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采用 dsp/TikZ 实现自适应反馈消除的框图

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采用 dsp/TikZ 实现自适应反馈消除的框图

您好，图形文本爱好者 :) 我正在尝试在 TikZ 中绘制尽可能接近以下图表的图表： 在此处输入图片描述

我正在使用 dsp TikZ 库，我认为我的尝试正朝着正确的方向发展；然而，有几件事我没有正确设置，正如你从 MWE 中看到的那样

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{dsp,chains}
\begin{document}

\begin{tikzpicture}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen,dsp/label=below] (ns) {$v(t)$}; 
\node[dspmultiplier,left=of ns,fill=gray] (mic) {};
\node[dspadder,left=of mic,left=1.5cm] (add) {};
\node[coordinate,left=of add,left=2.35cm]                  (fp1) {};
\node[dspfilter,above=of fp1,above=1.5cm]                     (gain) {$G$};
\node[coordinate,above=of gain,above=1.5cm]                  (fp2) {};
\node[dspnodefull,right=of fp2,right=2.55cm]                  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter,right=of gain,right=1.15cm]                     (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[dspsquare,right=of fp2,right=4cm]                  (ls) {};
\node[dspfilter,right=of gain,right=4cm]                  (feedback) {F};
\node[dspnodefull,left=of add]                  (afupd1) {};
\node[coordinate,above=of afupd1,above=1cm]                  (afupd2) {};
\node[coordinate,right=of adfilt,above=3.5cm,right=0.5cm]                  (afupd3) {};
% Connections
\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspline] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- (afupd3);
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspline] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) -- (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) -- (mic);

 \end{tikzpicture}

 \end{document}

我的 MWE 如下：

在此处输入图片描述

也就是说，我无法正确重现以下内容：

  1. 麦克风和扬声器符号（灰色块）
  2. 过滤块的垂直对齐
  3. 虚线斜线的正确定位（它应该在中间用 \hat{F} 切割块）
  4. 曲线与 F 滤镜块相连
  5. 加法器中的加号和减号。

有人愿意帮助这位可怜的 TikZ 用户吗？

谢谢 ;）

答案1

一种可能性是：

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{dsp,chains,calc,shapes.geometric}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen,dsp/label=below] 
  (ns) {$v(t)$}; 
\node[left=of ns,fill=gray,circle,draw] 
  (mic) {};
\draw ([yshift=8pt]mic.east) -- ([yshift=-8pt]mic.east);
\node[dspadder,left=of mic,left=1.5cm,label={above right:$-$},label={below right:$+$}] 
  (add) {};
\node[coordinate,left=of add,left=2.35cm]
  (fp1) {};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,above=of fp1,above=1.5cm]
  (gain) {$G$};
\node[coordinate,above=of gain,above=1.5cm]
  (fp2) {};
\node[dspnodefull,right=of fp2,right=2.55cm]
  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=1.15cm] 
  (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[draw,right= 4cm of fp2,fill=gray,trapezium,shape border rotate=90,shape border uses incircle]
  (ls) {};
\draw ([yshift=-10pt]ls.west) -- ([yshift=10pt]ls.west);
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=4cm]
  (feedback) {F};
\node[dspnodefull,left=of add]
  (afupd1) {};
\node[coordinate,above=of afupd1,above=1cm]
  (afupd2) {};
\coordinate (aux) at ([yshift=-4pt]adfilt.center);
% Connections

\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspconn] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- ( $ (afupd2)!2.7cm!(aux) $ );
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspconn] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) to[out=0,in=90] (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) to[out=-90,in=30] ([yshift=3pt]mic.east);

 \end{tikzpicture}

 \end{document}

在此处输入图片描述

具体问题的答案：

  1. 使用标准 TikZ 形状。例如，扬声器只是trapezium从shapes.geometric库中旋转而来。

  2. 无需额外调整。您可以使用节点minimum height的标准密钥dspfilter。

  3. 我放置了一个辅助坐标adfilt.center（稍微向下移动以防止线与“F”重叠），然后使用了来自( $ (<name1>)!<length>!(<name2>) $ )calc 库的。

  4. 您可以使用to[out=<angle1>,in=<angle2>]。

  5. 我将所需的标签放置到add节点上。

在评论中，提到了从外部文件包含图形时剪切标签的一些问题。在这种情况下，我建议您使用该类standalone将您的图像生成为单独的 pdf 文件，然后可以使用标准机制轻松地将其包含在您的文档中\includegraphics；graphicx您可以使用border独立选项来控制图形周围的填充，以防万一：

例如，将以下内容保存为MyImage.tex：

\documentclass[tikz,border=10pt]{standalone}
\usetikzlibrary{dsp,chains,calc,shapes.geometric}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen,dsp/label=below] 
  (ns) {$v(t)$}; 
\node[left=of ns,fill=gray,circle,draw] 
  (mic) {};
\draw ([yshift=8pt]mic.east) -- ([yshift=-8pt]mic.east);
\node[dspadder,left=of mic,left=1.5cm,label={above right:$-$},label={below right:$+$}] 
  (add) {};
\node[coordinate,left=of add,left=2.35cm]
  (fp1) {};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,above=of fp1,above=1.5cm]
  (gain) {$G$};
\node[coordinate,above=of gain,above=1.5cm]
  (fp2) {};
\node[dspnodefull,right=of fp2,right=2.55cm]
  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=1.15cm] 
  (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[draw,right= 4cm of fp2,fill=gray,trapezium,shape border rotate=90,shape border uses incircle]
  (ls) {};
\draw ([yshift=-10pt]ls.west) -- ([yshift=10pt]ls.west);
\node[dspfilter,minimum height=2cm,right=of gain,right=4cm]
  (feedback) {F};
\node[dspnodefull,left=of add]
  (afupd1) {};
\node[coordinate,above=of afupd1,above=1cm]
  (afupd2) {};
\coordinate (aux) at ([yshift=-4pt]adfilt.center);
% Connections

\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspconn] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- ( $ (afupd2)!2.7cm!(aux) $ );
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspconn] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) to[out=0,in=90] (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) to[out=-90,in=30] ([yshift=3pt]mic.east);

 \end{tikzpicture}

 \end{document}

处理完毕后，pdflatex您将得到MyImage.pdf如下文件（图形周围的灰色区域不是生成的 pdf 的一部分）：

在此处输入图片描述

然后你可以使用

\usepackage{graphicx}% in preamble
\includegraphics{MyImage}% in document body

在您的.tex文件中包含图像。您可以使用键控制各个边距boder（请参阅独立文档）。

答案2

我采用了 Gonzalo 的代码，并对其进行了调整以解决问题 2（过滤器的大小）。

该dsp库包含一个\dspfilterwidth设置过滤器块宽度的命令（这就是为什么它们似乎与minimum width和配合不好minimum height，至少在我的测试中）。

因此我首先让它变得稍微更适合一些，然后扩展样式dspfilter以获得过滤器的特定高度：

\renewcommand{\dspfilterwidth}{8mm}

\newcommand{\dspfilterheight}{1.8cm}
\tikzset{dspfilter/.append style = {minimum height=\dspfilterheight}}

不幸的是，这会弄乱很多块的间距，因此我检查了节点代码并对其进行了调整，以便块能够排列整齐，即使您自己选择了不同的常量。

我还在最右边的过滤器中添加了数学模式符号：如果您希望它与原始图表相匹配，它应该$F$代替纯文本。F

这是我调整后的代码：

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{dsp,chains,calc,shapes.geometric}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}

\renewcommand{\dspfilterwidth}{8mm}
\newcommand{\dspfilterheight}{1.8cm}

\tikzset{dspfilter/.append style = {minimum height=\dspfilterheight}}

\newcommand{\dspvspace}{1.2cm}

% Blocks and nodes
\node[dspnodeopen, dsp/label=below]
  (ns) {$v(t)$}; 
\node[left=of ns, fill=gray, circle, draw]
  (mic) {};
\draw ([yshift=8pt] mic.east) -- ([yshift=-8pt] mic.east);
\node[dspadder, left=of mic, left=2.35cm, label={above right:$-$}, label={below right:$+$}]
  (add) {};
\node[coordinate, left=of add, left=1.8cm]
  (fp1) {};
\node[dspfilter, above=of fp1, above=\dspvspace]
  (gain) {$G$};
\node[coordinate, above=of gain, above=\dspvspace]
  (fp2) {$fp2$};
\node[dspnodefull, above=of add, above=2*\dspvspace+\dspfilterheight-0.5*\dspoperatordiameter-\dspblocklinewidth]
  (adnode) {$u(t)$};
\node[dspfilter, above=of add, above=\dspvspace-0.5*\dspoperatordiameter] 
  (adfilt) {$\hat{F}$};
\node[draw, above=of mic, above=2*\dspvspace+\dspfilterheight-\dspblocklinewidth-0.4cm, fill=gray, trapezium, shape border rotate=90, shape border uses incircle]
  (ls) {};
\draw ([yshift=-10pt] ls.west) -- ([yshift=10pt] ls.west);
\node[dspfilter, above=of ns, above=\dspvspace]
  (feedback) {$F$};
\node[dspnodefull, left=of add, left=0.8cm]
  (afupd1) {};
\node[coordinate, above=of afupd1, above=\dspvspace]
  (afupd2) {};
\coordinate (aux) at (adfilt.center);

% Connections

\draw[dspconn] (ns) -- (mic);
\draw[dspconn] (mic) -- node[midway,below=0.09cm] {$y(t)$} (add);
\draw[dspline] (add) -- node[midway,below] {$d[t,\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (fp1);
\draw[dspline,dashed] (afupd1) -- (afupd2);
\draw[dspconn,dashed] (afupd2) -- ( $ (afupd2)!3cm!(aux) $ );
\draw[dspconn] (fp1) -- (gain);
\draw[dspline] (gain) -- (fp2);
\draw[dspline] (fp2) -- (adnode);
\draw[dspconn] (adnode) -- (ls);
\draw[dspconn] (adnode) -- (adfilt);
\draw[dspconn] (adfilt) -- node[midway,right] {$\hat{y}[t |\hat{\mathbf{f}}(t)]$} (add);
\draw[dspconn] (ls) to[out=0,in=90] (feedback);
\draw[dspconn] (feedback) to[out=-90,in=30] ([yshift=3pt]mic.east);

\end{tikzpicture}

\end{document}

其结果如下：

在此处输入图片描述

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