java - 减少FFT的处理时间

Question

我目前正在为 Android 开发 Java。我尝试实现 FFT 以实现一种频率查看器。

实际上我能够做到这一点，但显示根本不流畅。 我添加了一些跟踪来检查代码每个部分的处理时间，事实是 FFT 需要大约 300 毫秒才能应用于我的复杂数组，该数组拥有 4096 个元素。我需要它花费少于 100 毫秒，因为我的线程(显示频率)每 100 毫秒刷新一次。我减少了初始数组，以便 FFT 结果仅包含 1028 个元素，它可以工作，但结果已被弃用。

有人有想法吗？

我使用了可以在互联网上找到的默认 fft.java 和 Complex.java 类。

仅供引用，我计算 FFT 的代码如下:

int bytesPerSample = 2;
Complex[] x = new Complex[bufferSize/2] ;

for (int index = 0 ; index < bufferReadResult - bytesPerSample + 1; index += bytesPerSample)
{
// 16BITS = 2BYTES

    float asFloat = Float.intBitsToFloat(asInt);


    double sample = 0;
    for (int b = 0; b < bytesPerSample; b++) {
        int v = buffer[index + b];
        if (b < bytesPerSample - 1 || bytesPerSample == 1) {
                v &= 0xFF;
        }
                        sample += v << (b * 8);
     }

    double sample32 = 100 * (sample / 32768.0); // don't know the use of this compute...
    x[index/bytesPerSample] = new Complex(sample32, 0);
}


    Complex[] tx = new Complex[1024]; // size = 2048 

///// reduction of the size of the signal in order to improve the fft traitment time
for (int i = 0; i < x.length/4; i++)
{

    tx[i] = new Complex(x[i*4].re(), 0);

 }

// Signal retrieval thanks to the FFT
fftRes = FFT.fft(tx);

Answer 1

我不懂Java，但你在输入数据和复杂值数组之间进行转换的方式似乎非常复杂。您正在构建两个复杂数据数组，其中只需要一个。

而且，你的复数实值和虚值听起来像是双倍的。这远远超出了你的需求，而且 ARM 在 double 运算上速度非常慢。是否有基于单精度 float 的复杂类？

第三，您通过用零填充复数的虚部来对实际数据执行复数 fft。虽然结果是正确的，但工作量是原来的两倍(除非例程足够聪明来发现这一点，我对此表示怀疑)。如果可能的话，对您的数据执行真正的 fft 并节省一半的时间。

正如西蒙所说，整个问题是避免垃圾收集和内存分配。

此外，您的 FFT 似乎没有准备步骤。这意味着例程 FFT.fft() 每次都在计算复指数。 FFT 计算的最长部分是计算复指数，这很遗憾，因为对于任何给定的 FFT 长度，指数都是常数。它们根本不依赖于您的输入数据。在实时世界中，我们使用 FFT 例程，在程序开始时计算一次指数，然后实际的 fft 本身将该常量数组作为其输入之一。不知道你的FFT类是否可以做类似的事情。

如果您最终确实使用了 FFTW 之类的东西，那么您将不得不习惯于从 Java 调用 C 代码。还要确保您获得支持(我认为)NEON 的版本，NEON 是 ARM 对 SSE、AVX 和 Altivec 的回应。值得仔细阅读他们的发行说明来检查。另外，我强烈怀疑，如果您要求 FFTW 对单精度 float 而不是 double 执行 FFT，FFTW 只能提供显着的加速。

谷歌运气好!

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我的意思当然是“祝你好运”。快给我一个真正的键盘，这些触摸屏键盘不可靠......