2017-03-17 165 views
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本周在真实头部刮擦器上出现。所以我直接复制从MATLAB sourcefilter我实现在C#中的IIR滤波器的时域滤波函数(直接形式II转置):matlab在C/C#中实现相同的过滤器/代码时,IIR滤波器会给出不同的输出。

 // 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,当我考滤与冲动,与Matlab报道的数据略有不同。我也从Matlab获取滤波器系数。下面是代码:

[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#代码coeffients。为y通过Matlab的报道

最初的几个值:

>> 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 

因为这是从我的C#端口不同,我直接复制代码从filter到C文件并运行它没有使用相同的系数。输出是完全一样的,稍微偏离版本的脉冲响应的,我在我的C#实现了:

[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 

我仔细看了看,从源头上filter,我没有看到按摩系数的任何证据之前计算滤波器输出。 filter仅在a[0]不等于1的情况下(其在这种情况下最确定的情况下)对前馈系数进行归一化。除此之外,我希望看到从Matlab的C代码完全相同的滤波器输出,正如我从Matlab所做的那样。

我真的很想知道这个差异是从哪里来的,因为我需要确信我的过滤器是完全正确的(不,我们都...)。我检查并重新检查了我的滤波器系数。它们在C/C#和Matlab之间是相同的。

我用来获取这些'错误'值的完整C文件如下。我尝试将过滤器实现为固定数量的状态(本例中为6)以及N个状态的一般情况(在此注释)。都来自Matlab的源代码,都产生相同的“错误”的输出:

# 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

但这会出现在千分之一的地方吗? – dmedine

+0

另外,matlab不使用双重任何方式?报告值时,这只是舍入误差?似乎很严重。 – dmedine

回答

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如果我使用的滤波器系数的所有的数字,我得到了Matlab答案。

具体来说,(使用获得的滤波器系数SciPy的:[b,a] = scipy.signal.butter(3, [.0360, .1160], 'bandpass')因为我不发)

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}; 

有了这个地方,你的C代码,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输出。

无关浮动/双。在这样的情况下,当将实现从一种语言移植到另一种语言时,请努力确保使用相对错误的比特精确输入和比较输出而不是复制粘贴和比较打印输出。

(PS。请注意如何,由于你的通带对称性的b所有其他元素为0。这可以用来减少所需触发器数目!)