巴特沃斯滤波器 c语言

时间: 2023-10-26 11:20:09 浏览: 43
巴特沃斯滤波器是数字信号处理中常用的一种滤波器,可以实现对数字信号的滤波。下面是一个巴特沃斯滤波器的C语言实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define MAX_ORDER 8 typedef struct { int order; double a[MAX_ORDER + 1]; double b[MAX_ORDER + 1]; } ButterworthFilter; void butterworthFilterInit(ButterworthFilter *filter, int order, double cutoff_freq, double sample_rate) { int i; double theta; double q; double a[MAX_ORDER + 1]; double b[MAX_ORDER + 1]; double alpha[MAX_ORDER + 1]; double beta[MAX_ORDER + 1]; if (order < 1 || order > MAX_ORDER) { fprintf(stderr, "Error: Invalid filter order (%d)\n", order); exit(EXIT_FAILURE); } if (cutoff_freq <= 0.0 || cutoff_freq >= sample_rate / 2.0) { fprintf(stderr, "Error: Invalid cutoff frequency (%g)\n", cutoff_freq); exit(EXIT_FAILURE); } theta = M_PI * cutoff_freq / sample_rate; q = 1.0 / tan(theta); for (i = 0; i <= order; i++) { alpha[i] = sin((2.0 * i + 1.0) * M_PI / (2.0 * order)); beta[i] = 1.0 + q * alpha[i]; } b[0] = q / beta[0]; a[0] = 1.0; for (i = 1; i <= order; i++) { b[i] = q * alpha[i] / beta[i]; a[i] = (q * alpha[i - 1]) / beta[i] + (1.0 - q / beta[i - 1]); } filter->order = order; for (i = 0; i <= order; i++) { filter->a[i] = a[i]; filter->b[i] = b[i]; } } double butterworthFilterApply(ButterworthFilter *filter, double x) { int i; double y; y = filter->b[0] * x + filter->b[1] * filter->a[0] - filter->a[1] * filter->b[0]; for (i = 2; i <= filter->order; i++) { y = filter->b[i - 1] * filter->a[i - 2] + filter->b[i] * filter->a[i - 1] - filter->a[i] * y; } return y; } int main(void) { int i; ButterworthFilter filter; double cutoff_freq = 1000.0; double sample_rate = 44100.0; double x[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0}; double y; butterworthFilterInit(&filter, 4, cutoff_freq, sample_rate); for (i = 0; i < sizeof(x) / sizeof(x[0]); i++) { y = butterworthFilterApply(&filter, x[i]); printf("%g -> %g\n", x[i], y); } return EXIT_SUCCESS; } ``` 该实现中定义了一个ButterworthFilter结构体来存储滤波器的参数,其中包括滤波器的阶数、系数a和系数b。在初始化函数butterworthFilterInit中,根据滤波器的阶数、截止频率和采样率计算出系数a和系数b。在应用滤波器时,将输入信号x作为参数传入butterworthFilterApply函数中,计算得到输出信号y,并返回给调用者。 在main函数中,首先初始化一个ButterworthFilter结构体并设置滤波器的阶数、截止频率和采样率。然后将输入信号x作为参数传入butterworthFilterApply函数中,得到输出信号y,并打印输出。

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