KissFFT正向/反向输出噪声，为什么？

Question

我正尝试在java应用程序中原生使用KissFFT，但是输入信号的正向/反向并没有正常返回: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。有人能发现这个bug吗？

这是前向调用(从GDX复制，所以应该没问题！)：

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);

}

这里是相反的(由我写的，可能有一个错误;) )：

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

对于每个受保护成员的请求，这里是一个更完整的示例(无论如何，在本机端)。我最终稍微修改了libgdx代码(使用v.0.9.4)。我还使用浮点数而不是固定数进行编译，因为后者在反转时会引入量化噪声。这段代码应该适用于任何一种(因为kiss_fft_scalar根据编译器标志适应短整型或浮点型)，但没有使用fixed重新测试，因为我发现它对fft->ifft系列没有用处。

我很好奇，如果你成功了，一定要让我知道！

(请注意，在libgdx之后，此代码受Apache2.0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);

}

Answer 2

哇哦！找到了问题所在。我应该直接对短数组进行逆变换：

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