Question

我想更好地了解FFTW的API。 FFTW是用于在一个或多个维度上计算离散傅里叶变换（DFT）的库。

现在，假设我有一个正弦波形x = 30 * sin（2 * M_PI * f * i * T），其中f是频率（例如f = 1000Hz）。如果我使用FFTW函数来分析我的波形，我希望得到一个频率f = 1000Hz。

我的问题是如何使用FFTW库在c ++中执行此操作？任何帮助将不胜感激。

Answer 1

您可以在FFTW's documentation中找到更多详情。

然而，对于一维实值信号的相对简单的情况，以下是您必须执行的一般步骤的总结。

通常，您需要分配输入/输出缓冲区以及FFTW用于其自己的簿记的数据结构，库指的是plan。这可以通过多种方式完成（FFTW文档中的更多细节），例如：

  #include "fftw3.h"

  // First choose a buffer size:
  //   Typically best performance with a power of 2
  //   but could be a product of small primes
  int           input_size    = 1024; 
  //   Compute corresponding number of complex output samples
  int           output_size   = (input_size/2 + 1);

  // Allocate input and output buffers
  double*       input_buffer  = static_cast<double*      >(fftw_malloc(input_size  * sizeof(double)));
  fftw_complex* output_buffer = static_cast<fftw_complex*>(fftw_malloc(output_size * sizeof(fftw_complex)));

  // Create plan
  //   Select plan creation flags
  //   see http://www.fftw.org/fftw3_doc/Planner-Flags.html#Planner-Flags
  int           flags = FFTW_ESTIMATE;
  fftw_plan     plan = fftw_plan_dft_r2c_1d(input_size, 
                                            input_buffer, 
                                            output_buffer, 
                                            flags);

完成后，您可以使用实值数据样本填写input_buffer进行分析，并使用以下命令执行FFT：

 fftw_execute(plan);

复值结果将存储在output_buffer中，其中output_buffer[0]对应于频率0，output_buffer[output_size-1]对应于采样率的一半。此计划可以多次执行（input_buffer中的更新值，导致output_buffer）中相应更新的值。

请注意，通常fftw_complex（此示例中用于输出的数据类型）实现为2个值的数组：索引0对应于实部，索引1对应于虚数 - part（例如output_buffer[i][0]对应于i ^th频率分量的实部。）

完成后，您可以通过以下方式释放已分配的资源：

  fftw_free(input_buffer);
  fftw_free(output_buffer);
  fftw_destroy_plan(plan);

请注意，如果您可以使用这些功能的float，double或long double版本。只需链接到相应的libfftw3f-3.lib，libfftw3-3.lib或libfftw3l-3.lib。

更新：如果您想将复数值输入样本与fftw_plan_dft_1d一起使用，则必须设置实部和虚部：

for (i = 0; i < N-1; ++i) {
  t[i]=i*T;
  signal[i][0] = 0.7 * sin(2*M_PI*f*t[i]); // real-part
  signal[i][1] = 0.0; // imaginary-part
}

或者将输入样本类型更改为float，double或long double（以及使用fftw_plan_dft_r2c_1d）。

Answer 2

您的问题属于One-Dimensional DFTs of Real Data

类别

步骤1：通过您提供的函数x = 30(2*pi*1000*id生成关于频率1000hz的波形数据（确保样本频率是2 * 2的2倍，即2000，我建议您按范围迭代id（0,1），1/2000）），它为您提供2000个样本数据。

step2：使用该函数获取dft输出

fftw_plan fftw_plan_dft_r2c_1d(int n, double *in, fftw_complex *out,
                                    unsigned flags);

如何用FFTW进行频谱分析？

2 个答案: