如何在ASP.NET Core中实现scipy.signal.freqz功能？

背景 #

我需要在ASP.NET Core环境中运行依赖numpy和scipy.signal的Python代码，试了IronPython但它不支持这两个依赖（GitHub issue #355）。转成C#后用Numpy.NET搞定了numpy的部分，但发现Numpy.NET没有实现scipy.signal里的freqz方法（用法：w, h = signal.freqz(b, a, worN=freq_hz, fs=fs_hz)），现在有三个问题需要解答：

问题解答 #

• 1. 是否存在该函数的C#分支？
  没有官方或成熟的C#原生实现分支。Numpy.NET只覆盖numpy核心功能，scipy.signal模块的C#实现非常少，社区里可能有个人写的零散代码，但没有持续维护的靠谱版本。

• 2. 是否能获取该函数源码以生成C#代码？
  当然可以。scipy是开源的，直接去拿scipy.signal.freqz的Python源码就行。它的核心逻辑是用FFT计算数字滤波器的频率响应，你把核心算法抠出来手动转成C#：

  • 用Numpy.NET的复数类型和FFT接口（比如np.fft.fft）来完成核心计算
  • 处理worN的点数逻辑，以及fs对频率轴w的缩放转换
  • 照搬源码里的边界判断，比如分子分母系数的处理、默认参数的取值

• 3. 能否使用MATLAB的freqz函数？二者功能是否等价？能否在C#环境中运行该MATLAB函数？
  MATLAB的freqz和scipy的功能基本一致，都是计算数字滤波器的频率响应，参数逻辑和输出结果也能对应上（只要参数设置匹配，比如采样频率fs、点数worN这些）。
  在C#里运行MATLAB的freqz有两种方式：

  • 用MATLAB Compiler SDK把freqz打包成.NET组件，然后在ASP.NET Core里引用，但需要部署MATLAB Runtime，会增加部署复杂度和项目体积
  • 如果不想依赖MATLAB生态，也可以用Math.NET Numerics这类C#数值库的频率响应计算方法，效果和freqz一致，且是原生C#实现，无需额外依赖

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dariusz Woźniak