c - 从基础知识在 C/Matlab 中生成正弦波的麻烦

Question

我一直在编写一个基本的 C 程序来生成正弦波并将其写入 STDOUT，以便通过管道传输到滤波器中，我也将编写该程序，但我遇到了问题。

我能够生成听起来像是干净的正弦波，但频率不正确。当我听我生成的输出并与真实信号发生器的输出进行比较时，我的频率稍微太高了。

C 代码应生成原始 16 位带符号立体声 wav @ 44100Hz，频率作为参数传递给程序，或默认为 500Hz。

代码的 matlab 版本在这里，(对 Matlab 中的 1 索引进行了轻微修改，为什么 MATHWORKS 为什么!？)减去传递给 STDOUT 等，因为我知道工作正常

CHANNELS = 2; SAMPLING_RATE = 44100; NUM_SAMPLES = 512;

frequency = 1000;

%% BEGIN WHILE(1) LOOP HERE

output_buff = zeros(1,CHANNELS*NUM_SAMPLES);

for i = 1:2:CHANNELS*NUM_SAMPLES
    output_buff(i) = 30000 * sin(frequency * pi * (i-1)/NUM_SAMPLES);
    output_buff(i+1) = output_buff(i);
end

%% OUTPUT TO STDOUT AND REPEAT

我应该补充一点，这段代码在 while true 循环内运行(在 C 版本中)，生成完整的 output_buff 值，然后将缓冲区推送到 STDOUT。

我编写了一些进一步的测试代码来查看实际生成的内容，如下所示:

plot(1:CHANNELS*NUM_SAMPLES, output_buff)

output_buff = output_buff .* hanning(length(output_buff))';    
Y = fft(output_buff);    
Mag=abs(Y(1:length(output_buff)/2)).^2;    
[a,b]=max(Mag);    
% Result    
SAMPLING_RATE*b/length(output_buff)

当我运行这个脚本时，我可以看到最后生成的信号的频率实际上是 1.0767e+03Hz...关闭但没有雪茄...

我尝试调整一些参数，但我不知道出了什么问题，也不知道如何使生成的频率更准确。

C 代码本身就在我的 Linux 安装上，如果需要的话我可以明天添加。

Answer 1

您正在处理数字信号处理，这是一个复杂的领域，并且有一个 dsp stackexchange专门针对它的网站。我的建议是:

• 如果您想要输出完全您输入的内容，请选择生成采样率除以 2 的幂的频率，例如 44100/44 = 1002.272727... 在这种情况下，长度为 2 的幂的样本将完全适合您的 FFT 输入。

• 如果您想要更好的 FFT 结果，请尝试将样本数量增加到 4096 或 8192。因为采样率为 44,100Hz 时的 512 个样本意味着您有 512/44,100=~ 11.61毫秒的信号......所以这意味着你的正弦波数量不完整。 1000 Hz 的一个完整正弦波正好是 1 ms。周期数不完整可能会导致 FFT 产生近似误差。