Cufft设置频率？

Question

我正在使用CUDA的Cufft来处理我从水听器接收到的数据(每秒500,000个整数，频率为250赫兹，高低通道)。现在，作为Cufft如何工作的一个基本例子，这里是...

 void runTest(int argc, char** argv)

    {

printf("[1DCUFFT] is starting...\n");


cufftComplex* h_signal = (cufftComplex*)malloc(sizeof(cufftComplex)* SIGNAL_SIZE);
// Allocate host memory for the signal
//Complex* h_signal = (Complex*)malloc(sizeof(Complex) * SIGNAL_SIZE);
// Initalize the memory for the signal
for (unsigned int i = 0; i < SIGNAL_SIZE; ++i) {
    h_signal[i].x = rand() / (float)RAND_MAX;
    h_signal[i].y = 0;
}




int mem_size = sizeof(cufftComplex)* SIGNAL_SIZE;

// Allocate device memory for signal
cufftComplex* d_signal;
cudaMalloc((void**)&d_signal, mem_size);

// Copy host memory to device
cudaMemcpy(d_signal, h_signal, mem_size,
    cudaMemcpyHostToDevice);



// CUFFT plan
cufftHandle plan;
cufftPlan1d(&plan, mem_size, CUFFT_C2C, 1);

// Transform signal 
printf("Transforming signal cufftExecC2C\n");
cufftExecC2C(plan, (cufftComplex *)d_signal, (cufftComplex *)d_signal, CUFFT_FORWARD);


// Transform signal back
printf("Transforming signal back cufftExecC2C\n");
cufftExecC2C(plan, (cufftComplex *)d_signal, (cufftComplex *)d_signal, CUFFT_INVERSE);

// Copy device memory to host
cufftComplex* h_inverse_signal = (cufftComplex*)malloc(sizeof(cufftComplex)* SIGNAL_SIZE);;
cudaMemcpy(h_inverse_signal, d_signal, mem_size,
    cudaMemcpyDeviceToHost);

for (int i = 0; i < SIGNAL_SIZE; i++){
    h_inverse_signal[i].x = h_inverse_signal[i].x / (float)SIGNAL_SIZE;
    h_inverse_signal[i].y = h_inverse_signal[i].y / (float)SIGNAL_SIZE;

    printf("first : %f %f  after %f %f \n", h_signal[i].x, h_signal[i].y, h_inverse_signal[i].x, h_inverse_signal[i].y);
}
//Destroy CUFFT context
cufftDestroy(plan);

// cleanup memory
free(h_signal);

free(h_inverse_signal);
cudaFree(d_signal);
cudaDeviceReset();
}

现在我想知道的是，如何将FFT (cufft)的频率设置为250赫兹？

谢谢

詹姆斯

Answer 1

N个点的FFT是相同的，不管这N个点的采样频率是多少。

此外，每秒500.000个整数是500.000 hz的采样率，也就是500 kHz。这就给了你250千赫的奈奎斯特极限。

Answer 2

如果我没理解错的话，你只需要知道输出向量中的哪个元素是250 is。

FFT给出了根据时间矢量的长度和时间分辨率计算的所有频率。要计算的简单规则是：-频率范围=1/时间分辨率。-频率分辨率=1/时间长度。

此外，人们必须知道，实函数(时间向量的无数据虚部)的FFT产生具有冗余的对称谱。频谱范围从- 1/2频率范围到+1/2频率范围。范围)。在实时向量的情况下，可以丢弃负频率数据。不过，这有点复杂。FFT的标准实现(这是一种就地操作)首先给出正频率，然后是负频率。由于您只对正频率感兴趣，因此可以丢弃FFT向量的后半部分。在您的情况下，只需忽略索引250k以上的数据。

在您的例子中，频率范围从- 250 kHz到250 kHz，分辨率为1 kHz，但由于上述原因，前250k点实际上是正频率，间隔为1 kHz。

因此，取(未移位的，即原始的) FFT中的第250个点，你就得到了250 Hz的信号。我会绘制从0到500左右的数据，看看峰值在250 Hz左右有多宽。信号强度是这些非零频率的积分(这里松散地应用非零频率来表示噪声之上的一切)。信号宽度表示应用于信号的调制(可能包括其他测量伪像)。如果信号从250 Hz移位，您可能会有多普勒频移(您的信号源或您正在移动)。

如果您只对有限的频率范围感兴趣，那么只计算这几个频率点的傅立叶积分(O(n^2))可能会更快。通常人们使用FFT是因为它是O(n*log(n))，但如果你只需要10个频点，那么O(10*n)也没有太大区别。