kopia lustrzana https://github.com/Dsplib/libdspl-2.0
added doc for group_delay and added phase_delay function
Changes to be committed: modified: dspl/src/filter_an.c modified: include/dspl.c modified: include/dspl.hpull/6/head
Dsplib
rodzic
fc128ec4af
commit
ea9bbcfee9
|
|
@ -25,15 +25,153 @@
|
|||
#include "dspl.h"
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
#ifdef DOXYGEN_ENGLISH
|
||||
/*! ****************************************************************************
|
||||
\ingroup FILTER_ANALYSIS_GROUP
|
||||
int DSPL_API group_delay(double* b, double* a, int ord, int flag,
|
||||
double* w, int n, double* tau)
|
||||
|
||||
\brief
|
||||
Group delay calculation for digital or analog filter corresponds to
|
||||
\f$H(s)\f$, or \f$H(z)\f$ transfer function.
|
||||
|
||||
Group delay is describes as:
|
||||
\f[
|
||||
\tau_g(\omega) = - \dfrac{d\Phi(\omega)}{d\omega},
|
||||
\f]
|
||||
here \f$\Phi(\omega)\f$ -- filter phase response, \f$\omega\f$ is angular
|
||||
frequency for analog filter, or normalized frequency for digital filter.
|
||||
|
||||
\param[in] b
|
||||
Pointer to the \f$ H(s) \f$ or \f$H(z)\f$ transfer function
|
||||
numerator coefficients vector. \n
|
||||
Vector size is `[ord+1 x 1]`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[in] a
|
||||
Pointer to the \f$ H(s) \f$ or \f$H(z)\f$ transfer function
|
||||
denominator coefficients vector. \n
|
||||
Vector size is `[ord+1 x 1]`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[in] ord
|
||||
Filter order. \n
|
||||
Transfer function \f$ H(s) \f$ or \f$H(z)\f$ numerator
|
||||
and denominator coefficients number equals `ord+1`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[in] flag
|
||||
Binary flags to set calculation rules: \n
|
||||
\verbatim
|
||||
DSPL_FLAG_ANALOG Coefficients corresponds to analog filter
|
||||
DSPL_FLAG_DIGITAL Coefficients corresponds to digital filter
|
||||
\endverbatim
|
||||
\n \n
|
||||
|
||||
\param[in] w
|
||||
Pointer to the angular frequency \f$ \omega \f$ (rad/s),
|
||||
which used for analog filter characteristics calculation
|
||||
(flag sets as `DSPL_FLAG_ANALOG`). \n
|
||||
For digital filter (flag sets as `DSPL_FLAG_DIGITAL`),
|
||||
parameter `w` describes normalized frequency of
|
||||
frequency response \f$ H \left(\mathrm{e}^{j\omega} \right) \f$.
|
||||
Digital filter frequency response is \f$ 2\pi \f$-periodic function,
|
||||
and vector `w` advisable to set from 0 to \f$ \pi \f$,
|
||||
or from 0 to \f$ 2\pi \f$, or from \f$ -\pi \f$ to \f$ \pi \f$.
|
||||
Vector size is `[n x 1]`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[in] n
|
||||
Size of frequency vector `w`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[out] tau
|
||||
Pointer to the group delay vector. \n
|
||||
Vector size is `[n x 1]`. \n
|
||||
Memory must be allocated. \n \n
|
||||
|
||||
\return
|
||||
\return `RES_OK` if function is calculated successfully. \n
|
||||
Else \ref ERROR_CODE_GROUP "code error".
|
||||
|
||||
\author Sergey Bakhurin www.dsplib.org
|
||||
***************************************************************************** */
|
||||
#endif
|
||||
#ifdef DOXYGEN_RUSSIAN
|
||||
/*! ****************************************************************************
|
||||
\ingroup FILTER_ANALYSIS_GROUP
|
||||
int DSPL_API group_delay(double* b, double* a, int ord, int flag,
|
||||
double* w, int n, double* tau)
|
||||
\brief
|
||||
Расчет группового времени запаздывания цифрового или аналогового фильтра.
|
||||
|
||||
Групповое время запаздывания определяется как:
|
||||
\f[
|
||||
\tau_g(\omega) = - \dfrac{d\Phi(\omega)}{d\omega},
|
||||
\f]
|
||||
где \f$\Phi(\omega)\f$ -- ФЧХ фильтра, \f$\omega\f$ циктическая частот в случае
|
||||
аналогового фильтра, или нормированная частота цифрового фильтра.
|
||||
|
||||
\param[in] b
|
||||
Указатель на вектор коэффициентов числителя передаточной функции
|
||||
аналогового фильтра \f$ H(s) \f$ или цифрового фильтра \f$ H(z) \f$. \n
|
||||
Размер вектора `[ord+1 x 1]`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[in] a
|
||||
Указатель на вектор коэффициентов числителя передаточной функции
|
||||
аналогового фильтра \f$ H(s) \f$ или цифрового фильтра \f$ H(z) \f$. \n
|
||||
Размер вектора `[ord+1 x 1]`. \n
|
||||
Параметр может быть `NULL`. В этом случае расчет производится для цифрового
|
||||
КИХ-фильтра с коэффициентами, заданными вектором `b`. \n\n
|
||||
|
||||
\param[in] ord
|
||||
Порядок фильтра. Количество коэффициентов
|
||||
числителя и знаменателя передаточной
|
||||
функции \f$ H(s) \f$ или \f$ H(z) \f$ равно `ord+1`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[in] flag
|
||||
Флаг который задает тип фильтра: \n
|
||||
\verbatim
|
||||
DSPL_FLAG_ANALOG Коэффициенты относятся к аналоговому фильтру
|
||||
DSPL_FLAG_DIGITAL Коэффициенты относятся к цифровому фильтру
|
||||
\endverbatim
|
||||
|
||||
\param[in] w
|
||||
Указатель на вектор значений циклической частоты \f$ \omega \f$ (рад/с),
|
||||
для которого будет рассчитаны АЧХ, ФЧХ и ГВЗ аналогового фильтра,
|
||||
если установлен флаг `DSPL_FLAG_ANALOG`. \n
|
||||
В случае если флаг `DSPL_FLAG_ANALOG` не установлен, то вектор частоты `w`
|
||||
используется как нормированная частота комплексного коэффициента передачи
|
||||
\f$ H \left(\mathrm{e}^{j\omega} \right) \f$ цифрового фильтра. \n
|
||||
В этом случае характеристика цифрового фильтра является
|
||||
\f$ 2\pi \f$-периодической, и вектор частоты может содержать
|
||||
произвольные значения, однако целесообразно задавать
|
||||
его от 0 до \f$ \pi \f$, а такжет от 0 до \f$ 2\pi \f$, или
|
||||
от \f$ -\pi \f$ до \f$ \pi \f$. \n
|
||||
Размер вектора `[n x 1]`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[in] n
|
||||
Размер вектора циклической частоты `w`. \n \n
|
||||
|
||||
\param[out] tau
|
||||
Указатель на вектор групповой задержки. \n
|
||||
Размер вектора `[n x 1]`. \n
|
||||
Память должна быть выделена. \n
|
||||
|
||||
\return
|
||||
`RES_OK` Параметры фильтра рассчитаны успешно. \n
|
||||
В противном случае \ref ERROR_CODE_GROUP "код ошибки". \n
|
||||
|
||||
\author Бахурин Сергей www.dsplib.org
|
||||
***************************************************************************** */
|
||||
#endif
|
||||
int DSPL_API group_delay(double* pb, double* pa, int ord, int flag,
|
||||
double* w, int n, double* tau)
|
||||
{
|
||||
double r, i, dr, di, br, bi, ar, ai, dbr, dbi, dar, dai, ar2ai2, ar2ai22;
|
||||
double a, b, c, d, da, db, dc, dd, f, e;
|
||||
int t, m;
|
||||
|
||||
double *pa = NULL;
|
||||
double *qa = NULL;
|
||||
|
||||
if(!b || !w || !tau || (!a && (flag & DSPL_FLAG_ANALOG)))
|
||||
if(!pb || !w || !tau || (!pa && (flag & DSPL_FLAG_ANALOG)))
|
||||
return ERROR_PTR;
|
||||
if(ord < 1)
|
||||
return ERROR_FILTER_ORD;
|
||||
|
|
@ -41,84 +179,76 @@ int DSPL_API group_delay(double* b, double* a, int ord, int flag,
|
|||
return ERROR_SIZE;
|
||||
|
||||
|
||||
if(a)
|
||||
pa = a;
|
||||
if(pa)
|
||||
qa = pa;
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
pa = (double*)malloc((ord+1) * sizeof(double));
|
||||
memset(pa, 0, (ord+1) * sizeof(double));
|
||||
pa[0] = 1.0;
|
||||
qa = (double*)malloc((ord+1) * sizeof(double));
|
||||
memset(qa, 0, (ord+1) * sizeof(double));
|
||||
qa[0] = 1.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for(t = 0; t < n; t++)
|
||||
{
|
||||
br = bi = ar = ai = dbr = dbi = dar = dai = 0.0;
|
||||
a = b = c = d = da = db = dc = dd = 0.0;
|
||||
if(flag & DSPL_FLAG_ANALOG)
|
||||
{
|
||||
/* Br, Ar, Bi, Ai, Br', Ar', Bi', Ai' for analog filter */
|
||||
{
|
||||
for(m = 0; m < ord+1; m+=4)
|
||||
{
|
||||
br += b[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
ar += pa[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
dbr += b[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
dar += pa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
a += pb[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
c += qa[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
da += pb[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
dc += qa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
}
|
||||
for(m = 2; m < ord+1; m+=4)
|
||||
{
|
||||
br -= b[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
ar -= pa[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
dbr -= b[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
dar -= pa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
a -= pb[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
c -= qa[m] * pow(w[t], (double)m);
|
||||
da -= pb[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
dc -= qa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1));
|
||||
}
|
||||
|
||||
for(m = 1; m < ord+1; m+=4)
|
||||
{
|
||||
bi += b[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
ai += pa[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
dbi += b[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
dai += pa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
b += pb[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
d += qa[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
db += pb[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
dd += qa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for(m = 3; m < ord+1; m+=4)
|
||||
{
|
||||
bi -= b[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
ai -= pa[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
dbi -= b[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
dai -= pa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
b -= pb[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
d -= qa[m] * pow(w[t], (double)m) ;
|
||||
db -= pb[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
dd -= qa[m] * (double) m * pow(w[t], (double)(m-1)) ;
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
/* Br, Ar, Bi, Ai, Br', Ar', Bi', Ai' for digital filter */
|
||||
for(m = 0; m < ord+1; m++)
|
||||
{
|
||||
br += b[m] * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
bi -= b[m] * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
ar += pa[m] * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
ai -= pa[m] * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
a += pb[m] * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
b -= pb[m] * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
c += qa[m] * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
d -= qa[m] * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
|
||||
dbr -= b[m] *(double)m * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
dbi -= b[m] *(double)m * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
dar -= pa[m] *(double)m * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
dai -= pa[m] *(double)m * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
da -= pb[m] *(double)m * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
db -= pb[m] *(double)m * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
dc -= qa[m] *(double)m * sin(w[t]*(double)m);
|
||||
dd -= qa[m] *(double)m * cos(w[t]*(double)m);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
ar2ai2 = (ar * ar + ai * ai);
|
||||
ar2ai22 = ar2ai2 * ar2ai2;
|
||||
r = (br * ar + bi * ai) / ar2ai2;
|
||||
i = (br * ai - bi * ar) / ar2ai2;
|
||||
|
||||
dr = ((dbr * ar + dar * br + dbi * ai + dai * bi) * ar2ai2 -
|
||||
(2.0 * ar * dar + 2.0 * ai * dai) * (br * ar + bi * ai))/ar2ai22;
|
||||
|
||||
di = ((dbr * ai + dai * br - dbi * ar - dar * bi) * ar2ai2 -
|
||||
(2.0 * ar * dar + 2.0 * ai * dai) * (br * ai - bi * ar))/ar2ai22;
|
||||
|
||||
tau[t] = -(dr * i - di * r) / (r*r + i*i);
|
||||
f = da * c + a * dc + db * d + b * dd;
|
||||
e = db * c + b * dc - da * d - a * dd;
|
||||
tau[t] = (f * (b * c - a * d) - e * (a * c + b * d)) /
|
||||
((a * a + b * b) * (c * c + d * d));
|
||||
}
|
||||
|
||||
if(pa != a)
|
||||
free(pa);
|
||||
if(qa != pa)
|
||||
free(qa);
|
||||
|
||||
return RES_OK;
|
||||
}
|
||||
|
|
@ -223,7 +353,6 @@ In addition, GNUPLOT will build the following graphs from data stored in files:
|
|||
|
||||
\author Sergey Bakhurin www.dsplib.org
|
||||
***************************************************************************** */
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
#ifdef DOXYGEN_RUSSIAN
|
||||
/*! ****************************************************************************
|
||||
|
|
@ -923,7 +1052,35 @@ exit_label:
|
|||
|
||||
|
||||
|
||||
#ifdef DOXYGEN_ENGLISH
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
#ifdef DOXYGEN_RUSSIAN
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
int DSPL_API phase_delay(double* b, double* a, int ord, int flag,
|
||||
double* w, int n, double* tau)
|
||||
{
|
||||
int err, i;
|
||||
double *phi = NULL;
|
||||
|
||||
if(n > 0)
|
||||
phi = (double*)malloc(n*sizeof(double));
|
||||
else
|
||||
return ERROR_SIZE;
|
||||
|
||||
err = filter_freq_resp(b, a, ord, w, n,
|
||||
flag | DSPL_FLAG_UNWRAP, NULL, phi, NULL);
|
||||
if(err!=RES_OK)
|
||||
goto exit_label;
|
||||
for(i = 0; i < n; i++)
|
||||
tau[i] = w[i] ? ( - phi[i] / w[i]) : ( - phi[i] / (w[i] + 1E-9) );
|
||||
|
||||
exit_label:
|
||||
if(phi)
|
||||
free(phi);
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
|
|
|||
|
|
@ -143,6 +143,7 @@ p_minmax minmax ;
|
|||
|
||||
p_ones ones ;
|
||||
|
||||
p_phase_delay phase_delay ;
|
||||
p_poly_z2a_cmplx poly_z2a_cmplx ;
|
||||
p_polyroots polyroots ;
|
||||
p_polyval polyval ;
|
||||
|
|
@ -445,6 +446,7 @@ void* dspl_load()
|
|||
|
||||
LOAD_FUNC(ones);
|
||||
|
||||
LOAD_FUNC(phase_delay);
|
||||
LOAD_FUNC(poly_z2a_cmplx);
|
||||
LOAD_FUNC(polyroots);
|
||||
LOAD_FUNC(polyval);
|
||||
|
|
|
|||
|
|
@ -1213,6 +1213,14 @@ DECLARE_FUNC(int, minmax, double* x
|
|||
DECLARE_FUNC(int, ones, double* x
|
||||
COMMA int n);
|
||||
/*----------------------------------------------------------------------------*/
|
||||
DECLARE_FUNC(int, phase_delay, double* b
|
||||
COMMA double* a
|
||||
COMMA int ord
|
||||
COMMA int flag
|
||||
COMMA double* w
|
||||
COMMA int n
|
||||
COMMA double* tau);
|
||||
/*----------------------------------------------------------------------------*/
|
||||
DECLARE_FUNC(int, poly_z2a_cmplx, complex_t*
|
||||
COMMA int
|
||||
COMMA int
|
||||
|
|
|
|||
Ładowanie…
Reference in New Issue