FFT32 - 32ポイント高速フーリエ変換のC言語実装

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FFT32 - 32ポイント高速フーリエ変換のC言語実装

FFT32 - 32ポイント高速フーリエ変換のC言語実装

本リポジトリは、32ポイントの高速フーリエ変換（FFT）をC言語でシンプルかつ効率的に実装したライブラリです。複素数データ配列を対象としたradix-2アルゴリズムを採用し、組み込みDSPやリアルタイムスペクトル解析、教育用途に最適化されています。プラットフォームに依存しない純粋なCコードで記述されており、移植性と実行効率を兼ね備えたオープンソース実装です。

https://github.com/AvciDogukan/FFT32-C-Implementation-of-32-Point-Fast-Fourier-Transform

概要

FFT32は、32ポイントの高速フーリエ変換（FFT）をC言語で実装したシンプルかつ効率的なライブラリです。複素数の配列をインプレースで処理し、radix-2アルゴリズムに基づくFFTを実現しています。この実装は、DSP（デジタル信号処理）やリアルタイムのスペクトル解析、教育目的の学習ツールとして利用可能です。プラットフォーム非依存の標準Cコードで書かれているため、組み込み機器やさまざまな環境に容易に移植・統合できます。軽量で使いやすい設計も特徴の一つです。

GitHub

リポジトリの統計情報

  • スター数: 1
  • フォーク数: 0
  • ウォッチャー数: 1
  • コミット数: 2
  • ファイル数: 16
  • メインの言語: C

主な特徴

  • 標準Cで実装されており、プラットフォームに依存しない高い移植性
  • 複素数配列を対象とした32ポイントのradix-2 FFTをインプレースで高速演算
  • DSPやリアルタイム信号処理、教育用途に最適化
  • 軽量かつシンプルなコード構成で理解・改良が容易

技術的なポイント

本リポジトリのFFT32は、FFTアルゴリズムの中でも基本的かつ広く用いられるradix-2 FFTを基盤にしています。入力は複素数の配列で、32ポイントという固定長に特化しつつもパラメータ化により他のポイント数への拡張も視野に入れています。特徴的なのは、インプレース処理を行うことでメモリ消費を抑制し、組み込み環境での利用に適した設計がなされている点です。

FFTの計算は、時間領域の信号を周波数領域に変換するための重要な手法であり、DSP分野ではリアルタイム解析やフィルタリング、スペクトル解析などに欠かせません。FFT32はこの処理をC言語で汎用的かつ効率的に実装し、特に組み込みシステムにおけるリソース制約を考慮しています。アーキテクチャ依存の最適化を行わず標準Cで記述されているため、移植性が高く、小型マイコンからPC環境まで幅広く活用できます。

アルゴリズムの流れとしては、入力配列に対してビット逆順の並び替えを行い、その後段階的にバタフライ演算を繰り返すradix-2 FFTの典型的な手法を踏襲しています。内部では複素数の加減算および回転因子（ツイスター因子）の乗算が効率的に実装されており、計算量はO(N log N)に抑えられています。特に32ポイント固定に最適化されているため、定数計算やループ展開などで微細なパフォーマンスチューニングが可能です。

また、コードは教育的観点からも配慮されており、処理の流れが追いやすいシンプル設計です。これによりFFTを初めて学ぶ学生やエンジニアがアルゴリズムの理解を深める教材としても有用です。さらに、リアルタイム処理や組み込み用途においては、メモリ効率と処理速度の両立が求められるため、本実装はそのバランスに優れていると言えます。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

  • 28335_RAM_lnk.cmd: メモリリンクコマンドファイル（組み込み向け）
  • DSP2833x_ADC_cal.asm: ADCキャリブレーション用アセンブリコード
  • DSP2833x_Adc.c: ADC関連ドライバコード
  • DSP2833x_CodeStartBranch.asm: コード開始ポイントの設定
  • DSP2833x_CpuTimers.c: CPUタイマー管理コード

…他 11 ファイル

これらのファイルは組み込みシステム向けの周辺機能制御や初期化用コードを含み、FFTの動作を支えるハードウェアインターフェースも備えています。FFT本体の処理はC言語で記述されており、汎用的なDSPアプリケーションに組み込みやすい構造です。

まとめ

シンプルかつ効率的な32ポイントFFT実装で組み込みと教育に最適。

リポジトリ情報：