kopia lustrzana https://github.com/Dsplib/libdspl-2.0
230 wiersze
8.4 KiB
C
230 wiersze
8.4 KiB
C
/*
|
||
* Copyright (c) 2015-2019 Sergey Bakhurin
|
||
* Digital Signal Processing Library [http://dsplib.org]
|
||
*
|
||
* This file is part of libdspl-2.0.
|
||
*
|
||
* is free software: you can redistribute it and/or modify
|
||
* it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
|
||
* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
|
||
* (at your option) any later version.
|
||
*
|
||
* DSPL is distributed in the hope that it will be useful,
|
||
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
|
||
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
|
||
* GNU General Public License for more details.
|
||
*
|
||
* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
|
||
* along with Foobar. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
|
||
*/
|
||
|
||
|
||
#include <stdlib.h>
|
||
#include <string.h>
|
||
#include <math.h>
|
||
#include "dspl.h"
|
||
|
||
|
||
|
||
#ifdef DOXYGEN_ENGLISH
|
||
/*! ****************************************************************************
|
||
\ingroup FILTER_ANALYSIS_GROUP
|
||
\fn int freqz(double* b, double* a, int ord, double* w, int n, complex_t *h)
|
||
|
||
\brief Function calculates the digital filter frequency response
|
||
\f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$ corresponds to transfer function \f$H(z)\f$.
|
||
|
||
Digital filter transfer function:
|
||
\f[
|
||
H(z) = \frac{\sum\limits_{k = 0}^{N} b_k z^{-k}}
|
||
{\sum\limits_{m = 0}^{N} a_m z^{-m}},
|
||
\f]
|
||
here \f$N\f$ --- filter order (parameter `ord`). \n
|
||
|
||
Frequency response \f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$ we can get
|
||
if substitute \f$z = e^{j \omega} \f$. \n
|
||
|
||
\param[in] b
|
||
Pointer to the \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$H(z)\f$ transfer function
|
||
denominator coefficients vector. \n
|
||
Vector size is `[ord+1 x 1]`. \n \n
|
||
|
||
\param[in] ord
|
||
Filter order. \n
|
||
Transfer function \f$H(z)\f$ numerator
|
||
and denominator coefficients number equals `ord+1`. \n \n
|
||
|
||
\param[in] w
|
||
Pointer to the normalized frequency of digital filter
|
||
frequency response \f$ H \left(\mathrm{e}^{j\omega} \right) \f$. \n
|
||
Digital filter frequency response is \f$ 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$.
|
||
Vector size is `[n x 1]`. \n \n
|
||
|
||
\param[in] n
|
||
Size of frequency vector `w`. \n \n
|
||
|
||
\param[out] h
|
||
Pointer to the frequency response vector
|
||
\f$ H \left(\mathrm{e}^{j\omega} \right) \f$,
|
||
corresponds to normalized frequency `w`. \n
|
||
Vector size is `[n x 1]`. \n
|
||
Memory must be allocated. \n \n
|
||
|
||
\return `RES_OK` if frequency response vector is calculated successfully. \n
|
||
Else \ref ERROR_CODE_GROUP "code error".
|
||
|
||
\author Sergey Bakhurin www.dsplib.org
|
||
***************************************************************************** */
|
||
#endif
|
||
#ifdef DOXYGEN_RUSSIAN
|
||
/*! ****************************************************************************
|
||
\ingroup FILTER_ANALYSIS_GROUP
|
||
\fn int freqz(double* b, double* a, int ord, double* w, int n, complex_t *h)
|
||
|
||
\brief Расчет комплексного коэффициента передачи
|
||
\f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$ цифрового фильтра.
|
||
|
||
Функция рассчитывает значения комплексного коэффициента передачи
|
||
\f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$ цифрового фильтра, заданного
|
||
коэффициентами передаточной функции \f$H(z)\f$:
|
||
|
||
\f[
|
||
H(z) = \frac {\sum_{k = 0}^{N} b_k z^{-k}}
|
||
{\sum_{m = 0}^{N} a_m z^{-m}},
|
||
\f]
|
||
|
||
где \f$N\f$ --- порядок фильтра (параметр `ord`). \n
|
||
|
||
Комплексный коэффициент передачи рассчитывается путем
|
||
подстановки \f$z = e^{j \omega} \f$. \n
|
||
|
||
\param[in] b
|
||
Указатель на вектор коэффициентов числителя
|
||
передаточной функции \f$H(z)\f$. \n
|
||
Размер вектора `[ord+1 x 1]`. \n \n
|
||
|
||
\param[in] a
|
||
Указатель на вектор коэффициентов знаменателя
|
||
передаточной функции \f$H(z)\f$. \n
|
||
Размер вектора `[ord+1 x 1]`. \n \n
|
||
|
||
\param[in] ord
|
||
Порядок фильтра. Количество коэффициентов числителя и знаменателя
|
||
передаточной функции \f$H(z)\f$ равно `ord+1`. \n \n
|
||
|
||
\param[in] w
|
||
Указатель на вектор значений нормированной циклической частоты \f$\omega\f$,
|
||
для которого будет рассчитан комплексный коэффициент передачи
|
||
\f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$. \n
|
||
Размер вектора `[n x 1]`. \n \n
|
||
|
||
\param[in] n
|
||
Размер вектора нормированной циклической частоты `w`. \n \n
|
||
|
||
\param[out] h
|
||
Указатель на вектор комплексного коэффициента передачи
|
||
\f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$, рассчитанного для
|
||
циклической частоты `w`. \n
|
||
Размер вектора `[n x 1]`. \n
|
||
Память должна быть выделена. \n \n
|
||
|
||
\return
|
||
`RES_OK` Комплексный коэффициент передачи рассчитан успешно. \n
|
||
В противном случае \ref ERROR_CODE_GROUP "код ошибки". \n
|
||
|
||
\note
|
||
Комплексный коэффициент передачи \f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$
|
||
цифрового фильтра представляет собой \f$ 2 \pi-\f$периодическую функцию
|
||
нормированной циклической частоты \f$\omega\f$.
|
||
Поэтому анализ цифровых фильтров целесообразно вести на одном периоде
|
||
повторения \f$ H \left(e^{j \omega} \right)\f$, т.е. в интервале
|
||
\f$\omega\f$ от 0 до \f$2 \pi\f$, или от \f$-\pi\f$ до \f$ \pi\f$. \n
|
||
Кроме того известно, что для фильтра с вещественными коэффициентами
|
||
\f$ H \left(e^{j \omega} \right) = H^* \left(e^{-j \omega} \right)\f$,
|
||
а значит, анализ цифрового фильтра с вещественными коэффициентами
|
||
достаточно вести для нормированной частоты \f$\omega\f$ от 0 до \f$\pi\f$.
|
||
|
||
\author Бахурин Сергей www.dsplib.org
|
||
***************************************************************************** */
|
||
#endif
|
||
int DSPL_API freqz(double* b, double* a, int ord, double* w,
|
||
int n, complex_t *h)
|
||
{
|
||
complex_t jw;
|
||
complex_t *bc = NULL;
|
||
complex_t *ac = NULL;
|
||
complex_t num, den;
|
||
double mag;
|
||
int k;
|
||
int res;
|
||
|
||
if(!b || !w || !h)
|
||
return ERROR_PTR;
|
||
if(ord<0)
|
||
return ERROR_FILTER_ORD;
|
||
if(n<1)
|
||
return ERROR_SIZE;
|
||
|
||
|
||
bc = (complex_t*) malloc((ord+1) * sizeof(complex_t));
|
||
res = re2cmplx(b, ord+1, bc);
|
||
if( res!=RES_OK )
|
||
goto exit_label;
|
||
|
||
if(a)
|
||
{
|
||
/* IIR filter if a != NULL */
|
||
ac = (complex_t*) malloc((ord+1) * sizeof(complex_t));
|
||
res = re2cmplx(a, ord+1, ac);
|
||
if( res!=RES_OK )
|
||
goto exit_label;
|
||
for(k = 0; k < n; k++)
|
||
{
|
||
RE(jw) = cos(w[k]);
|
||
IM(jw) = -sin(w[k]);
|
||
res = polyval_cmplx(bc, ord, &jw, 1, &num);
|
||
if(res != RES_OK)
|
||
goto exit_label;
|
||
res = polyval_cmplx(ac, ord, &jw, 1, &den);
|
||
if(res != RES_OK)
|
||
goto exit_label;
|
||
mag = ABSSQR(den);
|
||
if(mag == 0.0)
|
||
{
|
||
res = ERROR_DIV_ZERO;
|
||
goto exit_label;
|
||
}
|
||
mag = 1.0 / mag;
|
||
RE(h[k]) = CMCONJRE(num, den) * mag;
|
||
IM(h[k]) = CMCONJIM(num, den) * mag;
|
||
}
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
/* FIR filter if a == NULL */
|
||
for(k = 0; k < n; k++)
|
||
{
|
||
RE(jw) = cos(w[k]);
|
||
IM(jw) = -sin(w[k]);
|
||
res = polyval_cmplx(bc, ord, &jw, 1, h+k);
|
||
if(res != RES_OK)
|
||
goto exit_label;
|
||
}
|
||
}
|
||
res = RES_OK;
|
||
exit_label:
|
||
if(bc)
|
||
free(bc);
|
||
if(ac)
|
||
free(ac);
|
||
return res;
|
||
}
|
||
|