ฉันจะใช้งานโอเพ่นซอร์สของอัลกอริธึมการออกแบบตัวกรอง FIR ที่เหมาะสมกับ Parks-McClellan ได้อย่างไร

ความเป็นมา:บ่อยครั้งที่ฉันทำงานการประมวลสัญญาณบางอย่างที่ต้องใช้ตัวกรองที่ไม่ซ้ำใคร ปกติจะอยู่ที่จุดนี้ผมไปที่ MATLAB และสร้างตัวกรองที่ไม่ซ้ำกันใหม่โดยใช้$\tt firpm()$ ) firpm()ฟังก์ชันMATLAB ใช้อัลกอริทึม Parks-McClellan ตอนนี้ฉันมีตัวกรองและใส่ตัวกรองลงในอาร์เรย์ฮาร์ดโค้ด แต่นี่คือปัญหาที่ฉันมีตัวกรอง hardcoded ซึ่งใช้ได้กับสถานการณ์เดียวเท่านั้น

ปัญหา:ตอนนี้ฉันสามารถแก้ปัญหาการประมวลผลสัญญาณของฉันได้สองทาง ... แต่สำหรับอัตราตัวอย่างเดี่ยวที่เฉพาะเจาะจงมากหรือสถานการณ์เฉพาะ

เป้าหมาย:ฉันต้องการที่จะสามารถที่จะเรียก$\tt firpm()$จากรหัส C หรือบางส่วนภาษาอื่น ๆ และให้รหัสการประมวลผลสัญญาณของฉันทั่วไปมากขึ้น ฉันไม่พบการใช้โอเพ่นซอร์สของfirpm()!

ฉันจะใช้งานโอเพ่นซอร์สของอัลกอริทึมการออกแบบตัวกรอง FIRของParks-McClellan ที่เหมาะสมได้อย่างไร (aka $\tt firpm()$ใน MATLAB)

• ป.ล.ฉันทราบว่าฉันสามารถออกแบบตัวกรองต่างกันโดยใช้หน้าต่างหรืออย่างอื่น ... อย่าลังเลที่จะพูดถึงพวกเขาในความคิดเห็น แต่ประเด็นของคำถามนี้ไม่ได้ถามว่า "เทคนิคการออกแบบตัวกรองอื่น ๆ คืออะไร" จุดคือการหาการดำเนินการเปิดแหล่งที่มาของที่ดีมีประโยชน์มาก$\tt firpm()$ ... หรือสิ่งที่คล้ายกัน

• PPSหนึ่งในเป้าหมายของคำถามนี้คือการเรียนรู้ว่าอัลกอริทึม Parks-McClellan ทำงานอย่างไรโดยดูที่รหัสก่อนจากนั้นฉันวางแผนที่จะอ่านทฤษฎีพื้นหลัง

นี่คืออัลกอริทึมการแลกเปลี่ยน Remez รุ่น LGPL ดูเหมือนว่ารหัสอ็อกเทฟนั้นจะได้มาจากมัน มันได้รับการเชื่อมโยงจากหน้าวิกิพีเดียสวนสาธารณะ McClellanหน้า
รหัส Janovetz ดั้งเดิมอาจใช้งานได้ง่ายขึ้นในโครงการของคุณเนื่องจากไม่มีการเรียกระดับแปดเสียง แต่ควรที่จะขุดผ่านคู่ svn changelog สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับการแก้ไขข้อบกพร่องหรือการเร่งความเร็วในไฟล์ remez.cc .

มีการใช้โอเพ่นซอร์สของ Parks-McClellan (หรือที่รู้จักกันว่าอัลกอริธึมการแลกเปลี่ยน Remez) ใน GNU Octave ซึ่งเป็นการใช้งานซอฟต์แวร์ฟรีของสภาพแวดล้อมแบบ MATLAB ฟังก์ชั่นที่เรียกว่า "Remez" ที่มีอยู่ใน"สัญญาณ" แพคเกจซึ่งเป็นเจ้าภาพที่คู่เจน หากคุณดาวน์โหลดแพ็คเกจคุณจะพบ "remez.cc" ซึ่งเป็น C + + ของการใช้อัลกอริทึม

สิ่งหนึ่งที่ดีเกี่ยวกับ Octave ก็คือมันเกือบจะเข้ากันได้กับรหัส MATLAB ดังนั้นคุณสามารถพอร์ตรหัสได้อย่างง่ายดายเพื่อใช้ที่นั่นหากคุณต้องการ มันเป็นวิธีที่ดีในการดูภายใต้ประทุนที่การใช้อัลกอริทึมที่มีให้ในรูปแบบ MEX ใน MATLAB

รุ่นที่สะดวกสบายสามารถพบได้ใน ธscipy.signal.remez ดีถ้าใช้ numpy / scipy

นี่คือแหล่งข้อมูลอื่นสำหรับอัลกอริทึม Parks McClellan ใน C. รหัสนี้แตกต่างจากรหัส SciPy ที่กล่าวถึงข้างต้นซึ่งมี 61 ของ 69 คำสั่ง goto เดิมที่ถูกลบออก (รหัส SciPy ยังคงมีประมาณ 37 goto) นอกจากนี้ยังแก้ไขรหัสใน 3 ตำแหน่งที่สามารถหารด้วยศูนย์ได้และมีรหัสเพิ่มเติมบางอย่างที่ช่วงตรวจสอบค่าขอบแบนด์

http://www.iowahills.com/A7ExampleCodePage.html

บางทีคุณอาจรู้แล้ว แต่ถ้าคุณมี MATLAB คุณสามารถใช้ตัวเข้ารหัส MATLAB และสร้างฟังก์ชั่นง่าย ๆ ที่ใช้คุณสมบัติที่คุณต้องการตรวจสอบ จากนั้นเรียกใช้และดูรหัส C ที่สร้างขึ้น ฉันลองกับ FFT และด้วยการสลายตัวของ QR และในขณะที่มันยุ่งเล็กน้อยก็สามารถเข้าใจได้ดี

นี่คือกระดาษที่ใช้ Matez รุ่น "Matlab" ของอัลกอริทึม Remez จริง “ โปรแกรมออกแบบ FIR ฟิลเตอร์ multiband ที่เหมาะสมกับ MATLAB ตามแนวคิดดั้งเดิมของอัลกอริธึมการแลกเปลี่ยนหลาย Remez” -2011 IEEE International Symposium บนวงจรและระบบ (ISCAS) - ผู้เขียน (Ahsan, Saramaki)

บทความนี้ทำงานได้ดีในการอธิบายอัลกอริทึมพื้นฐาน เป้าหมายของบทความนี้คือการหลีกเลี่ยงการใช้รหัส Fortran ดั้งเดิมซึ่งไม่ได้อธิบายขั้นตอนวิธีที่ดีมากและมักจะได้รับการแปลเป็นภาษาอื่น ๆ โดยตรง

สิ่งหนึ่งที่ฉันจะแสดงความคิดเห็นใน หนึ่งในแนวคิดหลักของอัลกอริทึมก็คือให้พอดีกับส่วนโค้งแล้วหาจุดที่มากที่สุด โดยปกติแล้วการแก้ไขลากรองจ์จะใช้ในการอธิบายความคิดนี้ แต่การแก้ไขลากรองจ์มีคุณสมบัติตัวเลขที่ไม่ดี ในอัลกอริทึมดั้งเดิมให้ใช้ Barycentric Implementation ของการแก้ไขลากรองจ์ - ซึ่งหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องจำนวนมากของการแก้ไขลากรองจ์ ดังนั้นหากคุณพยายามเข้าใจรหัสอย่างสมบูรณ์คุณอาจต้องการค้นหา Barycentric Interpolation

ระวังความแตกต่างระหว่างเฟิร์มแวร์ของ Matlab กับ Remip ของ Scipy.signal ตัวอย่างเช่นคำสั่งสองข้อความนี้เทียบเท่า:

% Matlab
firpm(10,[.2 .8],[1 1],'Hilbert')

# Python
from scipy.signal import remez

remez(11, [0.1, 0.4], [1], type='hilbert')