Є кілька відмінного обговорення теми і відповіді на цьому сайті (eletronics.se) по теорії перетворень Фур'є. Я спробував реалізувати те саме в інструменті моделювання (MS Excel :)).
У мене є кілька питань інтерпретації та імплементації стосовно того ж. Я намагаюся проаналізувати форму хвилі напруги 50 Гц. Однак наведені нижче дані - це лише генеровані фіктивні дані, що намагаються створити концептуальні рамки для реалізації в пам'яті aa та обробці потужності, обмеженій 16-бітовим вбудованим процесором з низькими витратами.
ETA (30 травня 2012 р.)
Версія TL; DR:
Само собою зрозуміло, що це стосується electronics.se, але я використовую вбудований процесор з обмеженою потужністю для обробки пам'яті.
Тут є кілька питань, на які все ще не відповідають:
- Як виконується віконна робота щодо зразків, які я маю, без істотного збільшення сліду пам'яті алгоритму? Я хотів би, щоб вони були основним покроковим описом, оскільки я досить новачок у DSP.
- Чому величини зменшилися вдвічі, коли я інтерполював 41 пробу, щоб отримати 32, але залишився таким, яким вони були (за винятком деякого шуму), коли я інтерполював їх, щоб отримати 64?
Я декларую нагороду за запитання з надією, що я отримаю відмінні відповіді, які можуть послухати початківця в DSP.
Експеримент 1:
Введення часового домену
Я створив синусоїду за допомогою для отримання 64 зразків. Потім я додав 30% 3 R d гармоніки, 20% 5 т ч гармоніки, 15% 7 т ч гармоніки, 10% 9 т ч гармоніки, і 20% 11 т ч гармонік. Це призвело до таких зразків:
0, 0.628226182, 0.939545557, 0.881049194, 0.678981464, 0.602991986, 0.719974543,
0.873221372, 0.883883476, 0.749800373, 0.636575155, 0.685547957, 0.855268479,
0.967780108, 0.904799909, 0.737695292, 0.65, 0.737695292, 0.904799909, 0.967780108,
0.855268479, 0.685547957, 0.636575155, 0.749800373, 0.883883476, 0.873221372,
0.719974543, 0.602991986, 0.678981464, 0.881049194, 0.939545557, 0.628226182, 0,
-0.628226182, -0.939545557, -0.881049194, -0.678981464, -0.602991986, -0.719974543,
-0.873221372, -0.883883476, -0.749800373, -0.636575155, -0.685547957, -0.855268479,
-0.967780108, -0.904799909, -0.737695292, -0.65, -0.737695292, -0.904799909,
-0.967780108, -0.855268479, -0.685547957, -0.636575155, -0.749800373, -0.883883476,
-0.873221372, -0.719974543, -0.602991986, -0.678981464, -0.881049194, -0.939545557,
-0.628226182
І ця хвиля:
Я взяв DFT цих зразків на основі алгоритму Radix 2 і отримав ці значення:
0, -32i, 0, -9.59999999999999i, 0, -6.4i, 0, -4.79999999999999i, 0, -3.20000000000001i,
0, -6.4i, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 6.4i, 0, 3.19999999999999i, 0, 4.8i, 0,
6.4i, 0, 9.60000000000001i, 0, 32i
Взявши абсолютні значення вищевказаних комплексних чисел як відношення до основного (2-е значення) та ігноруючи фазову інформацію (якщо така була), я отримав величини введених гармонічних компонентів точно такі, як введені.
Представлення частотних доменів
Все йде нормально.
Експеримент 2:
Введення часового домену
0, 0.853079823, 0.857877516, 0.603896038, 0.762429734, 0.896260999, 0.695656841,
0.676188057, 0.928419527, 0.897723205, 0.664562475, 0.765676034, 0.968738879,
0.802820512, 0.632264626, 0.814329015, 0.875637458, 0.639141079, 0.696479632,
0.954031849, 0.50925641, -0.50925641, -0.954031849, -0.696479632, -0.639141079,
-0.875637458, -0.814329015, -0.632264626, -0.802820512, -0.968738879, -0.765676034,
-0.664562475, -0.897723205, -0.928419527, -0.676188057, -0.695656841, -0.896260999,
-0.762429734, -0.603896038, -0.857877516, -0.853079823, -6.87889E-15, 0.853079823,
0.857877516, 0.603896038, 0.762429734, 0.896260999, 0.695656841, 0.676188057,
0.928419527, 0.897723205, 0.664562475, 0.765676034, 0.968738879, 0.802820512,
0.632264626, 0.814329015, 0.875637458, 0.639141079, 0.696479632, 0.954031849,
0.50925641, -0.50925641, -0.954031849
І ця хвиля:
Я взяв DFT цих зразків на основі алгоритму Radix 2 і отримав ці значення:
14.03118145099, 22.8331789450432+2.81923657448236i, -17.9313890484703-4.4853739490832i,
-2.54294462900052-0.971245447370764i, 1.74202662319821+0.944780377248239i,
-7.2622766435314-5.09627264287862i, -1.5480700475686-1.37872970296476i,
-0.136588568631116-0.126111953353714i, -3.99554928315394-5.93646306363598i,
-0.840633449276516-1.60987487366169i, -0.373838501691708-0.955596009389976i,
-1.326751987645-5.7574455633693i, -0.168983464443025-1.34797078005724i,
-9.49818315071085E-003-1.20377723286595i, 0.571706242298176-4.14055455367115i,
0.192891008647316-0.865793520825366i, 0.457088076063747-1.22893647561869i,
3.15565897700047-5.67394957744733i, -0.573520124828716+0.682717512668197i,
-0.20041207669728+0.127925509089274i, -7.95516670999013E-002-1.22174958722397E-002i,
-1.57510358481328E-002-6.44533006507588E-002i, 2.50067192003906E-002-8.46645685508359E-
002i, 5.3665806842526E-002-9.01867018999554E-002i, 7.49143167927897E-002-
8.80550417489663E-002i, 9.11355142202819E-002-8.16075816185574E-002i,
0.103685444073525-7.25978085593222E-002i, 0.11339684328631-6.20147712757682E-002i,
0.120807189654211-5.04466357453455E-002i, 0.126272708495893-3.82586162066316E-002i,
0.130029552904267-2.56872914345987E-002i, 0.132228055573542-1.28943815159261E-002i,
0.1329519244939, 0.132228055573544+1.28943815159441E-002i,
0.130029552904267+2.56872914345769E-002i, 0.126272708495892+3.82586162066264E-002i,
0.12080718965421+5.04466357453468E-002i, 0.113396843286315+6.20147712757588E-002i,
0.103685444073529+7.25978085593135E-002i, 9.11355142202805E-002+8.16075816185583E-002i,
7.4914316792795E-002+8.80550417489592E-002i, 5.36658068425271E-002+9.01867018999563E-
002i, 2.50067192003947E-002+8.46645685508275E-002i, -1.57510358481296E-
002+6.44533006507526E-002i, -7.95516670999005E-002+1.22174958722402E-002i,
-0.20041207669728-0.127925509089278i, -0.573520124828709-0.682717512668206i,
3.15565897700049+5.67394957744733i, 0.45708807606375+1.22893647561869i,
0.192891008647318+0.865793520825373i, 0.571706242298199+4.14055455367114i,
-9.49818315070294E-003+1.20377723286595i, -0.168983464443023+1.34797078005724i,
-1.32675198764498+5.75744556336931i, -0.373838501691692+0.955596009389972i,
-0.840633449276515+1.6098748736617i, -3.99554928315393+5.93646306363599i,
-0.136588568631125+0.126111953353722i, -1.54807004756858+1.37872970296476i,
-7.26227664353139+5.09627264287866i, 1.7420266231982-0.944780377248243i,
-2.54294462900053+0.971245447370785i, -17.9313890484703+4.48537394908326i,
22.8331789450432-2.81923657448243i
Представлення частотних доменів
Величини вищевказаних комплексних чисел не виявляють нічого, що я можу зробити висновок про введені значення у часовій області.
Експеримент 3
Введення часового домену:
Тепер я взяв ту саму форму хвилі і з нульовим накладом її, тобто встановив усі зразки понад 41 до нуля. Отже, наступне введення часової області:
0, 0.853079823, 0.857877516, 0.603896038, 0.762429734, 0.896260999, 0.695656841,
0.676188057, 0.928419527, 0.897723205, 0.664562475, 0.765676034, 0.968738879,
0.802820512, 0.632264626, 0.814329015, 0.875637458, 0.639141079, 0.696479632,
0.954031849, 0.50925641, -0.50925641, -0.954031849, -0.696479632, -0.639141079,
-0.875637458, -0.814329015, -0.632264626, -0.802820512, -0.968738879, -0.765676034,
-0.664562475, -0.897723205, -0.928419527, -0.676188057, -0.695656841, -0.896260999,
-0.762429734, -0.603896038, -0.857877516, -0.853079823, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
І форма хвилі:
Я взяв DFT цих зразків на основі алгоритму Radix 2 і отримав ці значення:
0, 20.0329458083285-9.47487772467906i, -10.5723252177717-8.67648307596821i,
-8.88751906208901E-002+0.354809649783859i, 3.59322342970171-0.714736578926027i,
-3.28379151210465-4.42768029850565i, -0.232297876050463+0.434598758428557i,
1.68672762980862+8.28636148716246E-002i, -1.54927040705738-3.7402696285012i,
-0.551413356435698+0.608390885175318i, 0.616809338622588+0.187107067289195i,
-0.458965526924983-3.09409425549091i, -0.966784216252588+0.645984560777537i,
7.03082277241579E-003+4.21411299459407E-003i, 0.196179960454289-1.99184856512683i,
-0.919089774378072+0.328855579674163i, 0.222736292145887+0.222736292145884i,
1.23799833509466-3.45997355924453i, -3.29198268057418+0.324231994037239i,
-0.495840326552116-0.827259606915814i, -0.434268223171498+0.649928325340974i,
-1.13740282784196-0.168717771696843i, -8.50255402020411E-002-0.280291642522456i,
-0.495871287837938+0.449431537929797i, -0.705190861543966-0.292099618913078i,
-1.8498657760867E-003-3.76548829156425E-002i, -0.56327531746565+0.301076929791613i,
-0.445444858519027-0.330364422654705i, -2.53084763487132E-002+0.12723430263342i,
-0.608135034699087+0.152329896227613i, -0.254967975468-0.31067937701979i,
-0.114451748984804+0.241987891739128i, -0.623647028694518, -0.114451748984793-
0.241987891739111i, -0.254967975467992+0.310679377019776i, -0.608135034699088-
0.152329896227612i, -2.53084763487126E-002-0.127234302633416i,
-0.445444858519022+0.330364422654704i, -0.563275317465649-0.301076929791616i,
-1.84986577609081E-003+3.76548829156447E-002i, -0.705190861543962+0.292099618913075i,
-0.495871287837939-0.449431537929793i, -8.50255402020378E-002+0.280291642522452i,
-1.13740282784196+0.168717771696845i, -0.434268223171501-0.649928325340972i,
-0.495840326552115+0.827259606915815i, -3.29198268057417-0.324231994037237i,
1.23799833509466+3.45997355924453i, 0.222736292145887-0.222736292145884i,
-0.919089774378077-0.328855579674149i, 0.1961799604543+1.99184856512683i,
7.03082277241257E-003-4.21411299459534E-003i, -0.966784216252593-0.645984560777534i,
-0.458965526924974+3.09409425549092i, 0.616809338622592-0.187107067289204i,
-0.551413356435713-0.608390885175314i, -1.54927040705737+3.74026962850121i,
1.68672762980861-8.28636148716247E-002i, -0.232297876050455-0.434598758428559i,
-3.28379151210465+4.42768029850566i, 3.59322342970171+0.714736578926018i,
-8.88751906209093E-002-0.354809649783852i, -10.5723252177717+8.67648307596825i,
20.0329458083285+9.47487772467899i
Представлення частотних доменів
Знову ж таки, величини наведених вище комплексних чисел не виявляють нічого, що я можу зробити висновком до введених значень у часовій області.
ETA Оскільки відповіді тут вказували мені на вікно, я зробив ще один експеримент і отримав такі результати після багатьох помилкових стартів.
Дослід 4
Представлення часової області
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.853079823, 0.857877516, 0.603896038,
0.762429734, 0.896260999, 0.695656841, 0.676188057, 0.928419527, 0.897723205,
0.664562475, 0.765676034, 0.968738879, 0.802820512, 0.632264626, 0.814329015,
0.875637458, 0.639141079, 0.696479632, 0.954031849, 0.50925641, -0.50925641,
-0.954031849, -0.696479632, -0.639141079, -0.875637458, -0.814329015, -0.632264626,
-0.802820512, -0.968738879, -0.765676034, -0.664562475, -0.897723205, -0.928419527,
-0.676188057, -0.695656841, -0.896260999, -0.762429734, -0.603896038, -0.857877516,
-0.853079823, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
Виглядає як:
Віконні коефіцієнти Хеммінга
0.08, 0.082285843, 0.089120656, 0.100436509, 0.116120943, 0.136018076, 0.159930164,
0.187619556, 0.218811064, 0.253194691, 0.290428719, 0.330143098, 0.371943129,
0.415413385, 0.460121838, 0.505624157, 0.551468118, 0.597198104, 0.64235963,
0.686503859, 0.729192067, 0.77, 0.808522089, 0.844375485, 0.877203861, 0.906680953,
0.932513806, 0.954445679, 0.972258606, 0.985775552, 0.99486218, 0.999428184,
0.999428184, 0.99486218, 0.985775552, 0.972258606, 0.954445679, 0.932513806,
0.906680953, 0.877203861, 0.844375485, 0.808522089, 0.77, 0.729192067, 0.686503859,
0.64235963, 0.597198104, 0.551468118, 0.505624157, 0.460121838, 0.415413385,
0.371943129, 0.330143098, 0.290428719, 0.253194691, 0.218811064, 0.187619556,
0.159930164, 0.136018076, 0.116120943, 0.100436509, 0.089120656, 0.082285843, 0.080.08,
0.082285843, 0.089120656, 0.100436509, 0.116120943, 0.136018076, 0.159930164,
0.187619556, 0.218811064, 0.253194691, 0.290428719, 0.330143098, 0.371943129,
0.415413385, 0.460121838, 0.505624157, 0.551468118, 0.597198104, 0.64235963,
0.686503859, 0.729192067, 0.77, 0.808522089, 0.844375485, 0.877203861, 0.906680953,
0.932513806, 0.954445679, 0.972258606, 0.985775552, 0.99486218, 0.999428184,
0.999428184, 0.99486218, 0.985775552, 0.972258606, 0.954445679, 0.932513806,
0.906680953, 0.877203861, 0.844375485, 0.808522089, 0.77, 0.729192067, 0.686503859,
0.64235963, 0.597198104, 0.551468118, 0.505624157, 0.460121838, 0.415413385,
0.371943129, 0.330143098, 0.290428719, 0.253194691, 0.218811064, 0.187619556,
0.159930164, 0.136018076, 0.116120943, 0.100436509, 0.089120656, 0.082285843, 0.08
Погляньте так
Їх продукт (чи це був би простий продукт?)
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.354380777, 0.394728179, 0.305344425,
0.420455691, 0.53524537, 0.446861871, 0.464205711, 0.676996154, 0.691246868,
0.537313441, 0.646518073, 0.849781485, 0.727902068, 0.589595493, 0.77723281,
0.851346054, 0.63004965, 0.692901245, 0.953486318, 0.508965209, -0.506639943,
-0.940461272, -0.677158316, -0.610025441, -0.816544018, -0.738336608, -0.554624971,
-0.67788196, -0.783246782, -0.589570546, -0.484593685, -0.616290445, -0.596379223,
-0.403818226, -0.383632569, -0.453171212, -0.350810571, -0.250866497, -0.319081647,
-0.281638415, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
Виглядає як:
Представлення частотних доменів
1.01978454171002, -1.04956742046721-14.885596686908i,
0.729587297164687+12.4883097743251i, -0.393281811348907-4.24261013057826i,
0.761581725234628+3.2398820477072i, -0.876737136684714-3.79393194973719i,
0.480276094694696+1.88418789653125i, -0.735142602781246-1.8175563772351i,
1.02811278581892+2.5331069394699i, -0.584707361656586-1.41705783059227i,
0.642189640425863+1.09157435002371i, -1.08027274688044-1.77950446999262i,
0.690373934734768+1.16057125940753i, -0.45786262480057-0.586349217392973i,
0.837117486838485+0.985681387258948i, -0.684335876271999-0.810862267851556i,
0.930190039748881+0.842491953501215i, -2.11497450796919-1.82531206712061i,
1.77660184883125+1.59539043421572i, -8.20687157856373E-003-0.123202767234891i,
-0.280149317662962-0.244195928734504i, -0.313777442633104-0.174757927010731i,
-5.83069102281942E-002+1.54514819958589E-002i, 0.211135948552966+0.12606544182717i,
0.227409826380236+7.86489707052085E-002i, 2.49029866186928E-003-3.26908578232317E-002i,
-0.204885728671642-7.60371335974082E-002i, -0.174609549526536-2.58285031988847E-002i,
4.55943100777029E-002+3.62216126377679E-002i, 0.205437067084294+3.66474457853982E-002i,
0.130866115437055-7.39089659931302E-003i, -8.90307098969982E-002-2.75195665163235E-
002i, -0.206016142964952, -8.90307098969848E-002+2.75195665163199E-002i,
0.130866115437044+7.39089659931835E-003i, 0.205437067084297-3.66474457854036E-002i,
4.55943100777004E-002-3.62216126377661E-002i, -0.174609549526531+2.58285031988801E-
002i, -0.204885728671643+7.60371335974132E-002i, 2.49029866187001E-
003+3.26908578232264E-002i, 0.227409826380234-7.86489707052067E-002i, 0.21113594855297-
0.126065441827174i, -5.83069102281978E-002-1.54514819958551E-002i,
-0.313777442633101+0.174757927010727i, -0.280149317662962+0.244195928734507i,
-8.20687157856043E-003+0.123202767234886i, 1.77660184883125-1.59539043421572i,
-2.11497450796919+1.82531206712061i, 0.930190039748879-0.842491953501215i,
-0.684335876271989+0.810862267851559i, 0.837117486838478-0.985681387258952i,
-0.457862624800567+0.586349217392971i, 0.690373934734765-1.16057125940753i,
-1.08027274688043+1.77950446999263i, 0.642189640425861-1.09157435002371i,
-0.584707361656583+1.41705783059227i, 1.02811278581891-2.5331069394699i,
-0.735142602781236+1.81755637723511i, 0.480276094694689-1.88418789653125i,
-0.876737136684699+3.79393194973719i, 0.76158172523462-3.2398820477072i,
-0.393281811348889+4.24261013057827i, 0.729587297164646-12.4883097743252i,
-1.04956742046715+14.885596686908i
Виглядайте так:
Це справжні результати? Тому що я все ще, здається, нікуди не потрапляю!
Я зробив ще два експерименти і, здається, відчутно близький до запланованих результатів, але це рішення має відчуття зламу для мене.
Експеримент 5
0, 0.853079823, 0.857877516, 0.603896038, 0.762429734, 0.896260999, 0.695656841,
0.676188057, 0.928419527, 0.897723205, 0.664562475, 0.765676034, 0.968738879,
0.802820512, 0.632264626, 0.814329015, 0.875637458, 0.639141079, 0.696479632,
0.954031849, 0.50925641, -0.50925641, -0.954031849, -0.696479632, -0.639141079,
-0.875637458, -0.814329015, -0.632264626, -0.802820512, -0.968738879, -0.765676034,
-0.664562475, -0.897723205, -0.928419527, -0.676188057, -0.695656841, -0.896260999,
-0.762429734, -0.603896038, -0.857877516, -0.853079823.
Я зробив лінійну інтерполяцію і отримав 64 зразки з тієї ж. Вони виглядали наступним чином:
Представлення частотної області порівняно з потрібним ідеальним висновком (Перший експеримент) є таким:
Я позбавив другу половину пробного простору, коли компоненти згортаються після межі Найквіста. На частотах, що цікавлять, є невелике ослаблення, але в усьому спектрі додається рівень шуму. Пояснення?
Експеримент 6
Те саме, що експеримент 5 , але 32 інтерпольовані зразки.
Порівняння частоти домену:
Коефіцієнти правильні, але величини вдвічі зменшуються! Чому?
Тож я можу зробити висновок, і я можу помилитися (я сподіваюся, що це так), що якщо кількість зразків за повний період сигналу не є потужністю 2, то FFT того ж не виявляє нічого без якоїсь операції , що ухиляється від мене на даний момент.
Оскільки у мене дуже мало контролюють частоту вибірки, які варіанти для мене відкриті, щоб повернути значення, які я вводив у часову область?