C語言實現FIR濾波

C語言實現FIR濾波

fir.c和fir.h見
https://download.csdn.net/download/weixin_43216875/12010587

1. fir.h

#ifndef FIR_H
#define FIR_H

#include <math.h>

int max(int a,int b);
int min(int a, int b);
void conv(double *data_1,double *data_2, int length_1, int length_2, double *target);

double bessel0(double x);
double kaiser(int i , int n, double beta);
double window(int type, int n, int i, double beta);
void firwin(int n, int band, double fln, double fhn, int wn, double h[]);
/*
    *n——整型變量。濾波器的階數。
    band——整型變量。濾波器的類型。取值爲1、2、3和4，分別對應低通、高通、帶通和帶阻濾波器。
    fln——雙精度實型變量。
    fhn——雙精度實型變量。
        對於低通和高通濾波器，fln：通帶邊界頻率；對於帶通和帶阻濾波器，fIn：通帶下邊界頻率，fhn：通帶上邊界頻率
    wn——整型變量。窗函數的類型；取值1到7，分別對應矩形窗，圖基窗，三角窗，漢寧窗，海明窗，布拉克曼窗和凱塞窗。
    h——雙精度實型-~維數組，長度爲（n+1）.存放FIR濾波器的係數。
        函數firwin（）調用以下函數：子函數window（），窗函數的計算。子函數Kaiser（），凱塞窗的計算。子函數bessel0（），貝塞耳函數的計算。
*/
#endif // FIR_H

2. main函數

#include <iostream>
using namespace std;
#include <math.h>
#include "fir.h"

#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971
#define N 50000//與matlab中保持一致

int main()
{
    double signal[N];//原始數據
    double t[N];//時間序列
    double h[21];//濾波器係數爲階數+1
    double denoise[N+21-1];

    for(int i = 0; i<N ; i++)
        t[i] = i*static_cast<double>(5)/N;//時間序列0~5秒

    for(int i = 0; i<N ; i++)
        signal[i] = sin(2*PI*t[i]) + 0.5*sin(2*PI*1000*t[i]);

    firwin(20, 1, 1e-3, 1e-3, 5, h);
    /*
        20：階數
        1：低通濾波
        1e-3：截止頻率,與matlab中“5/Fs*2”相同
        5:海明窗
    */

    for(int i = 0; i<N ; i++)
        h[i] = 100*h[i];

    conv(h,signal,21,N,denoise);
    /*
        h：數據1
        signal：數據2
        21：數據1長度
        N：數據2長度
        denoise：卷積結果
    */

    FILE * fp;
    fp = fopen("F:/signal.txt","wb");
    for(int i=0;i<N;i++)
      fprintf(fp,"%lf\r\n",signal[i]);//將signal寫入文本
    fclose(fp);

    fp = fopen("F:/denoise.txt","wb");
    for(int i=0;i<N+21-1;i++)
      fprintf(fp,"%lf\r\n",denoise[i]);//將denoise寫入文本
    fclose(fp);

    return 0;
}

3. 與Matlab對比

（1）Matlab運行結果

Fs = 10000;%採樣頻域10kHz
N = 5*Fs;
t = 0:1/Fs:5;
signal = sin(2*pi*t)+0.5*sin(2*pi*1000*t);%2個不同頻率的正弦信號疊加

subplot(2,1,1)
plot(t,signal);

b = fir1(20,5/Fs*2);
denoise = conv(b, signal);
denoise_fir = denoise(20/2+1:end-20/2);

subplot(2,1,2)
plot(t,denoise_fir);

（2）C語言運行結果