数字滤波器算法

Question

我刚刚在维基百科上找到了一个fir算法

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_filter

// if the size of NB_COEF = 2^n use a bit mask instead of the modulo (%)
// %=NB_COEF => &=(NB_COEF-1)
// pipe is a circular buffer

#define NB_COEF 16  // numbers of coefficients of the filter
double x_buffer[NB_COEF]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
double coef[NB_COEF]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
int ptr_x_buffer=0;

double FiltreFIR(double x)
// x: Signal d'entrée
// y: Signal de sortie
{
  int n, y=0;
  x_buffer[ptr_x_buffer++] = x;
  ptr_x_buffer %= NB_COEF;

  for( n = (NB_COEF-1) ; n >= 0 ; n-- )
  {
    y += coef[n] * x_buffer[ptr_x_buffer++];
    ptr_x_buffer %= NB_COEF;
  }
  return(y);
}

-任何人都可以告诉我为什么我们需要不断地执行这个表达式

ptr_x_buffer%= NB_COEFF.

因为对我来说这意味着变量 ptr_x_buffer 总是取值 0 ？！ 在我看来这与逻辑相去甚远？！

有人可以向我解释关于位掩码和模数的第一条评论吗？

先感谢您 :)

Answer 1

它用于确保 ptr_x_buffer 始终是用作循环缓冲区的 x_buffer 数组内的有效索引。每当 ptr_x_buffer 溢出数组大小时，它就会重置为 0。

ptr_x_buffer 会随着函数的每次调用以及 x_buffer[ptr_x_buffer++] 中循环的每次迭代而递增。

您还可以将行 ptr_x_buffer %= NB_COEF; 替换为：

 if( ptr_x_buffer == NB_COEF )
     ptr_x_buffer = 0;

或者，如果您确定 NB_COEF 是 2 的幂，则可以使用位掩码屏蔽它们（如果是）评论中已说明：ptr_x_buffer &= NB_COEF-1;。

Answer 2

很简单，x_buffer 是一个循环缓冲区； ptr_x_buffer 指向缓冲区中的当前位置：

• ptr_x_buffer++ 递增 ptr_x_buffer；
• ptr_x_buffer %= NB_COEF 一旦达到 NB_COEF，就会将 ptr_x_buffer 重置为零。

该评论建议针对 NB_COEF 的某些值修改代码。无论是谁写下这条评论，似乎都认为建议的修改是性能的改进。然而，这一改变是否会带来更好的性能是非常值得怀疑的，因此，可以忽略该评论。

Answer 3

表达式 ptr_x_buffer%=NB_COEFF 表示 ptr_x_buffer 以 NB_COEFF 为模进行重置。因此它不是“始终为 0”，而是除以 16 的模数。因此可以保证数组访问 x_buffer[ptr_x_buffer] 始终位于范围 0..NB_COEFF- 1..

对于 2 的幂，模运算可以用按位和掩码 2^n-1（或 N-1）替换，其中 n 是模数的 log2。