Karinto/WindowFunction.cs

   1 /*\r
   2  *      Karinto Library Project\r
   3  *\r
   4  *      This software is distributed under a zlib-style license.\r
   5  *      See license.txt for more information.\r
   6  */\r
   7 \r
   8 using System;\r
   9 using System.Collections.Generic;\r
  10 using System.Text;\r
  11 \r
  12 namespace Karinto\r
  13 {\r
  14     public class WindowFunction\r
  15     {\r
  16         #region type definitions\r
  17 \r
  18         public enum FunctionType\r
  19         {\r
  20             UserDefined = -1,\r
  21             Unknown = 0,\r
  22             BartlettHann,\r
  23             Blackman,\r
  24             BlackmanNuttall,\r
  25             FlatTop,\r
  26             Gaussian,\r
  27             Hamming,\r
  28             Hann,\r
  29             Kaiser,\r
  30             Lanczos,\r
  31             Nuttall,\r
  32             Rectangular,\r
  33             Triangular,\r
  34         }\r
  35         public delegate double Function(double x);\r
  36 \r
  37         #endregion\r
  38 \r
  39         #region private or protected fields\r
  40 \r
  41         private Function function;\r
  42         private static Function[] library;\r
  43         private double parameter;\r
  44 \r
  45         #endregion\r
  46 \r
  47         #region constructors\r
  48 \r
  49         static WindowFunction()\r
  50         {\r
  51             library = new Function[]{\r
  52                 null/*Unknown*/,\r
  53                 BartlettHann,\r
  54                 Blackman,\r
  55                 BlackmanNuttall,\r
  56                 FlatTop,\r
  57                 null/*Gaussian*/,\r
  58                 Hamming,\r
  59                 Hann,\r
  60                 null/*Kaiser*/,\r
  61                 null/*Lanczos*/,\r
  62                 Nuttall,\r
  63                 Rectangular,\r
  64                 Triangular,\r
  65             };\r
  66 \r
  67         }\r
  68 \r
  69         public WindowFunction(FunctionType type)\r
  70             : this(type, null)\r
  71         {\r
  72         }\r
  73 \r
  74         public WindowFunction(FunctionType type, Range range)\r
  75         {\r
  76             Type = type;\r
  77             Range = range;\r
  78             switch (type)\r
  79             {\r
  80                 case FunctionType.Gaussian:\r
  81                     function = Gaussian;\r
  82                     parameter = 0.4;\r
  83                     break;\r
  84                 case FunctionType.Kaiser:\r
  85                     function = Kaiser;\r
  86                     parameter = 2.0;\r
  87                     break;\r
  88                 case FunctionType.Lanczos:\r
  89                     function = Lanczos;\r
  90                     parameter = 1.0;\r
  91                     break;\r
  92                 default:\r
  93                     function = library[(int)type];\r
  94                     break;\r
  95             }\r
  96         }\r
  97 \r
  98         public WindowFunction(FunctionType type, double parameter)\r
  99             : this(type, parameter, null)\r
 100         {\r
 101         }\r
 102 \r
 103         public WindowFunction(FunctionType type, double parameter, Range range)\r
 104         {\r
 105             Type = type;\r
 106             Range = range;\r
 107             this.parameter = parameter;\r
 108             switch (type)\r
 109             {\r
 110                 case FunctionType.Gaussian:\r
 111                     function = Gaussian;\r
 112                     break;\r
 113                 case FunctionType.Kaiser:\r
 114                     function = Kaiser;\r
 115                     break;\r
 116                 case FunctionType.Lanczos:\r
 117                     function = Lanczos;\r
 118                     break;\r
 119                 default:\r
 120                     function = library[(int)type];\r
 121                     break;\r
 122             }\r
 123         }\r
 124 \r
 125         public WindowFunction(Function function)\r
 126             : this(function, null)\r
 127         {\r
 128         }\r
 129 \r
 130         public WindowFunction(Function function, Range range)\r
 131         {\r
 132             Range = range;\r
 133             Type = FunctionType.UserDefined;\r
 134             this.function = function;\r
 135         }\r
 136 \r
 137         #endregion\r
 138 \r
 139         #region properties\r
 140 \r
 141         public FunctionType Type\r
 142         {\r
 143             get;\r
 144             private set;\r
 145         }\r
 146 \r
 147         public Range Range\r
 148         {\r
 149             get;\r
 150             set;\r
 151         }\r
 152 \r
 153         #endregion\r
 154 \r
 155         #region public methods\r
 156 \r
 157         public double[] ApplyTo(double[] target)\r
 158         {\r
 159             if (!(Range.First is int)) throw new Exception();\r
 160 \r
 161             int n = (int)Range.Last - (int)Range.First;\r
 162             double[] series = new double[n + (Range.ExcludesEnd ? 0 : 1)];\r
 163 \r
 164             double scale = 1.0 / n;\r
 165             int i = 0;\r
 166             foreach (int x in Range)\r
 167             {\r
 168                 series[i] = target[x] * function(scale * i);\r
 169                 i++;\r
 170             }\r
 171             return series;\r
 172         }\r
 173         #endregion\r
 174 \r
 175         #region private methods\r
 176 \r
 177         private static double BartlettHann(double x)\r
 178         {\r
 179             throw new NotImplementedException();\r
 180         }\r
 181 \r
 182         private static double Blackman(double x)\r
 183         {\r
 184             throw new NotImplementedException();\r
 185         }\r
 186 \r
 187         private static double BlackmanNuttall(double x)\r
 188         {\r
 189             throw new NotImplementedException();\r
 190         }\r
 191 \r
 192         private static double FlatTop(double x)\r
 193         {\r
 194             const double a0 = 1.0;\r
 195             const double a1 = 1.93;\r
 196             const double a2 = 1.29;\r
 197             const double a3 = 0.388;\r
 198             const double a4 = 0.032;\r
 199             double theta = 2.0 * Math.PI * x;\r
 200             return a0 - a1 * Cos2Pi(x) + a2 * Cos2Pi(x + x) -\r
 201                                 a3 * Cos2Pi(3.0 * x) + a4 * Cos2Pi(4.0 * x);\r
 202         }\r
 203 \r
 204         private double Gaussian(double x)\r
 205         {\r
 206             double r = (x - 0.5) / parameter;\r
 207             return Math.Exp(-r * r);\r
 208         }\r
 209 \r
 210         private static double Hamming(double x)\r
 211         {\r
 212             return 0.54 - 0.46 * Cos2Pi(x);\r
 213         }\r
 214 \r
 215         private static double Hann(double x)\r
 216         {\r
 217             return 0.5 - 0.5 * Cos2Pi(x);\r
 218         }\r
 219 \r
 220         private double Kaiser(double x)\r
 221         {\r
 222             throw new NotImplementedException();\r
 223         }\r
 224 \r
 225         private double Lanczos(double x)\r
 226         {\r
 227             throw new NotImplementedException();\r
 228         }\r
 229 \r
 230         private static double Nuttall(double x)\r
 231         {\r
 232             throw new NotImplementedException();\r
 233         }\r
 234 \r
 235         private static double Rectangular(double x)\r
 236         {\r
 237             return 1.0;\r
 238         }\r
 239 \r
 240         private static double Triangular(double x)\r
 241         {\r
 242             return (x < 0.5) ? x + x : 2.0 - x - x;\r
 243         }\r
 244 \r
 245         private static double Cos2Pi(double x)\r
 246         {\r
 247             return Math.Cos(2.0 * Math.PI * x);\r
 248         }\r
 249 \r
 250         #endregion\r
 251     }\r
 252 }\r