我需要用 C 实现巴特沃斯滤波器。获取具有此功能的库或编写代码是否更容易？[关闭]

StackOverflow https://stackoverflow.com/questions/664877

  •  21-08-2019
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题

我的项目是用 C 语言编写的，CodeBlocks 是我的 IDE，我在 Windows Vista 上运行。我需要对我的数据应用巴特沃斯滤波器。我可以使用 Matlab 自动执行此操作，因为它具有此（和其他）过滤器作为内置函数。计算机和编程不完全是我的领域，我从来没有“导入”新的库，也不知道如何做到这一点。复杂吗？我最好做什么？将巴特沃斯滤波器的代码编写为函数？或者“导入”一个库来为我做这件事？（就我个人而言，如果不是那么复杂，我更喜欢获得一个库，因为它可能还有我也可以测试的其他类型的过滤器）

有帮助吗？

解决方案

几乎可以肯定，使用经过良好测试的外部库（假设您能找到一个……尝试过 Google 了吗？）比自己编写一个不平凡的过滤器更简单、更安全。

但是，由于您没有透露有关您的应用程序、数据格式等的任何内容，因此我们无法告诉您更多信息。

我不知道您的 IDE (CodeBlocks) 是如何工作的，但导入通常采用三种形式之一，具体取决于您如何使用该库（详细信息如下）：

  1. 您获得源代码 对于一个或多个功能（希望有良好的文档）：阅读文档，将代码复制到适当的目录中，将文件添加到项目中，尝试编译，修复丢失的预处理器符号等...
  2. 您获得适合您平台的纯二进制库和标头 （可能来自您的操作系统包管理系统）：阅读文档，告诉 IDE 在哪里可以找到标头和库，尝试链接，修复问题...
  3. 您获得一个提供功能的框架:这有点麻烦，但它也从阅读文档开始，然后可能会像库案例一样进行，但要编写更多代码......

无论如何，你会在某个时候做

#include "library.h"

在某些源文件中，以使外部功能对您的代码可见。

您可能想首先找到一个候选库，看看它以什么形式提供，然后阅读有关您的 IDE 的更多信息以了解下一步的发展方向。

另一个可能与您的需求相关的问题： 模拟电路仿真库？.

我已经很久没有使用 matlab 了，但如果这是你的基本编程经验，你应该知道有 很多 MATLAB 为您提供的功能不是普通的 c.您几乎肯定希望使用某种框架或其他框架来为您提供一些支持。

其他提示

我们不得不采用巴特沃斯滤波器的一些数据上的，我最近工作的一个项目。 （压力测量是随着时间漂移，因为测量仪器加热。）它实际上比包括图书馆就更简单了。你真的只需要包含一个单一的功能，并将其添加到任何C文件您需要使用它。

这是我们用于产生我们的过滤器的部位：

http://www-users.cs.york.ac .UK /〜渔民/ mkfilter /

如果指定的参数，这将产生用于你的功能。下面是我们在应用程序中使用的基础上，通过上述网站生成的代码的函数的例子。 （我们的typedef DOUBLE，因为它是被一台PC上开发的，而是针对嵌入式平台 - 我们需要确保的大小不会改变）

我爱读书这个网站，很高兴终于有所贡献！

/* Butterworth filter constants */

#define NZEROS 4
#define NPOLES 4
static DOUBLE xv[NZEROS+1], yv[NPOLES+1];

/* Sampling rate 3000 for testing existing */
/* raw data.  Change to 300 for final product */
#define SAMPLING_RATE 3000

/*******************************************************************************
 * Function:      ButterworthFilter
 *
 * Description:   This function uses the Butterworth filter and returns a new
 *                value for an individual floating point value.
 *
 * Access:        PRIVATE
 *
 * Parameters:    DOUBLE input - value to be converted
 *
 * Globals:       None
 *
 * Returns:       DOUBLE - new value that has been converted
 ******************************************************************************/
static DOUBLE ButterworthFilter (DOUBLE input)
{ 
    /* http://www-users.cs.york.ac.uk/~fisher/cgi-bin/mkfscript */
    /* Butterworth Bandpass filter */
    /* 2nd order */
    /* sample rate - choice of 300 or 3000 Hz */
    /* corner1 freq. = 0.5 or 1 Hz */
    /* corner2 freq. = 20 Hz */
    /* removes high and low frequency noise */

    DOUBLE dCoefficient1 = 0.0;
    DOUBLE dCoefficient2 = 0.0;
    DOUBLE dCoefficient3 = 0.0;
    DOUBLE dCoefficient4 = 0.0;
    DOUBLE dCoefficient5 = 0.0;
    DOUBLE dGain = 0.0;

    /* coefficients will vary depending on sampling rate */
    /* and cornering frequencies                         */
    switch(SAMPLING_RATE)
    {
        case 300:
            /* 1 to 20 Hz */
            dCoefficient1 = 2.0;
            dCoefficient2 = -0.5698403540;
            dCoefficient3 = 2.5753677309;
            dCoefficient4 = -4.4374523505;
            dCoefficient5 = 3.4318654424;
            dGain = 3.198027802e+01;
            break; 

        case 3000:
        default:
            /* 0.5 to 20 Hz */ 
            dCoefficient1 = 2.0;
            dCoefficient2 = -0.9438788347;
            dCoefficient3 = 3.8299315572;
            dCoefficient4 = -5.8282241502;
            dCoefficient5 = 3.9421714258;
            dGain = 2.406930558e+03;
            break;  
    } 

    xv[0] = xv[1]; 
    xv[1] = xv[2]; 
    xv[2] = xv[3]; 
    xv[3] = xv[4]; 
    xv[4] = (DOUBLE)(input / dGain);
    yv[0] = yv[1]; 
    yv[1] = yv[2]; 
    yv[2] = yv[3]; 
    yv[3] = yv[4]; 
    yv[4] = (DOUBLE)((xv[0] + xv[4]) - (dCoefficient1 * xv[2]) + (dCoefficient2 * yv[0]) +
                    (dCoefficient3 * yv[1]) + (dCoefficient4 * yv[2]) +
                    (dCoefficient5 * yv[3]));

    return (yv[4]);
}

如果您正在使用MATLAB，是忌讳从C代码链接到Matlab的？ 这是一个起点。实际上，你可以从C调用它要求Matlab引擎做任何事情，你可以从MATLAB界面内完成。

一个巴特沃斯滤波器是递归的，因此它应该被实现为IIR滤波器。一旦您从Matlab的测试有稳定的滤波系数，你可以简单地喂它们到一个通用的IIR算法（很简单）。您可以近似一个大FIR滤波器和卷积，可以移动到频域来解决相位问题的滤波器响应，但如果这样做，这不是真正的巴特沃斯。

我建议你从头开始建立一个学习锻炼的算法，但如果你需要它尽快那么可能任何数量的图书馆内为您提供帮助。 这在搜索上来。

有在

的在史蒂夫哈里斯的SWH LADSPA插件包巴特沃斯滤波器

http://plugin.org.uk

编辑：除了现在回想C代码被嵌入内RDF由于各种原因和自动生成的

这一个是最好的滤波器产生器 http://www-users.cs.york.ac .UK /〜渔民/ mkfilter / trad.html

不幸的是，它开始在C代码生成失败。但是，它发出具有形式接近C代码足够的信息，以便您可以重现类似迈克提出。你并不需要任何额外的库。当你想更新系数（可变截止频率）库可能是有用的。我不知道的算法来计算程序中的那些系数。

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