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快速福利葉變換C程序包

函數(shù)簡(jiǎn)介：此程序包是通用的快速傅里葉變換C語(yǔ)言函數(shù)，移植性強(qiáng)，以下部分不依

賴硬件。此程序包采用聯(lián)合體的形式表示一個(gè)復(fù)數(shù)，輸入為自然順序的復(fù)

數(shù)(輸入實(shí)數(shù)是可令復(fù)數(shù)虛部為0)，輸出為經(jīng)過(guò)FFT變換的自然順序的

復(fù)數(shù).此程序包可在初始化時(shí)調(diào)用create_sin_tab()函數(shù)創(chuàng)建正弦函數(shù)表，

以后的可采用查表法計(jì)算耗時(shí)較多的sin和cos運(yùn)算，加快可計(jì)算速度.與

Ver1.1版相比較，Ver1.2版在創(chuàng)建正弦表時(shí)只建立了1/4個(gè)正弦波的采樣值，

相比之下節(jié)省了FFT_N/4個(gè)存儲(chǔ)空間

使用說(shuō)明：使用此函數(shù)只需更改宏定義FFT_N的值即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)數(shù)的改變，FFT_N的

應(yīng)該為2的N次方，不滿足此條件時(shí)應(yīng)在后面補(bǔ)0。若使用查表法計(jì)算sin值和

cos值，應(yīng)在調(diào)用FFT函數(shù)前調(diào)用create_sin_tab()函數(shù)創(chuàng)建正弦表

函數(shù)調(diào)用：FFT(s);

作? ? 者：吉帥虎

時(shí)? ? 間：2010-2-20

版? ? 本：Ver1.2

參考文獻(xiàn)：

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#include

#include "fft_fp.h"

//#define FFT_N 64? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?//定義福利葉變換的點(diǎn)數(shù)

//#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971? ?? ?? ?? ?? ?//定義圓周率值

//

//struct compx {float real,imag;};? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?//定義一個(gè)復(fù)數(shù)結(jié)構(gòu)

struct compx s[FFT_N];? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? //FFT輸入和輸出：從S[0]開始存放，根據(jù)大小自己定義

float SIN_TAB[FFT_N/4+1];? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?//定義正弦表的存放空間

/*******************************************************************

函數(shù)原型：struct compx EE(struct compx b1,struct compx b2)

函數(shù)功能：對(duì)兩個(gè)復(fù)數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算

輸入?yún)?shù)：兩個(gè)以聯(lián)合體定義的復(fù)數(shù)a,b

輸出參數(shù)：a和b的乘積，以聯(lián)合體的形式輸出

*******************************************************************/

struct compx EE(struct compx a,struct compx b)

{

struct compx c;

c.real=a.real*b.real-a.imag*b.imag;

c.imag=a.real*b.imag+a.imag*b.real;

return(c);

}

/******************************************************************

函數(shù)原型：void create_sin_tab(float *sin_t)

函數(shù)功能：創(chuàng)建一個(gè)正弦采樣表，采樣點(diǎn)數(shù)與福利葉變換點(diǎn)數(shù)相同

輸入?yún)?shù)：*sin_t存放正弦表的數(shù)組指針

輸出參數(shù)：無(wú)

******************************************************************/

void create_sin_tab(float *sin_t)

{

int i;

for(i=0;i<=FFT_N/4;i++)

sin_t[ i]=sin(2*PI*i/FFT_N);

}

/******************************************************************

函數(shù)原型：void sin_tab(float pi)

函數(shù)功能：采用查表的方法計(jì)算一個(gè)數(shù)的正弦值

輸入?yún)?shù)：pi 所要計(jì)算正弦值弧度值，范圍0--2*PI，不滿足時(shí)需要轉(zhuǎn)換

輸出參數(shù)：輸入值pi的正弦值

******************************************************************/

float sin_tab(float pi)

{

int n;

float a=0;

n=(int)(pi*FFT_N/2/PI);

if(n>=0&&n<=FFT_N/4)

a=SIN_TAB[n];

else if(n>FFT_N/4&&n

{

n-=FFT_N/4;

a=SIN_TAB[FFT_N/4-n];

}

else if(n>=FFT_N/2&&n<3*FFT_N/4)

{

n-=FFT_N/2;

a=-SIN_TAB[n];

}

else if(n>=3*FFT_N/4&&n<3*FFT_N)

{

n=FFT_N-n;

a=-SIN_TAB[n];

}

return a;

}

/******************************************************************

函數(shù)原型：void cos_tab(float pi)

函數(shù)功能：采用查表的方法計(jì)算一個(gè)數(shù)的余弦值

輸入?yún)?shù)：pi 所要計(jì)算余弦值弧度值，范圍0--2*PI，不滿足時(shí)需要轉(zhuǎn)換

輸出參數(shù)：輸入值pi的余弦值

******************************************************************/

float cos_tab(float pi)

{

float a,pi2;

pi2=pi+PI/2;

if(pi2>2*PI)

pi2-=2*PI;

a=sin_tab(pi2);

return a;

}

/*****************************************************************

函數(shù)原型：void FFT(struct compx *xin,int N)

函數(shù)功能：對(duì)輸入的復(fù)數(shù)組進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)

輸入?yún)?shù)：*xin復(fù)數(shù)結(jié)構(gòu)體組的首地址指針，struct型

輸出參數(shù)：無(wú)

*****************************************************************/

void FFT(struct compx *xin)

{

register int f,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0;

struct compx u,w,t;

nv2=FFT_N/2;? ?? ?? ?? ?? ?? ?//變址運(yùn)算，即把自然順序變成倒位序，采用雷德算法

nm1=FFT_N-1;

for(i=0;i

{

if(i

{

t=xin[j];

xin[j]=xin[ i];

xin[ i]=t;

}

k=nv2;? ?? ?? ?? ?? ?? ???//求j的下一個(gè)倒位序

while(k<=j)? ?? ?? ?? ?? ?//如果k<=j,表示j的最高位為1

{

j=j-k;? ?? ?? ?? ?? ???//把最高位變成0

k=k/2;? ?? ?? ?? ?? ???//k/2，比較次高位，依次類推，逐個(gè)比較，直到某個(gè)位為0

}

j=j+k;? ?? ?? ?? ?? ?? ? //把0改為1

}

{

int le,lei,ip;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? //FFT運(yùn)算核，使用蝶形運(yùn)算完成FFT運(yùn)算

f=FFT_N;

for(l=1;(f=f/2)!=1;l++)? ?? ?? ?? ?? ?? ?//計(jì)算l的值，即計(jì)算蝶形級(jí)數(shù)

;

for(m=1;m<=l;m++)? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? // 控制蝶形結(jié)級(jí)數(shù)

{? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? //m表示第m級(jí)蝶形，l為蝶形級(jí)總數(shù)l=log(2)N

le=2<

lei=le/2;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? //同一蝶形結(jié)中參加運(yùn)算的兩點(diǎn)的距離

u.real=1.0;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???//u為蝶形結(jié)運(yùn)算系數(shù)，初始值為1

u.imag=0.0;

//w.real=cos(PI/lei);? ?? ?? ?? ?? ?? ?//不適用查表法計(jì)算sin值和cos值

// w.imag=-sin(PI/lei);

w.real=cos_tab(PI/lei);? ?? ?? ?? ?? ? //w為系數(shù)商，即當(dāng)前系數(shù)與前一個(gè)系數(shù)的商

w.imag=-sin_tab(PI/lei);

for(j=0;j<=lei-1;j++)? ?? ?? ?? ?? ?? ?//控制計(jì)算不同種蝶形結(jié)，即計(jì)算系數(shù)不同的蝶形結(jié)

{

for(i=j;i<=FFT_N-1;i=i+le)? ?? ?? ???//控制同一蝶形結(jié)運(yùn)算，即計(jì)算系數(shù)相同蝶形結(jié)

{

ip=i+lei;? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???//i，ip分別表示參加蝶形運(yùn)算的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)

t=EE(xin[ip],u);? ?? ?? ?? ?? ?? ? //蝶形運(yùn)算，詳見公式

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);? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???//改變系數(shù)，進(jìn)行下一個(gè)蝶形運(yùn)算

}

}

}

}

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函數(shù)原型：void main()

函數(shù)功能：測(cè)試FFT變換，演示函數(shù)使用方法

輸入?yún)?shù)：無(wú)

輸出參數(shù)：無(wú)

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c语言 fft程序,FFT算法的使用说明与C语言版实现源码的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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