【发布时间】:2015-11-29 07:39:28
【问题描述】:
我正在尝试使用 C++ 生成正弦信号的频谱图。生成频谱图:
- 我把真实的正弦信号分成B块
- 将汉宁窗口应用于每个块(我假设没有重叠)。这应该给我fft的输入。
- 将 fft 应用于每个块,并从频率系数
u[i][0]和u[i][1]计算幅度并将其放入v[k][i]其中 k 是块数,i 是每个窗口的样本 - 绘制时间
tt[k]vsv[k][i]
这给了我以下情节:
但是,这个情节看起来不正确。
有什么建议可以让它发挥作用吗?这是我的代码:
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <fftw3.h>
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <fstream>
using namespace std;
int main()
{
int i;
int N=500;//Number of points acquired inside the window
double Fs=200;//sampling frequency
int windowsize=100;//Number of samples in each block
double T=1/Fs;//sample time
double f=50;//frequency(Hz)
double *in;
fftw_complex *out;
double t[N];//time vector
double tt[5];
double v [5][249];
fftw_plan plan_forward;
in = (double*) fftw_malloc(sizeof(double) * N);
out = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * (N/2 + 1));
for (int i=0; i<= N;i++)
{
t[i]=i*T;
in[i] =0.7 *sin(2*M_PI*f*t[i]);// generate sine waveform
}
plan_forward = fftw_plan_dft_r2c_1d (windowsize, in, out, FFTW_ESTIMATE );
for (int k=0; k< 5;k++){
for (int i = 0; i<windowsize; i++){
double multiplier = 0.5 * (1 - cos(2*M_PI*i/(windowsize-1)));//Hanning Window
in[i] = multiplier * in[i+k*windowsize];
fftw_execute ( plan_forward );
v[k][i]=(20*log10(sqrt(out[i][0]*out[i][0]+ out[i][1]*out[i][1])))/N;//The magnitude in dB
}
}
for (int k=0; k< 5;k++){//Center time for each block
tt[k]=(2*k+1)*T*(windowsize/2);
}
fstream myfile;
myfile.open("example2.txt",fstream::out);
myfile << "plot '-' using 1:2" << std::endl;
for (int k=0; k< 5;k++){
myfile << v[k][i]<< " " << tt[k]<< std::endl;
}
myfile.close();
fftw_destroy_plan ( plan_forward );
fftw_free ( in );
fftw_free ( out );
return 0;
}
【问题讨论】:
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“看起来不正确”是什么意思?
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我稍后会尝试发布更完整的答案,但很快最明显的问题是您只是将
tt(而不是时间和数据)写入文件,然后尝试将其绘制为 ax 与 y 函数(而您确实将 2D 数据作为时间的函数,因此您需要 3D 绘图)。此外,应该对每个数据块调用fftw_execute,而不是对输入到输入缓冲区的每个单独样本调用。 -
那是一个错字。我试图查看 tt 的结果并忘记将其放回 tt vs v 但情节适用于 myfile
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好的,谢谢。我将修复 fftw 部分。
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除错之外,2D 绘图仍然不是正确的绘图类型来显示频谱图,其中您在所有时间和频率箱(即 3D)中都有以 dB 为单位的强度。强度通常由颜色映射表示,因此可以在 2D 平面上看到。
标签: c++ gnuplot fft fftw spectrogram