Question

我试图在程序中实现窗口，因为我已经用2048个样本编写了一个sin函数。我正在读取这些值并尝试使用＆＃34; rect＆＃34;来计算PSD。窗口，当我的窗口是2048宽，结果是准确的。否则结果对我没有任何意义。

以下是我正在使用的代码，

#include <fftw3.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <complex.h>


int main (){
  FILE* inputFile = NULL;
  FILE* outputFile= NULL;
  double* inputData=NULL; 
  double* outputData=NULL;
  double* windowData=NULL;
  unsigned int windowSize = 512;
  int overlaping =128;
  int index1 =0,index2=0, i=0;
  double powVal= 0.0;
  fftw_plan plan_r2hc;

// mememory allocation
  inputData = (double*) fftw_malloc(sizeof(double)*windowSize);
  outputData= (double*) fftw_malloc(sizeof(double)*windowSize);
  windowData= (double*) fftw_malloc(sizeof(double)*windowSize);
  plan_r2hc = fftw_plan_r2r_1d(windowSize, inputData, windowData, FFTW_R2HC, FFTW_PATIENT);
  // Opning files 
  inputFile = fopen("sinusD","rb");
  outputFile= fopen("windowingResult","wb+");
  if(inputFile==NULL ){
    printf("Couldn't open either the input or the output file \n");
    return -1;
  }

  while((i=fread(inputData,sizeof(double),windowSize,inputFile))==windowSize){   
      fftw_execute_r2r(plan_r2hc, inputData, windowData);
    for( index1 =0; index1 < windowSize;index1++){
      outputData[index1]+=windowData[index1];
      printf("index %d \t %lf\n",index1,inputData[index1]);
    }
     if(overlaping!=0)
      fseek(inputFile,(-overlaping)*sizeof(double),SEEK_CUR);
  }
  if( i!=0){
     i = -i;
    fseek(inputFile ,i*sizeof(double),SEEK_END);
    fread(inputData,sizeof(double),-i,inputFile);


  fftw_execute_r2r(plan_r2hc, inputData, windowData);
  for( index1=0;index1< windowSize; index1++){
    outputData[index1]+=windowData[index1];
  }

  }

  powVal = outputData[0]*outputData[0];
  powVal /= (windowSize*windowSize)/2;
  index1 = 0;
  fprintf(outputFile,"%lf ",powVal);
  printf(" PSD \t %lf\n",powVal);
  for (index1 =1; index1<=windowSize/2;index1++){
            powVal = outputData[index1]*outputData[index1]+outputData[windowSize-index1]*outputData[windowSize- index1];
            powVal/=(windowSize*windowSize)/2;
          //  powVal = 20*log10(fabs(powVal));
            fprintf(outputFile,"%lf ",powVal);
            printf(" PsD %d \t %10.5lf\n",index1,powVal);
    }


  fftw_free(inputData);
  fftw_free(outputData);
  fftw_free(windowData);
  fclose(inputFile);
  fclose(outputFile);
}

Answer 1

您需要使用window function预乘信号。如果要计算多个FFT，则可以预先计算。

例如，Hanning窗口的计算方法如下：

#define WINDOW_SIZE 2048
int i;
double w[WINDOW_SIZE];
for (i=0; i<WINDOW_SIZE; i++) {
  w[i] = (1.0 - cos(2.0 * M_PI * i/(WINDOW_SIZE-1))) * 0.5;
}

在计算傅里叶变换之前，将输入数据乘以此窗口，如下所示：

for (i=0; i<WINDOW_SIZE; i++) inputData[i] *= w[i];

说明

当您计算有限样本集的傅立叶变换时，您实际得到的是无限信号的频谱，您将通过永久重复这些样本获得这些信号。除非您对频率是采样帧速率的精确倍数的信号进行采样，否则会出现大的不连续性，其中一个采样帧的末尾会进入下一个采样帧的开始。窗函数使样本框边缘的样本变平，以消除这些不连续性。

正确的实现窗口的方法

1 个答案:

说明