使用FFTW在VST插件中的「亂碼」聲音

Question

我對信號處理還很陌生，我想創建一個使用FFTW的示例VST插件（因爲我在Rosetta Code上找到的FFT和IFFT似乎也在工作慢慢地），除了（無用地）對每個輸入採樣執行FFT之外什麼也不做，然後對這個結果應用IFFT。目標是獲得原始聲音，但輸出看起來（因爲缺乏用於描述聲音質量的更好術語的知識）「亂碼」。下面是processReplacing函數的代碼：

void VST_Testing::VST_Testing::processReplacing(float **inputs, float **outputs, VstInt32 sampleFrames) { 
    resume(); 
    time = 0; 
    float *in1 = inputs[0]; 
    float *in2 = inputs[1]; 
    float *out1 = outputs[0]; //L 
    float *out2 = outputs[1]; //R 
    float *out3 = outputs[2]; //C 
    float *out4 = outputs[3]; //RL 
    float *out5 = outputs[4]; //RR 
    VstInt32 initialFrames = sampleFrames; 
    fftw_complex* left = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex)*sampleFrames); 
    fftw_complex* right = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex)*sampleFrames); 
    int i = 0; 
    while (--sampleFrames >= 0) 
    { 
     left[i][0] = *in1++; 
     left[i][1] = 0; 
     right[i][0] = *in2++; 
     left[i][1] = 0; 
     i++; 
    } 
    sampleFrames = initialFrames; 

    fftw_complex* l_out = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex)*sampleFrames); 
    fftw_complex* r_out = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex)*sampleFrames); 

    fftw_plan p_l = fftw_plan_dft_1d(sampleFrames, left, l_out, FFTW_FORWARD, FFTW_MEASURE); 
    fftw_plan p_r = fftw_plan_dft_1d(sampleFrames, right, r_out, FFTW_FORWARD, FFTW_MEASURE); 

    fftw_execute(p_l); 
    fftw_execute(p_r); 

    fftw_destroy_plan(p_l); 
    fftw_destroy_plan(p_r); 

    p_l = fftw_plan_dft_1d(sampleFrames, l_out, left, FFTW_BACKWARD, FFTW_MEASURE); 
    p_r = fftw_plan_dft_1d(sampleFrames, r_out, right, FFTW_BACKWARD, FFTW_MEASURE); 

    fftw_execute(p_l); 
    fftw_execute(p_r); 
    i = 0; 
    while (--sampleFrames >= 0) 
    { 
     (*out3++) = 0.5*left[i][0] + 0.5*right[i][0]; 
     (*out4++) = left[i][0]; 
     (*out5++) = right[i][0]; 
     i++; 
    } 

    fftw_destroy_plan(p_l); 
    fftw_destroy_plan(p_r); 

    fftw_free(left); 
    fftw_free(right); 
    fftw_free(l_out); 
    fftw_free(r_out); 
    } 
} 

我的期望是，我會得到in1和in2信號（左和預期的使用權輸入）輸入回幾乎相同的out4和out5（左後和預期用途中的右後輸出）。我在代碼中犯了錯誤，還是我對FFTW的行爲期望不正確？

Answer 1

從FFTW參考：

FFTW_MEASURE告訴FFTW發現通過實際計算幾個FFT和測量它們的執行時間的優化方案。根據您的機器，這可能需要一些時間（通常幾秒鐘）。

這表明你可能應該預先運行這個例程，然後使用它生成的計劃，而不是每個週期都重新創建它們。當然，這需要固定的幀大小，但遲早你會面臨這個問題。

Answer 2

也許不是你唯一的問題，但你有一個複製粘貼錯誤的位置：

while (--sampleFrames >= 0) 
{ 
    left[i][0] = *in1++; 
    left[i][1] = 0; 
    right[i][0] = *in2++; 
    left[i][1] = 0; // <<< should be right[i][1] = 0; 
    i++; 
} 

Answer 3

的問題是很明顯所致，除了複製和粘貼錯誤，事實證明FFTW單位計算一個非標準化的變換。來自「What FFTW really computes」，

FFTW計算非標準化變換，因爲在DFT中求和之前沒有係數。換句話說，應用前向變換和後向變換將使輸入乘以n。

解決這個問題是通過initialFrames爲了正常化來劃分信號：

while (--sampleFrames >= 0) 
{ 
    (*out3++) = 0.5*(left[i][0]/initialFrames) + 0.5*(right[i][0]/initialFrames); 
    (*out4++) = left[i][0]/initialFrames; 
    (*out5++) = right[i][0]/initialFrames; 
    i++; 
}