在数组中存储重叠添加值

Question

我有一个相当简单的问题，但我找不到简单的解决方案。 事情是这样的，我有一个信号让我们说 x 的长度是 32.x[32]。这个数组在每一步都得到了实时信号的值。在第一步我得到 [0:31] 值，第二步 [1:32]，第三步 [2:33] 等等。为了获得我想要重叠的最终信号，添加这些值并将它们存储到一个数组中。我尝试这样做的方法是声明一个特定长度的数组，比如说 150。xfinal[150]。 然后，为了填充 xfinal，我这样做了。

Step 1. xfinal[0:31] = x[0:31].
Step 2. xfinal[1:31] = xfinal[1:31] + x[0:30].
    xfinal[32] = x[31];
Step 3. xfinal[2:32] = xfinal[2:32] + x[0:30].
    xfinal[33] = x[31];

等等。这样，在 33 个信号之后，x_final 中的每个值都将是 32 的总和。

我用 C 编写的代码是（它有点复杂，因为 x 是一个帧，所以我必须逐个像素地复制。

void Overlapadd ( float **final_X, float **all_frames_X, int add_index,int w, int h)
{
    for (int i=0; i< frame_size ; i++) {  // for every pixel

        for( int j=add_index; j<add_index+32; j++){
            final_X[j][i] += all_frames_S[j-add_index][i];
        }

    }

    add_index++;
}

这段代码的问题是，当我长时间运行它时，final_X 数组将填满，final_X[add_index+32] 将耗尽内存。这就是为什么我想以循环方式存储它。所以当我到达终点时，我回到 0。问题是当我到达final_X 中的一个点时，假设 add_index=60。所以final_X[add_index] 将是 32 帧的总和，但final_X[add_index+1] 将是仅 31 帧中的一些，final_X[add_index+2] 将是仅 30 帧中的一些，依此类推。这些值对我很重要，因为它们通过添加新 x 帮助我获得新值。

我不知道我是否说清楚了，可能没有，但我希望能得到一些帮助。所以问题是我如何重叠添加信号并将它们长期存储在向量中。

Answer 1

您可以为此使用模运算，代价是最内层循环中的一个额外变量用作计数器，而另一个将用作位置索引。

#define FINAL_X_LEN 150

void Overlapadd(float **final_X, float **all_frames_X, int add_index)
{
    for (int i = 0; i < frame_size; i++)
        for(int j = add_index, int k = 0; k < 32; j = (j+1)%FINAL_X_LEN)
            final_X[j][i] += all_frames_S[k][i];

}

这里，k 用于计算迭代次数，j 是您要索引的实际位置。

注意Overlapadd 末尾的add_index++;，这很可能不会按您预期的方式工作。值是通过副本传递的，所以add_index++ 只是增加了add_index 的本地副本，调用者将看不到此更改。如果要模拟传递引用，则必须将 add_index 作为指针传递。

另外，请注意，您组织代码的方式对缓存不是很友好。 final_X[j][i] += ... 不好，因为 j 在最内层循环的每次迭代中都会更改，这会破坏空间局部性并增加缓存未命中率。如果您访问阵列中附近的位置，则可以增加缓存命中时间和整体程序性能。我建议为j 的每个位置复制每一帧，而不是为j 的每个位置一次复制一帧（这就是你现在正在做的事情）。在这种情况下，这就像交换循环的顺序一样简单：

void Overlapadd(float **final_X, float **all_frames_X, int add_index)
{
    for(int j = add_index, int k = 0; k < 32; j = (j+1)%FINAL_X_LEN)
        for (int i = 0; i < frame_size; i++)
            final_X[j][i] += all_frames_S[k][i];

}

Answer 2

我不完全理解你的目标是什么，但是对于循环添加，你必须只有一个使用模数的连续索引变量：

int x[32];
int xfinal[32];

for (int i=0; i<32; i++) // initialize xfinal with 0
    xfinal[i] = 0;

int iter = 100; // doing additions e.g. 100 times

for (int i=0; i<iter; i++)
    for (int j=0; j<32; j++)
        xfinal[(j+i)%32] += x[j]; // index of xfinal remains inside 0-31

另请注意，Overlapaddd() 中的 add_index++ 没有剩余效果！

编辑：

这就是我的解决方案的作用：

外圈是xfinal，内圈是x。内圈顺时针旋转，i 运行到iter，外圈运行+= 底层单元。在第一次迭代中，内圈相对于完全 0 初始化的外圈未旋转，因此外圈变为 = 内圈（= 你的第 1 步）。等等……

Answer 3

好吧，我想到的就是这个。

到目前为止，从每次迭代的第 33 帧开始，我都为 x_final 获得了一个不错的值。所以我在为 x_final 获得足够的值后考虑复制该位置之后的帧并将它们放在向量的开头。 因此，假设 x_final 的长度为 170。 x_final[170]

int curr_pos;

// if I reached frame 132 it means that values from 32-131 already have a 32 frame sum in them

if(add_index == 132) // I have 100 good values of x_final already - x_final[32:131]
{
    for( int j=add_index; j<add_index+32; j++){
        for (int i=0; i< (w*h) ; i++) {
            x_final[add_index-132][i] = x_final[j][i]; //copy the rest at the beginning of the vector
        }
    }
    curr_pos = 0;
}
else
    curr_pos = add_index;



  //Overlap add the new 32 frames 
  for( int j=curr_pos; j<curr_pos+32; j++){
        for (int i=0; i< (w*h) ; i++) {
        x_final[j][i] += all_frames_S[j-curr_pos][i];
    }
}

   // prepare vector for next iteration
   for (int i=0; i< (w*h) ; i++) {
        x_final[curr_pos+32][i] = 0;
    }

这种方法有什么缺陷吗？