使用C语言实现MATLAB同款的巴特沃斯高通滤波器

时间: 2023-05-18 14:04:50 浏览: 536
非常感谢您的提问。以下是使用C语言实现MATLAB同款的巴特沃斯高通滤波器的代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define PI 3.14159265358979323846 typedef struct { double real; double imag; } complex; void butterworth_highpass(int n, double fc, double fs, double *b, double *a) { int i; double w0 = 2 * PI * fc / fs; double bw = w0 / 10; double alpha = sin(w0) / (2 * sqrt(2) * bw); double a0 = 1 + alpha; double a1 = -2 * cos(w0); double a2 = 1 - alpha; double b0 = (1 + cos(w0)) / 2 / a0; double b1 = -(1 + cos(w0)) / a0; double b2 = (1 + cos(w0)) / 2 / a0; a[0] = a0; a[1] = a1; a[2] = a2; b[0] = b0; b[1] = b1; b[2] = b2; for (i = 0; i < n; i++) { b[i] /= a0; a[i] /= a0; } } void complex_multiply(complex *a, complex *b, complex *c) { c->real = a->real * b->real - a->imag * b->imag; c->imag = a->real * b->imag + a->imag * b->real; } void complex_add(complex *a, complex *b, complex *c) { c->real = a->real + b->real; c->imag = a->imag + b->imag; } void complex_subtract(complex *a, complex *b, complex *c) { c->real = a->real - b->real; c->imag = a->imag - b->imag; } void complex_divide(complex *a, complex *b, complex *c) { double denominator = b->real * b->real + b->imag * b->imag; c->real = (a->real * b->real + a->imag * b->imag) / denominator; c->imag = (a->imag * b->real - a->real * b->imag) / denominator; } void complex_exp(complex *a, complex *b) { b->real = exp(a->real) * cos(a->imag); b->imag = exp(a->real) * sin(a->imag); } void fft(complex *x, int n) { int i, j, k; complex t, u; for (i = 0, j = 0; i < n; i++) { if (j > i) { t = x[j]; x[j] = x[i]; x[i] = t; } k = n; while (j >= k) { j -= k; k /= 2; } j += k; } for (k = 1; k < n; k *= 2) { for (j = 0; j < k; j++) { t.real = cos(PI * j / k); t.imag = -sin(PI * j / k); for (i = j; i < n; i += 2 * k) { complex_multiply(&t, &x[i + k], &u); complex_add(&x[i], &u, &x[i + k]); complex_subtract(&x[i], &u, &x[i]); } } } } void ifft(complex *x, int n) { int i; for (i = 0; i < n; i++) { x[i].imag = -x[i].imag; } fft(x, n); for (i = 0; i < n; i++) { x[i].real /= n; x[i].imag /= -n; } } void filter(double *x, int n, double *b, double *a, double *y) { int i, j; complex *X = (complex *) malloc(n * sizeof(complex)); complex *H = (complex *) malloc(n * sizeof(complex)); complex *Y = (complex *) malloc(n * sizeof(complex)); for (i = 0; i < n; i++) { X[i].real = x[i]; X[i].imag = 0; } fft(X, n); for (i = 0; i < n; i++) { H[i].real = b[0]; H[i].imag = 0; for (j = 1; j <= i && j < 3; j++) { complex t; complex_multiply(&H[i - j], &X[i], &t); complex_add(&t, &H[i], &H[i]); complex_multiply(&H[i - j], &X[i - j], &t); complex_subtract(&H[i], &t, &H[i]); } for (j = 1; j < 3 && j < n - i; j++) { complex t; complex_multiply(&H[i + j], &X[i], &t); complex_add(&t, &H[i], &H[i]); complex_multiply(&H[i + j], &X[i + j], &t); complex_subtract(&H[i], &t, &H[i]); } complex_divide(&H[i], &X[i], &H[i]); complex_exp(&H[i], &H[i]); } for (i = 0; i < n; i++) { complex_multiply(&H[i], &X[i], &Y[i]); } ifft(Y, n); for (i = 0; i < n; i++) { y[i] = Y[i].real * a[0]; for (j = 1; j <= i && j < 3; j++) { y[i] -= y[i - j] * a[j]; } for (j = 1; j < 3 && j < n - i; j++) { y[i] -= y[i + j] * a[j]; } } free(X); free(H); free(Y); } int main() { int i, n = 1000; double *x = (double *) malloc(n * sizeof(double)); double *y = (double *) malloc(n * sizeof(double)); double *b = (double *) malloc(3 * sizeof(double)); double *a = (double *) malloc(3 * sizeof(double)); double fc = 50, fs = 1000; for (i = 0; i < n; i++) { x[i] = sin(2 * PI * i * fc / fs); } butterworth_highpass(2, fc, fs, b, a); filter(x, n, b, a, y); for (i = 0; i < n; i++) { printf("%f\n", y[i]); } free(x); free(y); free(b); free(a); return 0; } ``` 这段代码实现了一个二阶巴特沃斯高通滤波器,可以通过调整参数来实现不同的滤波效果。
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