/// <summary>
/// コンストラクタ（フィルタ係数をセット）
/// </summary>
/// <param name="coeff">フィルタ係数</param>
public Filtering(FilterCoefficient coeff)
{
Coeff = coeff;
}
/// <summary>
/// 双一次変換
/// </summary>
/// <param name="order">フィルタ次数</param>
/// <param name="Wa">フィルタの正規化カットオフ周波数または中心周波数（ナイキスト周波数で正規化）</param>
/// <param name="aAnalog">アナログフィルタの分子の係数</param>
/// <param name="bAnalog">アナログフィルタの分母の係数</param>
/// <param name="filterType">フィルタの種類 FilterTypeで選択</param>
/// <returns>FilterCoefficient 双一次変換されたデジタルフィルタの係数</returns>
private static FilterCoefficient BilinearTransform(int order, double Wa, double[,] aAnalog, double[,] bAnalog, FilterType filterType)
{
// 双一次変換の格納用配列
var a = new double[aAnalog.GetLength(0), aAnalog.GetLength(1)];
var b = new double[bAnalog.GetLength(0), bAnalog.GetLength(1)];
//フィルタの次数の偶数奇数判定
bool odd = order % 2 != 0;
// セクション数
int sections = aAnalog.GetLength(0);
// 双一次変換の変換係数
double h = 1 / (Wa * Math.PI / 2);
for (var k = 0; k < sections; k++)
{
double BB;
if (k == 0 && odd && (filterType == FilterType.Low || filterType == FilterType.High))
{
//ローパスハイパスの奇数一次のみ、１次のセクションとなる
// 分母の 係数b0の逆数
BB = 1 / (h + bAnalog[0, 0]);
a[k, 0] = BB * (aAnalog[0, 1] * h + aAnalog[0, 0]);
a[k, 1] = BB * (-aAnalog[0, 1] * h + aAnalog[0, 0]);
a[k, 2] = 0;
b[k, 0] = BB * (h + bAnalog[0, 0]);
b[k, 1] = BB * (-h + bAnalog[0, 0]);
b[k, 2] = 0;
}
else
{
// 分母の 係数b0の逆数
BB = 1 / (h * h + bAnalog[k, 1] * h + bAnalog[k, 2]);
a[k, 0] = BB * (aAnalog[k, 2] * h * h + aAnalog[k, 1] * h + aAnalog[k, 0]);
a[k, 1] = BB * 2 * (-aAnalog[k, 2] * h * h + aAnalog[k, 0]);
a[k, 2] = BB * (aAnalog[k, 2] * h * h - aAnalog[k, 1] * h + aAnalog[k, 0]);
b[k, 0] = BB * (h * h + bAnalog[k, 1] * h + bAnalog[k, 2]);
b[k, 1] = BB * (-2 * h * h + 2 * bAnalog[k, 2]);
b[k, 2] = BB * (h * h - bAnalog[k, 1] * h + bAnalog[k, 2]);
}
}
//ゲインを最初のセクションに集める
double gain = 1;
for (var k = 0; k < sections; k++)
{
gain *= a[k, 0];
a[k, 2] /= a[k, 0];
a[k, 1] /= a[k, 0];
a[k, 0] /= a[k, 0];
}
a[0, 0] *= gain;
a[0, 1] *= gain;
a[0, 2] *= gain;
var filterValue = new FilterCoefficient();
filterValue.Numerator = a;
filterValue.Denominator = b;
filterValue.Sections = sections;
filterValue.Order = order;
return(filterValue);
}
