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LUIS
digital_filter.cpp@0:43101a0b7a4c, 2018-10-05 (annotated)
- Committer:
- pirottealex
- Date:
- Fri Oct 05 14:55:30 2018 +0000
- Revision:
- 0:43101a0b7a4c
a
Who changed what in which revision?
User | Revision | Line number | New contents of line |
---|---|---|---|
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 1 | /** |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 2 | * digital_filter.h |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 3 | * |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 4 | * Auteur : Ferdinand Piette (Avril 2011) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 5 | * Version : 1.0b |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 6 | * |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 7 | * Fourni des fonctions permettant d'appliquer des filtres numériques |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 8 | * ayant pour fonction de transfert : |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 9 | * |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 10 | * b0*z + b1*z^-1 + ... + bN*z^-N |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 11 | * H(z) = -------------------------------- |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 12 | * 1 + a1*z^-1 + ... + aM*z^-M |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 13 | */ |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 14 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 15 | #include <stdlib.h> |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 16 | #include <stdio.h> |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 17 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 18 | #include "digital_filter.h" |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 19 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 20 | /** |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 21 | * Initialise les coefficiants du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 22 | * @param coef_a : les coefficients ai de la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 23 | * @param coef_b : les coefficients bj de la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 24 | * @param coef_a_size : le nombre de coefficients ai. Correspond à M dans la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 25 | * @param coef_b_size : le nombre de coefficients bi. Correspond à N dans la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 26 | * @param transfert_function : un pointeur vers la structure digital_filter_coefficient à initialiser |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 27 | * Si coef_a_size = 0, alors on a la fonction de transfert d'un filtre RIF, sinon, on a celle d'un filtre RII |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 28 | */ |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 29 | void init_digital_filter_coefficient(struct digital_filter_coefficient * transfert_function, double * coef_a, int coef_a_size, double * coef_b, int coef_b_size) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 30 | { |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 31 | int i; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 32 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 33 | // Création du tableau des coefficients a |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 34 | transfert_function->numberOfCoef_a = coef_a_size; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 35 | transfert_function->coef_a = (double *)malloc(transfert_function->numberOfCoef_a * sizeof * transfert_function->coef_a); |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 36 | for(i = 0; i < transfert_function->numberOfCoef_a; i++) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 37 | transfert_function->coef_a[i] = coef_a[i]; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 38 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 39 | // Création du tableau des coefficients b |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 40 | transfert_function->numberOfCoef_b = coef_b_size; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 41 | transfert_function->coef_b = (double *)malloc(transfert_function->numberOfCoef_b * sizeof * transfert_function->coef_b); |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 42 | for(i = 0; i < transfert_function->numberOfCoef_b; i++) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 43 | transfert_function->coef_b[i] = coef_b[i]; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 44 | } |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 45 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 46 | /** |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 47 | * Initialise le filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 48 | * @param coef_a : les coefficients ai de la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 49 | * @param coef_b : les coefficients bj de la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 50 | * @param coef_a_size : le nombre de coefficients ai. Correspond à M dans la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 51 | * @param coef_b_size : le nombre de coefficients bi. Correspond à N dans la fonction de transfert du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 52 | * @param filter : un pointeur vers la structure digital_filter à initialiser |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 53 | * Si coef_a_size = 0, alors on se ramène à un filtre RIF, sinon, on a un filtre RII |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 54 | */ |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 55 | void init_digital_filter(struct digital_filter * filter, double * coef_a, int coef_a_size, double * coef_b, int coef_b_size) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 56 | { |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 57 | // Initialise les coefficients du filtre |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 58 | init_digital_filter_coefficient(&filter->transfert_function, coef_a, coef_a_size, coef_b, coef_b_size); |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 59 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 60 | // Alloue l'espace mémoire pour les échantillons et les résultats |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 61 | filter->samples = (double *)calloc(filter->transfert_function.numberOfCoef_b, sizeof * filter->samples); |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 62 | filter->results = (double *)calloc(filter->transfert_function.numberOfCoef_a, sizeof * filter->results); |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 63 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 64 | // Initialise les pointeurs des tableaux d'échantillons et de résultats |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 65 | filter->current_sample = 0; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 66 | filter->previous_result = filter->transfert_function.numberOfCoef_a-1; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 67 | } |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 68 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 69 | /** |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 70 | * Calcul l'échantillon après filtrage |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 71 | * @param sample : le nouvel échantillon que l'on veut filtrer |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 72 | * @param filter : un pointeur vers la structure digital_filter contenant les informations du filtre (fonction de transfert et mémoire des échantillons précédents) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 73 | * @return l'échantillon après filtrage |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 74 | */ |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 75 | double filter_next_sample(digital_filter * filter, double sample) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 76 | { |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 77 | double result = 0; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 78 | int i; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 79 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 80 | // Stocke en mémoire le nouvel échantillon |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 81 | filter->samples[filter->current_sample] = sample; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 82 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 83 | // Calcul le résultat du filtrage pour un filtre RIF ou RII |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 84 | // (Prise en compte des échantillons précédent) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 85 | for(i = 0; i < filter->transfert_function.numberOfCoef_b; i++) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 86 | result += filter->transfert_function.coef_b[i] * filter->samples[modulo((filter->current_sample-i),filter->transfert_function.numberOfCoef_b)]; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 87 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 88 | // Calcul le résultat du filtrage pour un filtre RII |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 89 | // (Correction avec le résultat du filtrage des échantillons précédents) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 90 | for(i = 0; i < filter->transfert_function.numberOfCoef_a; i++) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 91 | result -= filter->transfert_function.coef_a[i] * filter->results[modulo((filter->previous_result-i),filter->transfert_function.numberOfCoef_a)]; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 92 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 93 | // Met à jours les pointeurs des tableaux d'échantillons et de résultats |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 94 | filter->current_sample = (filter->current_sample + 1) % filter->transfert_function.numberOfCoef_b; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 95 | if(filter->transfert_function.numberOfCoef_a > 0) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 96 | { |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 97 | filter->previous_result = (filter->previous_result + 1) % filter->transfert_function.numberOfCoef_a; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 98 | filter->results[filter->previous_result] = result; // Garde en mémoire le résultat pour l'échantillon en cours |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 99 | } |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 100 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 101 | return result; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 102 | } |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 103 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 104 | /** |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 105 | * Définie l'opération de modulo dans les négatifs pour manipuler des buffers circulaires |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 106 | * @param number : le nombre modulé |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 107 | * @param n : le nombre modulant |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 108 | * @return number modulo n |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 109 | * modulo(-1, 3) = 2 |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 110 | */ |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 111 | int modulo(int number, int n) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 112 | { |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 113 | if(number >= 0) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 114 | return number%n; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 115 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 116 | int result = (-1*number)%n; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 117 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 118 | if(result > 0) |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 119 | return n-result; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 120 | |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 121 | return 0; |
pirottealex | 0:43101a0b7a4c | 122 | } |