一尘不染

如何计算离散傅立叶变换?

algorithm

我一直在尝试寻找一些地方来帮助我更好地理解DFT及其计算方法,但无济于事。因此,我需要帮助了解DFT及其对复数的计算。

基本上,我只是在寻找有关如何计算DFT的示例,并解释了如何计算DFT,因为最后,我希望创建一种算法来计算它。


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2020-07-28

共1个答案

一尘不染

我假设一维DFT / IDFT …

所有DFT都使用以下公式:

DFT方程

  • X(k) 被转换的样本值(复杂域)
  • x(n) 是输入数据样本值(真实或复杂域)
  • N 是数据集中样本/值的数量

通常将整个事情乘以归一化常数c。如您所见,对于单个值,您需要进行N计算,因此对于所有样本而言,O(N^2)这很慢。

在这里我的真正的< - >复杂的领域DFT/IDFT在C++中,你还可以找到如何计算二维与一维变换,以及如何变换计算提示N-pointDCT,IDCT由N-pointDFT,IDFT那里。

快速算法

有一些快速算法可以将等式分别分解为 总和的* 奇数偶数
部分(给出总和),这也是每个单个值,但是这两个一半是相同的方程式,但需要不断调整。因此,可以直接从第一个算出一半。这导致每个值。如果您递归地应用它,那么您将获得单个值。所以整个事情变得很棒,但同时也增加了以下限制:
*2x N/2``O(N)``+/-``O(N/2)``O(log(N))``O(N.log(N))

所有DFFT需要输入数据集的大小等于2的幂!

因此可以递归拆分。零填充到2的最大幂的最接近值用于无效的数据集大小(在音频技术中,有时甚至是相移)。
复数

  • c = a + i*b
  • c 是复数
  • a 是它的真实部分(重新)
  • b 是它的虚部(Im)
  • i*i=-1 是假想单位

所以计算是这样的

加成:

c0+c1=(a0+i.b0)+(a1+i.b1)=(a0+a1)+i.(b0+b1)

乘法:

c0*c1=(a0+i.b0)*(a1+i.b1)
     =a0.a1+i.a0.b1+i.b0.a1+i.i.b0.b1
     =(a0.a1-b0.b1)+i.(a0.b1+b0.a1)

极性形式

a = r.cos(θ)
b = r.sin(θ)
r = sqrt(a.a + b.b)
θ = atan2(b,a)
a+i.b = r|θ

sqrt

sqrt(r|θ) = (+/-)sqrt(r)|(θ/2)
sqrt(r.(cos(θ)+i.sin(θ))) = (+/-)sqrt(r).(cos(θ/2)+i.sin(θ/2))

真实- >复杂转换:

complex = real+i.0
2020-07-28