C语言音频信号处理：计算THD (总谐波失真)

THD（Total Harmonic Distortion，总谐波失真）是指信号中所有谐波信号的总和与基波信号的比值，是衡量音频设备失真程度的重要指标。在C语言中，可以通过以下步骤实现音频信号处理计算THD：

读取音频信号数据，可以使用C语言的文件操作函数读取音频文件中的数据，也可以使用C语言的录音库获取实时音频数据。
对信号进行FFT变换，将时域信号转换为频域信号。可以使用C语言的FFT库实现。
计算每个谐波信号的幅度，可以通过FFT变换得到频域信号的幅度谱，根据谐波频率与基波频率的关系，计算每个谐波信号的幅度。
计算总谐波失真，将所有谐波信号的幅度平方相加，再除以基波信号的幅度平方，即可得到总谐波失真。

具体实现过程可以参考以下代码示例：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "fft.h" // FFT库

#define SAMPLE_RATE 44100 // 采样率
#define BUFFER_SIZE 1024 // 缓冲区大小
#define FUND_FREQ 1000 // 基波频率
#define NUM_HARMONICS 10 // 谐波数

int main()
{
    // 读取音频数据
    FILE* fp = fopen('audio.wav', 'rb');
    short buffer[BUFFER_SIZE];
    int num_samples = 0;
    while (!feof(fp))
    {
        int n = fread(buffer, sizeof(short), BUFFER_SIZE, fp);
        num_samples += n;
        // TODO: 处理音频数据
    }
    fclose(fp);

    // FFT变换
    fft_complex buf[BUFFER_SIZE];
    for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++)
    {
        buf[i].re = buffer[i];
        buf[i].im = 0;
    }
    fft(buf, BUFFER_SIZE);

    // 计算基波信号的幅度
    double fund_amplitude = 0;
    int fund_index = FUND_FREQ * BUFFER_SIZE / SAMPLE_RATE;
    fund_amplitude = sqrt(buf[fund_index].re * buf[fund_index].re + buf[fund_index].im * buf[fund_index].im);

    // 计算谐波信号的幅度
    double harmonic_amplitude[NUM_HARMONICS];
    for (int i = 1; i <= NUM_HARMONICS; i++)
    {
        int harmonic_index = FUND_FREQ * i * BUFFER_SIZE / SAMPLE_RATE;
        harmonic_amplitude[i - 1] = sqrt(buf[harmonic_index].re * buf[harmonic_index].re + buf[harmonic_index].im * buf[harmonic_index].im);
    }

    // 计算总谐波失真
    double total_harmonic_distortion = 0;
    for (int i = 0; i < NUM_HARMONICS; i++)
    {
        total_harmonic_distortion += harmonic_amplitude[i] * harmonic_amplitude[i];
    }
    total_harmonic_distortion = sqrt(total_harmonic_distortion) / fund_amplitude;

    printf('Total harmonic distortion: %.2f%%
', total_harmonic_distortion * 100);

    return 0;
}