Diff: digital_filter.cpp

Revision:

0:43101a0b7a4c

--- /dev/null	Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/digital_filter.cpp	Fri Oct 05 14:55:30 2018 +0000
@@ -0,0 +1,122 @@
+/**
+ *  digital_filter.h
+ *
+ *  Auteur : Ferdinand Piette (Avril 2011)
+ *  Version : 1.0b
+ *
+ *  Fourni des fonctions permettant d'appliquer des filtres numériques
+ *  ayant pour fonction de transfert :
+ *
+ *          b0*z + b1*z^-1 + ... + bN*z^-N
+ *  H(z) = --------------------------------
+ *           1 + a1*z^-1 + ... + aM*z^-M
+ */
+
+#include <stdlib.h>
+#include <stdio.h>
+
+#include "digital_filter.h"
+
+/**
+ * Initialise les coefficiants du filtre
+ * @param coef_a : les coefficients ai de la fonction de transfert du filtre
+ * @param coef_b : les coefficients bj de la fonction de transfert du filtre
+ * @param coef_a_size : le nombre de coefficients ai. Correspond à M dans la fonction de transfert du filtre
+ * @param coef_b_size : le nombre de coefficients bi. Correspond à N dans la fonction de transfert du filtre
+ * @param transfert_function : un pointeur vers la structure digital_filter_coefficient à initialiser
+ * Si coef_a_size = 0, alors on a la fonction de transfert d'un filtre RIF, sinon, on a celle d'un filtre RII
+ */
+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)
+{
+    int i;
+
+    // Création du tableau des coefficients a
+    transfert_function->numberOfCoef_a = coef_a_size;
+    transfert_function->coef_a = (double *)malloc(transfert_function->numberOfCoef_a * sizeof * transfert_function->coef_a);
+    for(i = 0; i < transfert_function->numberOfCoef_a; i++)
+        transfert_function->coef_a[i] = coef_a[i];
+
+    // Création du tableau des coefficients b
+    transfert_function->numberOfCoef_b = coef_b_size;
+    transfert_function->coef_b = (double *)malloc(transfert_function->numberOfCoef_b * sizeof * transfert_function->coef_b);
+    for(i = 0; i < transfert_function->numberOfCoef_b; i++)
+        transfert_function->coef_b[i] = coef_b[i];
+}
+
+/**
+ * Initialise le filtre
+ * @param coef_a : les coefficients ai de la fonction de transfert du filtre
+ * @param coef_b : les coefficients bj de la fonction de transfert du filtre
+ * @param coef_a_size : le nombre de coefficients ai. Correspond à M dans la fonction de transfert du filtre
+ * @param coef_b_size : le nombre de coefficients bi. Correspond à N dans la fonction de transfert du filtre
+ * @param filter : un pointeur vers la structure digital_filter à initialiser
+ * Si coef_a_size = 0, alors on se ramène à un filtre RIF, sinon, on a un filtre RII
+ */
+void init_digital_filter(struct digital_filter * filter, double * coef_a, int coef_a_size, double * coef_b, int coef_b_size)
+{
+    // Initialise les coefficients du filtre
+    init_digital_filter_coefficient(&filter->transfert_function, coef_a, coef_a_size, coef_b, coef_b_size);
+
+    // Alloue l'espace mémoire pour les échantillons et les résultats
+    filter->samples = (double *)calloc(filter->transfert_function.numberOfCoef_b, sizeof * filter->samples);
+    filter->results = (double *)calloc(filter->transfert_function.numberOfCoef_a, sizeof * filter->results);
+
+    // Initialise les pointeurs des tableaux d'échantillons et de résultats
+    filter->current_sample = 0;
+    filter->previous_result = filter->transfert_function.numberOfCoef_a-1;
+}
+
+/**
+ * Calcul l'échantillon après filtrage
+ * @param sample : le nouvel échantillon que l'on veut filtrer
+ * @param filter : un pointeur vers la structure digital_filter contenant les informations du filtre (fonction de transfert et mémoire des échantillons précédents)
+ * @return l'échantillon après filtrage
+ */
+double filter_next_sample(digital_filter * filter, double sample)
+{
+    double result = 0;
+    int i;
+
+    // Stocke en mémoire le nouvel échantillon
+    filter->samples[filter->current_sample] = sample;
+
+    // Calcul le résultat du filtrage pour un filtre RIF ou RII
+    // (Prise en compte des échantillons précédent)
+    for(i = 0; i < filter->transfert_function.numberOfCoef_b; i++)
+        result += filter->transfert_function.coef_b[i] * filter->samples[modulo((filter->current_sample-i),filter->transfert_function.numberOfCoef_b)];
+
+    // Calcul le résultat du filtrage pour un filtre RII
+    // (Correction avec le résultat du filtrage des échantillons précédents)
+    for(i = 0; i < filter->transfert_function.numberOfCoef_a; i++)
+        result -= filter->transfert_function.coef_a[i] * filter->results[modulo((filter->previous_result-i),filter->transfert_function.numberOfCoef_a)];
+
+    // Met à jours les pointeurs des tableaux d'échantillons et de résultats
+    filter->current_sample = (filter->current_sample + 1) % filter->transfert_function.numberOfCoef_b;
+    if(filter->transfert_function.numberOfCoef_a > 0)
+    {
+        filter->previous_result = (filter->previous_result + 1) % filter->transfert_function.numberOfCoef_a;
+        filter->results[filter->previous_result] = result;  // Garde en mémoire le résultat pour l'échantillon en cours
+    }
+
+    return result;
+}
+
+/**
+ * Définie l'opération de modulo dans les négatifs pour manipuler des buffers circulaires
+ * @param number : le nombre modulé
+ * @param n : le nombre modulant
+ * @return number modulo n
+ * modulo(-1, 3) = 2
+ */
+int modulo(int number, int n)
+{
+    if(number >= 0)
+        return number%n;
+
+    int result = (-1*number)%n;
+
+    if(result > 0)
+        return n-result;
+
+    return 0;
+}