2017-03-17 59 views
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本週在真實頭部刮擦器上出現。所以我直接複製從MATLAB sourcefilter我實現在C#中的IIR濾波器的時域濾波函數(直接形式II轉置):matlab在C/C#中實現相同的過濾器/代碼時,IIR濾波器會給出不同的輸出。

 // direct form ii transposed 
     for (int i = 0; i < data.Length; i++) 
     { 
      Xi = data[i]; 
      Yi = b[0] * Xi + Z[0]; 

      for (int j = 1; j < order; j++) 
       Z[j - 1] = b[j] * Xi + Z[j] - a[j] * Yi; 

      Z[order - 1] = b[order] * Xi - a[order] * Yi; 

      output[i] = Yi; 
     } 
     return output; 

奇怪的是,當我考濾與衝動,與Matlab報道的數據略有不同。我也從Matlab獲取濾波器係數。下面是代碼:

[b,a] = butter(3, [.0360, .1160], 'bandpass'); 
x = zeros(50,1); 
x(1) = 1.0; 
y = filter(b,a,x) 

我用ba值在我的C#代碼coeffients。爲y通過Matlab的報道

最初的幾個值:

>> y(1:13) 

    ans = 

    0.0016 
    0.0084 
    0.0216 
    0.0368 
    0.0487 
    0.0537 
    0.0501 
    0.0382 
    0.0194 
    -0.0038 
    -0.0286 
    -0.0519 
    -0.0713 

因爲這是從我的C#端口不同,我直接複製代碼從filter到C文件並運行它沒有使用相同的係數。輸出是完全一樣的,稍微偏離版本的脈衝響應的,我在我的C#實現了:

[0] 0.0016 double 
[1] 0.0086161600000000012 double 
[2] 0.022182403216000009 double 
[3] 0.038161063110481647 double 
[4] 0.051323531488129848 double 
[5] 0.05827273642334313 double 
[6] 0.057456579295617483 double 
[7] 0.048968543791003127 double 
[8] 0.034196988694833064 double 
[9] 0.015389667539999874 double 
[10] -0.0048027826346631469 double 
[11] -0.023749640330880527 double 
[12] -0.039187648694732236 double 
[13] -0.04946710058803272 double 

我仔細看了看,從源頭上filter,我沒有看到按摩係數的任何證據之前計算濾波器輸出。 filter僅在a[0]不等於1的情況下(其在這種情況下最確定的情況下)對前饋係數進行歸一化。除此之外,我希望看到從Matlab的C代碼完全相同的濾波器輸出,正如我從Matlab所做的那樣。

我真的很想知道這個差異是從哪裏來的,因爲我需要確信我的過濾器是完全正確的(不,我們都...)。我檢查並重新檢查了我的濾波器係數。它們在C/C#和Matlab之間是相同的。

我用來獲取這些'錯誤'值的完整C文件如下。我嘗試將過濾器實現爲固定數量的狀態(本例中爲6)以及N個狀態的一般情況(在此註釋)。都來自Matlab的源代碼,都產生相同的「錯誤」的輸出:

# define order 6 
# define len 50 

int main(void){ 

    // filter coeffs  
    float a[7] = { 1.0000, -5.3851, 12.1978, -14.8780, 10.3077, -3.8465, 0.6041 }; 
    float b[7] = { 0.0016, 0.0, -0.0047, 0.0, 0.0047, 0, -0.0016 }; 
    float a1 = a[1], a2 = a[2], a3 = a[3], a4 = a[4], a5 = a[5], a6 = a[6]; 

    // input, output, and state arrays 
    float X[len]; 
    float Y[len]; 
    float Z[order]; 
    float Xi; 
    float Yi; 
    float z0, z1, z2, z3,z4, z5; 

    // indeces 
    int i,j; 

    // initialize arrays 
    for(i=0;i<len;i++) { 
     X[i] = 0.0; 
     Y[i] = 0.0; 
    } 
    X[0] = 1.0; 

    for(i=0;i<order;i++) 
     Z[i] = 0.0; 

    z0 = Z[0]; 
    z1 = Z[1]; 
    z2 = Z[2]; 
    z3 = Z[3]; 
    z4 = Z[4]; 
    z5 = Z[5]; 
    i = 0; 
    while (i < len) { 
     Xi = X[i]; 
     Yi = b[0] * Xi + z0; 
     z0 = b[1] * Xi + z1 - a1 * Yi; 
     z1 = b[2] * Xi + z2 - a2 * Yi; 
     z2 = b[3] * Xi + z3 - a3 * Yi; 
     z3 = b[4] * Xi + z4 - a4 * Yi; 
     z4 = b[5] * Xi + z5 - a5 * Yi; 
     z5 = b[6] * Xi  - a6 * Yi; 
     Y[i++] = Yi; 
    } 


    //// copied from matlab filter source code 
    //i=0; 
    //while (i < len) { 
//  Xi = X[i];      // Get signal 
//  Yi = b[0] * Xi + Z[0];   // Filtered value 
//  for (j = 1; j < order; j++) { // Update conditions 
//   Z[j - 1] = b[j] * Xi + Z[j] - a[j] * Yi; 
//  } 
//  Z[order - 1] = b[order] * Xi - a[order] * Yi; 
//  
//  Y[i++] = Yi;      // Write to output 
// } 


} 
+0

'float'->'double' –

+0

但這會出現在千分之一的地方嗎? – dmedine

+0

另外,matlab不使用雙重任何方式?報告值時,這只是舍入誤差?似乎很嚴重。 – dmedine

回答

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如果我使用的濾波器係數的所有的數字,我得到了Matlab答案。

具體來說,(使用獲得的濾波器係數SciPy的:[b,a] = scipy.signal.butter(3, [.0360, .1160], 'bandpass')因爲我不發)

float a[7] = {1, 
       -5.3850853610906082025167052052, 
       12.1978301571107792256043467205, 
       -14.8779557262737220924009307055, 
       10.3076512098041828124905805453, 
       -3.84649525959781790618308150442, 
       0.604109699507274999774608659209}; 
    float b[7] = {0.00156701035058826889344307797813, 0, 
       -0.0047010310517648064634887994373, 0, 
       0.0047010310517648064634887994373, 0, 
       -0.00156701035058826889344307797813}; 

有了這個地方,你的C代碼,可以打印出:

[0] = 0.0015670103020966053009033203125 
[1] = 0.00843848474323749542236328125 
[2] = 0.02162680588662624359130859375 
[3] = 0.036844909191131591796875 
[4] = 0.048709094524383544921875 
[5] = 0.05368389189243316650390625 
[6] = 0.05014741420745849609375 
[7] = 0.0382179915904998779296875 
[8] = 0.0194064676761627197265625 
[9] = -0.003834001719951629638671875 

它匹配你的Matlab輸出。

無關浮動/雙。在這樣的情況下,當將實現從一種語言移植到另一種語言時,請努力確保使用相對錯誤的比特精確輸入和比較輸出而不是複製粘貼和比較打印輸出。

(PS。請注意如何,由於你的通帶對稱性的b所有其他元素爲0。這可以用來減少所需觸發器數目!)