/lei);// 为系数商,即当前系数与前一个系数的商 //w.imag=-sin(Pl/lei); w.real=cos_tab(Pl/lei);//w 控制计算不同种蝶形结,即计算系数不同的蝶形结 w.imag=-sin_tab(Pl/lei); for(j=0;j<=lei-1;j++)// 控制同一蝶形结运算,即计算系数相同蝶形结 { for(i=j;iv=FFT_N-1;i=i+le)// ■I■■-- { ip=i+lei;//i,ip分别表示参加蝶形运算的两个节点 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 } } } } voidmain() 测试FFT变换,演示函数使用方法无 无 /*********m*mmm*mmmm*函数原型函数功能输入参数输出参数 ************************************************************/voidmain() { inti; create_sin_tab(SIN_TAB); for(i=0;ivFFT_N;i++)//给结构体赋值 { 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); } #includeviom128.h> #include 快速傅立叶变换C程序包 函数简介: 此程序包是通用的快速傅里叶变换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的形式表示一个复数,输入为自然顺序的复数(输入实数是可令复数虚部为0),输出为经过FFT变换的自然顺序的复数.此程序包可在初始化时调用create_sin_tab()函数创建正弦函数表,以后的可采用查表法计算耗时较多的sin和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个正弦波的采样值,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_NB值即可实现点数的改变,FFT_N的 应该为2的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值和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: I**********************************************************************/ #include #defineFFT_N128//定义傅立叶变换的点数_ //定义圆周率值 structcompx{floatreal,imag;};//定义一个复数结构 structcompxs[FFT_N];//FFT输入和输出: 从S[0]开始存放,根据大小自己定义 structcompxEE(structcompxb1,structcompxb2)对两个复数进行乘法运算 两个以联合体定义的复数a,b a和b的乘积,以联合体的形式输出 floatSIN_TAB[FFT_N/4+1];//定义正弦表的存放空间 函数原型函数功能输入参数输出参数 ******************************************************************* I structcompxEE(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); } /****************************************************************** voidcreate_sin_tab(float*sin_t) 创建一个正弦采羊表,采样点数与傅立叶变换点数相同*sin_t存放正弦表的数组指针 无 函数原型: 函数功能: 输入参数: 输出参数: ******************************************************************/voidcreate_sin_tab(float*sin_t) {"一"精心整理 inti; for(i=0;iv=FFT_N/4;i++) sin_t[i]=sin(2*PI*i/FFT_N); } /****************************************************************** 函数原型: voidsin_tab(floatpi) 函数功能: 采用查表的方法计算一个数的正弦值 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的正弦值 ******************************************************************/floatsin_tab(floatpi) {" intn; floata; n=(int)(pi*FFT_N/2/PI); if(n>=0&&*=FFT_N/4)a=SIN_TAB[n]; elseif(n>FFT_N/4&&*FFT_N/2) { n-=FFT_N/4; a=SIN_TAB[FFT_N/4-n]; } elseif(n>=FFT_N/2&&*3*FFT_N/4) { n-=FFT_N/2;a=-SIN_TAB[n]; } elseif(n>=3*FFT_N/4&&*3*FFT_N) {n=FFT_N-n;a=-SIN_TAB[n]; } returna; } voidcos_tab(floatpi) 采用查表的方法计算一个数的余弦值 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入值pi的余弦值 /**********mmmmmmmmm**函数原型函数功能输入参数输出参数 ******************************************************************/floatcos_tab(floatpi){ floata,pi2; pi2=pi+P1/2; if(pi2>2*PI) pi2-=2*PI; a=sin_tab(pi2);returna; } voidFFT(structcompx*xin,intN) 对输入的复数组进行快速傅里叶变换(FFT)*xin复数结构体组的首地址指针,struct型无 函数原型函数功能输入参数输出参数 *****************************************************************/voidFFT(structcompx*xin) { intf,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0; structcompxu,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 nm仁FFT_N-1; for(i=0;ivnm1;i++) { if(i { t=xin[j]; xin[j]=xin[i];_ xin[i]=t; } k=nv2;//求j的下一个倒位序「T while(k<=j)//如果k<=j,表示j的最高位为1 { j=j-k;//把最高位变成0|1 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 } { 运算核,使用蝶形运算完成FFT运算 intle,lei,ip;//FFTf=FFT_N; 计算I的值,即计算蝶形级数 for(l=1;(f=f/2)! =1;l++)//for(m=1;mv=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)Nle=2vv(m-1);//le蝶形结距离,即第m级蝶形的蝶形结相距le点lei=le/2;//同一蝶形结中参加运算的两点的距离 u.real=1.0;//u为蝶形结运算系数,初始值为1 不适用查表法计算sin值和cos值 u.imag=0.0; //w.real=cos(Pl/lei);// 为系数商,即当前系数与前一个系数的商 //w.imag=-sin(Pl/lei); w.real=cos_tab(
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