信号处理模块 - Signal Processing Module

窗函数 - Windowing

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing 命名空间包含多种窗函数的计算和应用类，包括 WindowApplier、WindowBuilder 和 WindowBuilderExtensions。WindowApplier 类提供了多种窗函数的计算方法，如矩形窗、三角窗、汉明窗、布莱克曼窗、汉宁窗、高斯窗、凯撒窗、凯撒-贝塞尔派生窗、巴特利特-汉宁窗、兰索斯窗、幂正弦窗、平顶窗、升降窗和布莱克曼-哈里斯窗。WindowBuilder 类提供了生成各种类型窗函数系数的方法。WindowBuilderExtensions 类提供了应用窗函数到信号和样本数组的扩展方法。这些类和方法提供了丰富的窗函数计算和应用功能，适用于各种信号处理需求。

WindowType 枚举（位于本命名空间）列出了可用的窗函数类型，供 WindowBuilder.OfType 及各 ApplyWindow 重载使用：Rectangular、Triangular、Hamming、HammingPeriodic、Blackman、BlackmanPeriodic、Hann、HannPeriodic、Gaussian、Kaiser、Kbd、BartlettHann、Lanczos、PowerOfSine、Flattop、Liftering、BlackmanHarris。

以下类型均位于命名空间：Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing

📒目录

🔖 Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowApplier 类
🔖 Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilder 类
🔖 Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilderExtensions 类

以下类型均位于 Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing 命名空间。

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowApplier 类

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowApplier 提供了多种窗函数的计算方法。

方法

1. Rectangular

public static void Rectangular(Span<ComplexFp32> values)
- 计算矩形窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

2. Triangular

public static void Triangular(Span<ComplexFp32> values)
- 计算三角窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

3. Hamming

public static void Hamming(Span<ComplexFp32> values)
- 计算汉明窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

4. Blackman

public static void Blackman(Span<ComplexFp32> values)
- 计算布莱克曼窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

5. Hann

public static void Hann(Span<ComplexFp32> values)
- 计算汉宁窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

6. Gaussian

public static void Gaussian(Span<ComplexFp32> values)
- 计算高斯窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

7. Kaiser

public static void Kaiser(Span<ComplexFp32> values, float alpha = 12f)
- 计算凯撒窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。
  - alpha: Alpha 参数。

8. Kbd

public static void Kbd(Span<ComplexFp32> values, float alpha = 4f)
- 计算凯撒-贝塞尔派生窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。
  - alpha: Alpha 参数。

9. Bartlett_Hann

public static void Bartlett_Hann(Span<ComplexFp32> values)
- 计算巴特利特-汉宁窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

10. Lanczos

public static void Lanczos(Span<ComplexFp32> values)
- 计算兰索斯窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

11. PowerOfSine

public static void PowerOfSine(Span<ComplexFp32> values, float alpha = 1.5f)
- 计算幂正弦窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。
  - alpha: Alpha 参数。

12. Flattop

public static void Flattop(Span<ComplexFp32> values)
- 计算平顶窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

13. Liftering

public static void Liftering(Span<ComplexFp32> values, int l = 22)
- 计算升降窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。
  - l: L 参数。

14. Blackman_Harris

public static void Blackman_Harris(Span<ComplexFp32> values)
- 计算布莱克曼-哈里斯窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。

15. Apply

public static void Apply(Span<ComplexFp32> values, WindowType windowType)
- 应用指定的窗函数。
- 参数:
  - values: 输入数据。
  - windowType: 窗函数类型。

代码示例

以下是一个使用 WindowApplier 类中多个方法的示例，并在示例中加入了注释：

using System;
using Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing;
using Vorcyc.Mathematics.Numerics;

public class WindowApplierExample
{
    public static void Main()
    {
        // 定义输入数据
        var values = new ComplexFp32[] { new ComplexFp32(1.0f, 0.0f), new ComplexFp32(2.0f, 0.0f), new ComplexFp32(3.0f, 0.0f), new ComplexFp32(4.0f, 0.0f), new ComplexFp32(5.0f, 0.0f), new ComplexFp32(6.0f, 0.0f), new ComplexFp32(7.0f, 0.0f), new ComplexFp32(8.0f, 0.0f) };

        // 应用三角窗函数
        WindowApplier.Triangular(values);
        Console.WriteLine("Triangular Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用汉明窗函数
        WindowApplier.Hamming(values);
        Console.WriteLine("Hamming Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用布莱克曼窗函数
        WindowApplier.Blackman(values);
        Console.WriteLine("Blackman Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用汉宁窗函数
        WindowApplier.Hann(values);
        Console.WriteLine("Hann Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用高斯窗函数
        WindowApplier.Gaussian(values);
        Console.WriteLine("Gaussian Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用凯撒窗函数
        WindowApplier.Kaiser(values);
        Console.WriteLine("Kaiser Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用凯撒-贝塞尔派生窗函数
        WindowApplier.Kbd(values);
        Console.WriteLine("Kbd Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用巴特利特-汉宁窗函数
        WindowApplier.Bartlett_Hann(values);
        Console.WriteLine("Bartlett-Hann Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用兰索斯窗函数
        WindowApplier.Lanczos(values);
        Console.WriteLine("Lanczos Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用幂正弦窗函数
        WindowApplier.PowerOfSine(values);
        Console.WriteLine("PowerOfSine Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用平顶窗函数
        WindowApplier.Flattop(values);
        Console.WriteLine("Flattop Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用升降窗函数
        WindowApplier.Liftering(values);
        Console.WriteLine("Liftering Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 应用布莱克曼-哈里斯窗函数
        WindowApplier.Blackman_Harris(values);
        Console.WriteLine("Blackman-Harris Window:");

        foreach (var value in values)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }
    }
}

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilder 类

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilder 提供了生成各种类型窗函数系数的方法。

方法

1. OfType

public static float[] OfType(WindowType type, int length, params object[] parameters)
- 生成给定类型和长度的窗函数系数。
- 参数:
  - type: 窗函数类型。
  - length: 窗函数长度。
  - parameters: 其他可选参数。
- 返回值: 窗函数系数数组。

2. Rectangular

public static float[] Rectangular(int length)
- 生成给定长度的矩形窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

3. Triangular

public static float[] Triangular(int length)
- 生成给定长度的三角窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

4. Hamming

public static float[] Hamming(int length)
- 生成给定长度的汉明窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

5. Blackman

public static float[] Blackman(int length)
- 生成给定长度的布莱克曼窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

6. Hann

public static float[] Hann(int length)
- 生成给定长度的汉宁窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

7. Gaussian

public static float[] Gaussian(int length)
- 生成给定长度的高斯窗函数。任意长度（包括偶数长度）下窗函数都严格对称；长度为 1 时返回 [1]。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

8. Kaiser

public static float[] Kaiser(int length, double alpha = 12.0)
- 生成给定长度和 alpha 参数的凯撒窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
  - alpha: Alpha 参数。
- 返回值: 窗函数系数数组。

9. Kbd

public static float[] Kbd(int length, double alpha = 4.0)
- 生成给定长度和 alpha 参数的凯撒-贝塞尔派生窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
  - alpha: Alpha 参数。
- 返回值: 窗函数系数数组。

10. BartlettHann

public static float[] BartlettHann(int length)
- 生成给定长度的巴特利特-汉宁窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

11. Lanczos

public static float[] Lanczos(int length)
- 生成给定长度的兰索斯窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

12. PowerOfSine

public static float[] PowerOfSine(int length, double alpha = 1.5)
- 生成给定长度和 alpha 参数的幂正弦窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
  - alpha: Alpha 参数。
- 返回值: 窗函数系数数组。

13. Flattop

public static float[] Flattop(int length)
- 生成给定长度的平顶窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

14. Liftering

public static float[] Liftering(int length, int l = 22)
- 生成给定长度和 l 参数的升降窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
  - l: L 参数。
- 返回值: 窗函数系数数组。

15. Blackman_Harris

public static float[] Blackman_Harris(int length)
- 生成给定长度的布莱克曼-哈里斯窗函数。
- 参数:
  - length: 窗函数长度。
- 返回值: 窗函数系数数组。

代码示例

以下是一个使用 WindowBuilder 类中多个方法的示例，并在示例中加入了注释：

using System;
using Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing;

public class WindowBuilderExample
{
    public static void Main()
    {
        // 定义窗函数长度
        int length = 8;

        // 生成三角窗函数系数
        var triangular = WindowBuilder.Triangular(length);
        Console.WriteLine("Triangular Window:");

        foreach (var value in triangular)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成汉明窗函数系数
        var hamming = WindowBuilder.Hamming(length);
        Console.WriteLine("Hamming Window:");

        foreach (var value in hamming)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成布莱克曼窗函数系数
        var blackman = WindowBuilder.Blackman(length);
        Console.WriteLine("Blackman Window:");

        foreach (var value in blackman)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成汉宁窗函数系数
        var hann = WindowBuilder.Hann(length);
        Console.WriteLine("Hann Window:");

        foreach (var value in hann)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成高斯窗函数系数
        var gaussian = WindowBuilder.Gaussian(length);
        Console.WriteLine("Gaussian Window:");

        foreach (var value in gaussian)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成凯撒窗函数系数
        var kaiser = WindowBuilder.Kaiser(length);
        Console.WriteLine("Kaiser Window:");

        foreach (var value in kaiser)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成凯撒-贝塞尔派生窗函数系数
        var kbd = WindowBuilder.Kbd(length);
        Console.WriteLine("Kbd Window:");

        foreach (var value in kbd)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成巴特利特-汉宁窗函数系数
        var bartlettHann = WindowBuilder.BartlettHann(length);
        Console.WriteLine("Bartlett-Hann Window:");

        foreach (var value in bartlettHann)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成兰索斯窗函数系数
        var lanczos = WindowBuilder.Lanczos(length);
        Console.WriteLine("Lanczos Window:");

        foreach (var value in lanczos)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成幂正弦窗函数系数
        var powerOfSine = WindowBuilder.PowerOfSine(length);
        Console.WriteLine("PowerOfSine Window:");

        foreach (var value in powerOfSine)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成平顶窗函数系数
        var flattop = WindowBuilder.Flattop(length);
        Console.WriteLine("Flattop Window:");

        foreach (var value in flattop)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成升降窗函数系数
        var liftering = WindowBuilder.Liftering(length);
        Console.WriteLine("Liftering Window:");

        foreach (var value in liftering)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }

        // 生成布莱克曼-哈里斯窗函数系数
        var blackmanHarris = WindowBuilder.Blackman_Harris(length);
        Console.WriteLine("Blackman-Harris Window:");

        foreach (var value in blackmanHarris)
        {
            Console.WriteLine(value);
        }
    }
}

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilderExtensions 类

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilderExtensions 提供了应用窗函数到信号和样本数组的扩展方法。

方法

1. ApplyWindow (float[])

public static void ApplyWindow(this float[] samples, float[] windowSamples)
- 将窗函数应用到样本数组。
- 参数:
  - samples: 样本数组。
  - windowSamples: 窗函数系数。

2. ApplyWindow (double[])

public static void ApplyWindow(this double[] samples, double[] windowSamples)
- 将窗函数应用到样本数组。
- 参数:
  - samples: 样本数组。
  - windowSamples: 窗函数系数。

3. ApplyWindow (Signal)

public static void ApplyWindow(this Signal signal, float[] windowSamples)
- 将窗函数应用到信号。
- 参数:
  - signal: 信号。
  - windowSamples: 窗函数系数。

4. ApplyWindow (float[], WindowType)

public static void ApplyWindow(this float[] samples, WindowType window, params object[] parameters)
- 将指定类型的窗函数应用到样本数组。
- 参数:
  - samples: 样本数组。
  - window: 窗函数类型。
  - parameters: 窗函数参数。

5. ApplyWindow (double[], WindowType)

public static void ApplyWindow(this double[] samples, WindowType window, params object[] parameters)
- 将指定类型的窗函数应用到样本数组。
- 参数:
  - samples: 样本数组。
  - window: 窗函数类型。
  - parameters: 窗函数参数。

6. ApplyWindow (Signal, WindowType)

public static void ApplyWindow(this Signal signal, WindowType window, params object[] parameters)
- 将指定类型的窗函数应用到信号。
- 参数:
  - signal: 信号。
  - window: 窗函数类型。
  - parameters: 窗函数参数。

7. ApplyWindow (Span)

public static void ApplyWindow(this Span<float> samples, float[] windowSamples)
- 将窗函数就地应用到样本跨度。
- 参数:
  - samples: 样本跨度。
  - windowSamples: 窗函数系数。

代码示例

以下是一个使用 WindowBuilderExtensions 类中多个方法的示例，并在示例中加入了注释：

using System;
using Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing;
using Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Signals;
public class WindowBuilderExtensionsExample
{
    public static void Main()
    {
        // 定义样本数组
        var samples = new float[] { 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f };

        // 定义窗函数系数
        var windowSamples = WindowBuilder.Hamming(samples.Length);

        // 将窗函数应用到样本数组
        samples.ApplyWindow(windowSamples);
        Console.WriteLine("Samples after applying Hamming window:");

        foreach (var sample in samples)
        {
            Console.WriteLine(sample);
        }

        // 使用指定类型的窗函数应用到样本数组
        samples.ApplyWindow(WindowType.Blackman);
        Console.WriteLine("Samples after applying Blackman window:");

        foreach (var sample in samples)
        {
            Console.WriteLine(sample);
        }

        // 定义信号
        var signal = Signal.FromCopy(samples, 8000f);

        // 将窗函数应用到信号
        signal.ApplyWindow(windowSamples);
        Console.WriteLine("Signal after applying Hamming window:");

        foreach (var sample in signal.Samples)
        {
            Console.WriteLine(sample);
        }

        // 使用指定类型的窗函数应用到信号
        signal.ApplyWindow(WindowType.Blackman);
        Console.WriteLine("Signal after applying Blackman window:");

        foreach (var sample in signal.Samples)
        {
            Console.WriteLine(sample);
        }
    }
}

Module_SignalProcessing_Windowing_zh - vorcyc/Vorcyc.Mathematics GitHub Wiki

信号处理模块 - Signal Processing Module

窗函数 - Windowing

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowApplier 类

方法

1. Rectangular

2. Triangular

3. Hamming

4. Blackman

5. Hann

6. Gaussian

7. Kaiser

8. Kbd

9. Bartlett_Hann

10. Lanczos

11. PowerOfSine

12. Flattop

13. Liftering

14. Blackman_Harris

15. Apply

代码示例

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilder 类

方法

1. OfType

2. Rectangular

3. Triangular

4. Hamming

5. Blackman

6. Hann

7. Gaussian

8. Kaiser

9. Kbd

10. BartlettHann

11. Lanczos

12. PowerOfSine

13. Flattop

14. Liftering

15. Blackman_Harris

代码示例

Vorcyc.Mathematics.SignalProcessing.Windowing.WindowBuilderExtensions 类

方法

1. ApplyWindow (float[])

2. ApplyWindow (double[])

3. ApplyWindow (Signal)

4. ApplyWindow (float[], WindowType)

5. ApplyWindow (double[], WindowType)

6. ApplyWindow (Signal, WindowType)

7. ApplyWindow (Span)

代码示例

⚠️ **GitHub.com Fallback** ⚠️

⚠️ GitHub.com Fallback ⚠️