KissFFT正向/反向输出噪声，为什么？

Question

我正在尝试在 Java 应用程序中本地使用 KissFFT，但输入信号的正向/反向没有按应有的方式返回：信号幅度几乎不存在。如果我去掉比例因子（除以 2N），结果就是谐波噪声。任何人都可以发现错误吗？

这是转发呼叫（从 GDX 复制，应该没问题！）：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_badlogic_gdx_audio_analysis_KissFFT_spectrum(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong handle, jshortArray obj_samples, jfloatArray obj_spectrum) {
    short* samples = (short*)env->GetPrimitiveArrayCritical(obj_samples, 0);
    float* spectrum = (float*)env->GetPrimitiveArrayCritical(obj_spectrum, 0);

        KissFFT* fft = (KissFFT*)handle;
        kiss_fftr( fft->forwardConfig, (kiss_fft_scalar*)samples, fft->spectrum );

        int len = fft->numSamples / 2 + 1;
        for( int i = 0; i < len; i++ )
        {
            float re = scale(fft->spectrum[i].r) * fft->numSamples;
            float im = scale(fft->spectrum[i].i) * fft->numSamples;

            if( i > 0 )
                spectrum[i] = sqrtf(re*re + im*im);
            else
                spectrum[i] = sqrtf(re*re + im*im);
        }

    env->ReleasePrimitiveArrayCritical(obj_samples, samples, 0);
    env->ReleasePrimitiveArrayCritical(obj_spectrum, spectrum, 0);

}

这是反面的（我写的，可能有错误；））：

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_badlogic_gdx_audio_analysis_KissFFT_inverse(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong handle, jshortArray obj_samples) {
    short* shortSamples = (short*)env->GetPrimitiveArrayCritical(obj_samples, 0);

//@line:108

        KissFFT* fft = (KissFFT*)handle;
        kiss_fft_cpx out[fft->numSamples];

        kiss_fftri( fft->inverseConfig, fft->spectrum, (kiss_fft_scalar*)out );

        for (int i=0; i < fft->numSamples; i++) {
            shortSamples[i] = (out[i].r) / (fft->numSamples*2);
        }

    env->ReleasePrimitiveArrayCritical(obj_samples, shortSamples, 0);

}

Answer 1

请参阅my answer 以了解类似问题。

或来自 Kissfft README 文件：

问：为什么我没有得到我期望的输出？ 答：这两个最常见的原因是 1）缩放：你得到的和你想要的之间是否有一个恒定的乘数？ 2) 混合构建环境——所有代码必须使用相同的预处理器编译 FIXED_POINT 和 Kiss_fft_scalar 的定义

Answer 2

哎呀！发现了问题。我应该一直对短数组进行逆变换：

kiss_fftri( fft->inverseConfig, fft->spectrum, shortSamples );

Answer 3

根据受保护成员的要求，这是一个更完整的示例（无论如何，在本机方面）。我最终稍微修改了 libgdx 代码（使用 v.0.9.4）。我还使用浮点而不是固定进行编译，因为后者在反演时会引入量化噪声。此代码应该适用于任何一种（因为kiss_fft_scalar 适应于short 或float 取决于编译器标志），但没有用fixed 重新测试，因为我发现它对fft->ifft 系列没有用.

我很想知道你是否成功，请告诉我！

（请注意，此代码遵循 libgdx，受 Apache 2.0 许可！）

#include <com.badlogic.gdx.audio.analysis.KissFFT.h>

#include <kissfft/kiss_fftr.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>

struct KissFFT
{
    kiss_fftr_cfg forwardConfig;
    kiss_fftr_cfg inverseConfig;
    kiss_fft_cpx* spectrum;
    int numSamples;
    int spectrumSize;
};

JNIEXPORT jlong JNICALL Java_com_badlogic_gdx_audio_analysis_KissFFT_create(JNIEnv* env, jclass clazz, jint numSamples) {

    KissFFT* fft = new KissFFT();
    fft->forwardConfig = kiss_fftr_alloc(numSamples,0,NULL,NULL);
    fft->inverseConfig = kiss_fftr_alloc(numSamples,1,NULL,NULL);
    fft->spectrum = (kiss_fft_cpx*)malloc(sizeof(kiss_fft_cpx) * numSamples);
    fft->numSamples = numSamples;
    fft->spectrumSize = numSamples/2+1;
    return (jlong)fft;
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_badlogic_gdx_audio_analysis_KissFFT_destroy(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong handle) {

    KissFFT* fft = (KissFFT*)handle;
    free(fft->forwardConfig);
    free(fft->inverseConfig);
    free(fft->spectrum);
    free(fft);  
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_badlogic_gdx_audio_analysis_KissFFT_spectrum(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong handle, jfloatArray obj_samples, jfloatArray obj_mags) {

    kiss_fft_scalar* samples = (kiss_fft_scalar*)env->GetPrimitiveArrayCritical(obj_samples, 0);
    float* mags = (float*)env->GetPrimitiveArrayCritical(obj_mags, 0);

    KissFFT* fft = (KissFFT*) handle;

    kiss_fftr(fft->forwardConfig, samples, fft->spectrum);

    for(int i=0;i<fft->spectrumSize;i++) {
        mags[i] = hypotf(fft->spectrum[i].r,fft->spectrum[i].i);
    }

    env->ReleasePrimitiveArrayCritical(obj_samples, samples, 0);
    env->ReleasePrimitiveArrayCritical(obj_mags, mags, 0);
}

JNIEXPORT void JNICALL Java_com_badlogic_gdx_audio_analysis_KissFFT_inverse(JNIEnv* env, jclass clazz, jlong handle, jfloatArray obj_samples) {
    kiss_fft_scalar* samples = (kiss_fft_scalar*)env->GetPrimitiveArrayCritical(obj_samples, 0);

    KissFFT* fft = (KissFFT*)handle;

    kiss_fftri( fft->inverseConfig, fft->spectrum, samples );

    for(int i=0;i<fft->numSamples;i++) {
        samples[i] = samples[i] / (float)fft->numSamples;
    }

    env->ReleasePrimitiveArrayCritical(obj_samples, samples, 0);

}