Visual C# (C_sharp)の数学ライブラリ Math.NET Numericsを使う(3) 高速フーリエ変換(FFT)を実行する。FourierOptionsにMatlabとNumerical Recipesがあるのが意外。
さて、前回、前々回はMath.NET numericsを使って
Visual C# (C_sharp)の数学ライブラリ Math.NET Numericsを使う(1) 複素行列を定義して一次方程式や逆行列、行列式などを計算する。
Visual C# (C_sharp)の数学ライブラリ Math.NET Numericsを使う(2) 補間を行う(Interpolate) リニア、3次スプライン、有理関数などいろいろ使える。
をやってみた。今回はフーリエ変換。
https://numerics.mathdotnet.com/api/MathNet.Numerics.IntegralTransforms/Fourier.htm
ちょっと面白いのはオプションで、
FourierOptions Matlab
FourierOptions NumericalRecipes
MatlabはいいとしてNumerical Recipesって本当に変なFFTの定義していて、ただそれを私もExcel VBAに移植して使っていたりするので実はおなじみ。まあ普通の人はMatlab定義を使えばいいと思います。Numpyとも同じだし。
例題もNumpyからとってこよう。
https://numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.fft.fft.html
結果はこんな感じで、
ソースコードはこんなの。
ソースはテキストでも書いておこう。
public partial class Form1 : Form
{
public Form1()
{
InitializeComponent();
// 初期化
chart1.Series.Clear();
chart1.Titles.Clear();
chart1.Legends.Clear();
chart1.ChartAreas.Clear();
}
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
Title title = new Title("FFT", Docking.Top);
chart1.Titles.Add(title);
Legend legend = new Legend();
chart1.Legends.Add(legend);
Series series1 = new Series();
series1.ChartType = SeriesChartType.Line;
series1.BorderWidth = 1;
series1.LegendText = "Real part";
chart1.Series.Add(series1);
Series series2 = new Series();
series2.ChartType = SeriesChartType.Line;
series2.BorderWidth = 1;
series2.LegendText = "Imaginary part";
chart1.Series.Add(series2);
chart1.ChartAreas.Add("");
Axis axisX = new Axis();
axisX.Title = "X軸";
//axisX.Minimum = 0;
//axisX.Maximum = 7;
//axisX.Interval = 0.5;
chart1.ChartAreas[0].AxisX = axisX;
Axis axisY = new Axis();
axisY.Title = "Y軸";
//axisY.Minimum = -1;
//axisY.Maximum = 1;
//axisY.Interval = 0.2;
chart1.ChartAreas[0].AxisY = axisY;
double[] t = new double[256];
Complex[] y = new Complex[256];
Complex imag = Complex.ImaginaryOne;
for (int i = 0; i < t.Length; i++)
{
t[i] = Convert.ToDouble(i);
y[i] = Math.Sin(t[i]);
}
Fourier.Forward(y, FourierOptions.Matlab);
double[] freq = Fourier.FrequencyScale(256, 1.0);
for (int i = 0; i < freq.Length; i++)
{
series1.Points.AddXY(freq[i], y[i].Real);
series2.Points.AddXY(freq[i], y[i].Imaginary);
}
}
}
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