FFT/FFT.h at main · gl-ser/FFT · GitHub

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
//----------------------------------------------------------------------------//
// Файл FFT.h                                                                 //
//                                                                            //
//              *** TFFT КЛАСС БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ ***              //
//                                                                            //
// В терминах обработки сигналов преобразование берёт представление функции   //
// сигнала в виде временных рядов и отображает его в частотный спектр,        //
// где omega — угловая частота.                                               //
// Преобразование превращает функцию времени в функцию частоты.               //
// Преобразование является разложением функции на гармонические составляющие  //
// на различных частотах.                                                     //
// Когда функция f является функцией времени и представляет физический        //
// сигнал, преобразование имеет стандартную интерпретацию как спектр сигнала. //
// Абсолютная величина получающейся в результате комплексной функции F        //
// представляет амплитуды соответствующих частот (omega), в то время как      //
// фазовые сдвиги получаются как аргумент этой комплексной функции.           //
//                                                                            //
// Автор ГЛУЩЕНКО Сергей                                                      //
//                                                                            //
//                                                           Москва, 2022 год //
//----------------------------------------------------------------------------//


#ifndef FFTH
#define FFTH

#define _USE_MATH_DEFINES
#include <math.h>
#include <algorithm>
#include "Complex.h"


class TFFT
{
  private:
    //Тип описывает массив экспонент
    struct EXP
    {
      EXP() : n(0) {}
      int n;
      std::vector<TComplex> data;
    };
    typedef std::vector<struct EXP> TEXP;

    TEXP PlusEXP, MinusEXP;        //Массивы экспонент
    std::vector<unsigned int> NN;  //Массив индексов

    //Служебная рекурсивная функция, используемая при расчете прямого и обратного быстрого преобразования Фурье (БПФ).
    // Длина входного массива сигнала должна быть кратна степеням двойки
    // На вход подается:
    // - массив сигнала во временной области;
    // - знак преобразования (-1 для прямого БПФ, +1 для обратного БПФ).
    // На выходе можно получить:
    // - массив сигнала в частотной области
    TArrComplex FFT(const TArrComplex &In, int Sign);

  public:
    TFFT(void);
    virtual ~TFFT(void);

    //Вычисляет размер массива сигнала кратный степеням двойки и больший (на одну степень двойки)
    // либо равный длине входного массива сигнала
    // На вход подается:
    // - исходная длина массива сигнала.
    // На выходе можно получить:
    // - длина массива сигнала кратная степени двойки
    unsigned int MultiplicityOfTwoBig(unsigned int Size);

    //Предварительный расчет массивов экспонент
    // Вызывать до DirectFFT и InverseFFT
    // На вход подается:
    // - размер массива сигнала кратный степени двойки (после коррекции методом MultiplicityOfTwoBig)
    void PreCalcEXP(unsigned int N);

    //Вычисляет прямое БПФ
    // Вызывать после PreCalcEXP
    // Длина входного массива сигнала должна быть кратна степеням двойки
    // На вход подается:
    // - массив сигнала во временной области.
    // На выходе можно получить:
    // - массив сигнала в частотной области
    TArrComplex DirectFFT(const TArrComplex &In);

    //Вычисляет обратное БПФ
    // Вызывать после PreCalcEXP
    // Длина входного массива сигнала должна быть кратна степеням двойки
    // На вход подается:
    // - массив сигнала в частотной области.
    // На выходе можно получить:
    // - массив сигнала во временной области
    TArrComplex InverseFFT(const TArrComplex &In);
};


#endif