数字信号处理--FFT与蝶形算法
在数字信号处理中常常需要用到离散傅立叶变换(DFT),以获取信号的频域特征。尽管传统的DFT算法能够获取信号频域特征,但是算法计算量大,耗时长,不利于计算机实时对信号进行处理。因此至DFT被发现以来,在很长的一段时间内都不能被应用到实际的工程项目中,直到一种快速的离散傅立叶计算方法——FFT,被发现,离散傅立叶变换才在实际的工程中得到广泛应用。需要强调的是,FFT并不是一种新的频域特征获取方式,而是DFT的一种快速实现算法。本文就FFT的原理以及具体实现过程进行详尽讲解。 DFT计算公式 本文不加推导地直接给出DFT的计算公式: 其中x(n)表示输入的离散数字信号序列,WN为旋转因子,X(k)为输入序列x(n)对应的N个离散频率点的相对幅度。一般情况下,假设x(n)来自于低通采样,采样频率为fs,那么X(k)表示了从-fs/2率开始,频率间隔为fs/N,到fs/2-fs/N截至的N个频率点的相对幅度。因为DFT计算得到的一组离散频率幅度值实际上是在频率轴上从成周期变化的,即X(k+N)=X(k)。因此任意取连续的N个点均可以表示DFT的计算效果,负频率成分比较抽象,难于理解,根据X(k)的周期特性,于是我们又可以认为X(k)表示了从零频率开始,频率间隔为fs/N,到fs-fs/N截至的N个频率点的相对幅度。 N点DFT的计算量 根据(1)式给出的DFT计算公式