Báo cáo luận văn tốt nghiệp đại học nghiên cứu thuật toán FFT và xây dựng ứng dụng phân tích phổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
=======***=======
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Đề tài
Đề tài
:
:
Nghiªn cøu thuËt to¸n FFT vµ x©y dùng øng dông
Nghiªn cøu thuËt to¸n FFT vµ x©y dùng øng dông
ph©n tÝch phæ tÝn hiÖu
ph©n tÝch phæ tÝn hiÖu


Gi¸o viªn h íng dÉn:
Gi¸o viªn h íng dÉn:
NỘI DUNG ĐỀ TÀI
•
1. Yêu cầu của đề tài
1. Yêu cầu của đề tài
•
2.
2.
Chức năng của đề tài
Chức năng của đề tài
•
3. Đánh giá kết quả
3. Đánh giá kết quả
•

4. Lời cảm ơn
4. Lời cảm ơn




-
-
Nghiên cứu thuật toán FFT.
Nghiên cứu thuật toán FFT.


- Yêu cầu phân tích cấu trúc file Wave.
- Yêu cầu phân tích cấu trúc file Wave.




- Nghiên cứu cơ bản về xử lý tín hiệu số.
- Nghiên cứu cơ bản về xử lý tín hiệu số.
- Xây dựng ứng dụng phân tích phổ tín hiệu
- Xây dựng ứng dụng phân tích phổ tín hiệu
file Wave và mô phỏng dưới nhiều chế độ khác
file Wave và mô phỏng dưới nhiều chế độ khác
nhau.
nhau.
YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
Tổng quan về FT,DTFT/DSFT,DFS,DFT và FFT
•
(FT):

(FT):
Fourier Transform
Fourier Transform


•
(FS):
(FS):
Fourier Series
Fourier Series
•
(DTFS/DSFT):
(DTFS/DSFT):
Discrete Time
Discrete Time
Space Fourier Transform
Space Fourier Transform
∫
∞
∞−
Ω−
=Ω dtetxX
tj
)()(
∫
∞
∞−
Ω
ΩΩ= deXtx
tj

)(
2
1
)(
π
)(tx
)(ΩX
∫
−
Ω−
=
2/
2/
0
)(
1
T
T
tjm
m
dtetx
T
X
∑
∞
−∞=
Ω
=
m
tjm

m
eXtx
0
)(
T
π
2
0
=Ω
)(tx
m
X
∫
−
=
π
π
ω
ωω
π
deXnx
nj
)(
2
1
)(
∑
∞
−∞=
−

=
n
nj
enxX
ω
ω
)()(
)(nx
)(
ω
X
(Tuần hoàn/liên
tục)
(Tuần hoàn/liên
tục)
(Rời rạc)
(Rời rạc)
(Liên tục)(Liên tục)
Tổng quan về FT,DTFT/DSFT,DFS,DFT và FFT
•
(DFS):
(DFS):
(Discrete ,
(Discrete ,
Fourier Series)
Fourier Series)
•
(DFT):
(DFT):
(Discrete Fourier Transform)

(Discrete Fourier Transform)
∑
−
=
=
1
0
/2
~
1
)(
~
N
m
Nmnj
m
eX
N
nx
π
∑
−
=
−
=
1
0
/2
)(
~

~
N
n
Nnmj
m
enxX
π
)(
~
nx
m
X
~
(Rời rạc,tuần
hoàn)
(Rời rạc,tuần
hoàn)
∑
−
=
−
=
1
0
/2
)()(
N
n
Nnmj
enxmX

π
∑
−
=
=
1
0
/2
)(
1
)(
N
m
Nmnj
emX
N
nx
π
)(nx
)(mX
(Rời rạc,hữu
hạn)
(Rời rạc,hữu
hạn)
Biến đổi FFT tổng quát
•
Các phương pháp hiệu quả dựa trên việc phân tích DFT_N điểm thành các DFT có kích thước nhỏ
Các phương pháp hiệu quả dựa trên việc phân tích DFT_N điểm thành các DFT có kích thước nhỏ
hơn được gọi là các thuật toán FFT.
hơn được gọi là các thuật toán FFT.

•
N=LM
N=LM
•
Phân bố theo hàng:n=Ml+m
Phân bố theo hàng:n=Ml+m
•


•
Phân bố theo cột:n=l+mL
Phân bố theo cột:n=l+mL
Số lượng phép nhân giảm:
Số lượng phép nhân giảm:
N
N
2
2




N(M+L-2)
N(M+L-2)
•


Số lượng phép cộng giảm:
Số lượng phép cộng giảm:
N(N - 1)

N(N - 1)




N(M+L-2)
N(M+L-2)
Biến đổi Fourier cơ số 2
•
N = r
N = r
v
v




M=N/2,L=2
M=N/2,L=2
.
.
-
-
Sử dụng các tính chất của DFT và hệ số pha
Sử dụng các tính chất của DFT và hệ số pha







Chia thành hai dãy N/4 điểm.
Chia thành hai dãy N/4 điểm.
Biến đổi Fourier cơ số 2
Biến đổi FFT cơ số 2
Thuật toán FFT
- Wave file là một định dạng của Microsoft được sử dụng để lưu trữ các
- Wave file là một định dạng của Microsoft được sử dụng để lưu trữ các
file Multimedia.
file Multimedia.
- File Wave là tập tin chứa các dữ liệu của mẫu âm thanh đã được số
- File Wave là tập tin chứa các dữ liệu của mẫu âm thanh đã được số
hóa.
hóa.
- Cấu trúc của file Wave thuộc vào lớp file được sử dụng bởi các hàm
- Cấu trúc của file Wave thuộc vào lớp file được sử dụng bởi các hàm
Multimedia của Windows.
Multimedia của Windows.
- File Wave được lưu trên bộ nhớ hay tập tin
- File Wave được lưu trên bộ nhớ hay tập tin
.Wav.
.Wav.


Cấu trúc file Wave
Cấu trúc file Wave
Typedef struct waveformat_tag
Typedef struct waveformat_tag
•
{

{
•
WORD
WORD
wFormatTag;
wFormatTag;
•
WORD
WORD
nChannels;
nChannels;
•
DWORD
DWORD
nSamplesPerSec;
nSamplesPerSec;
•
DWORD
DWORD
nAvgBytesPerSec;
nAvgBytesPerSec;
•
WORD
WORD
nBlockAlign;
nBlockAlign;
•
} WAVEFORMAT;
} WAVEFORMAT;
Cấu trúc file Wave

* subchunk “fmt”:
* subchunk “data”:
Ví dụ minh họa:
•
52 49 46 46 24 08 00 00 57 41 56 45 66 6d 74 20 10 00 00 00 01 00 02 00
52 49 46 46 24 08 00 00 57 41 56 45 66 6d 74 20 10 00 00 00 01 00 02 00
•
22 56 00 00 88 58 01 00 04 00 10 00 64 61 74 61 00 08 00 00 00 00 00 00
22 56 00 00 88 58 01 00 04 00 10 00 64 61 74 61 00 08 00 00 00 00 00 00
•
24 17 1e f3 3c 13 3c 14 16 f9 18 f9 34 e7 23 a6 3c f2 24 f2 11 ce 1a 0d
24 17 1e f3 3c 13 3c 14 16 f9 18 f9 34 e7 23 a6 3c f2 24 f2 11 ce 1a 0d
Thiết kế chương trình
•
Sơ đồ khối
•
Giao diện chương trình
Giao diện chương trình
Sơ đồ khối
Giao diện chương trình
Giao diện chương trình
CHỨC NĂNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH
•
Chế độ EQ
Chế độ EQ
•
Quang phổ.
Quang phổ.
•
Đỉnh cao.

Đỉnh cao.
•
Vi mạch EQ
Vi mạch EQ
•
Máy vẽ sóng
Máy vẽ sóng
•
Điểm ảnh.
Điểm ảnh.
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỂ TÀI
1.
1.
Ưu điểm
Ưu điểm

Chương trình thực hiện trong khoảng thời gian quy
Chương trình thực hiện trong khoảng thời gian quy
định.
định.

Các chức năng của chương trình tương đối hoàn
Các chức năng của chương trình tương đối hoàn
chỉnh.
chỉnh.

Có cơ sở dữ liệu bám sát thực tế -
Có cơ sở dữ liệu bám sát thực tế -
File Wave
File Wave

.
.
2.
2.
Nhược điểm
Nhược điểm

Chưa đưa ra được chính xác tần suất phổ cũng như
Chưa đưa ra được chính xác tần suất phổ cũng như
biên độ của tín hiệu trên biểu đồ.
biên độ của tín hiệu trên biểu đồ.

Chưa kiểm soát được độ chính xác của quá trình
Chưa kiểm soát được độ chính xác của quá trình
phân tích phổ tín hiệu.
phân tích phổ tín hiệu.
LỜI CẢM ƠN


Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
trong hội đồng, các vị đại biểu cùng toàn
trong hội đồng, các vị đại biểu cùng toàn
thể các bạn đã theo dõi phần trình bày của
thể các bạn đã theo dõi phần trình bày của
em.
em.


Kính mong các thầy cô, các vị đại biểu

Kính mong các thầy cô, các vị đại biểu
cùng toàn thể các bạn đóng góp ý kiến để
cùng toàn thể các bạn đóng góp ý kiến để
chương trình được hoàn thiện hơn.
chương trình được hoàn thiện hơn.


Xin chân trọng cảm ơn !
Xin chân trọng cảm ơn !