Question

我有以下java代码。我正在尝试优化功能

        while(pStart < audio.length) {

        int pEnd = Math.round(pStart + winSize*Fs);

        int windowEnd = Math.min(pEnd, audio.length);
        double[] window = new double[fftSize*2];

        for(int i = pStart; i < windowEnd; i++) {
            window[(i-pStart)*2] = audio[i];
        }

        fft.complexForward(window);

        double fftVal;
        for(int i = 0; i < fftSize/2; i++) {

            fftVal = Math.sqrt((window[i*2] * window[i*2])  + (window[i*2+1] * window[i*2+1] ));

            powerAll[i][index] = 20 * Math.log10(
                    Math.abs(fftVal) / (windowEnd - pStart));
        }
        index++;


        pStart = pStart + windowSlide;


    }

根据跟踪文件计时：

总计2500毫秒 fft~500 ms 自我~900毫秒第二个循环~900毫秒

所以，我的重点是优化第二个for循环，就像现在一样。我无法改变fft功能。

在同一个问题上，我不确定，为什么追踪报告＆＃34; self＆＃34;是900毫秒。

Answer 1

您的代码是并行化的简单目标。你可以：

手动完成，计算要传递给每个线程的子数组索引;
使用ForkJoin为您处理许多方面;
使用刚刚发布的Java 8并将其写为parallelStream处理任务。

我的选择肯定会排在第3位，如果没别的话，那就是它的乐趣。

我花了一些时间来测量我的设置上的代码，使用jmh。 window数组的每个条目需要14纳秒。考虑到完成的计算量，我认为这已经是一个很好的结果，并且无法以任何显着的差距进行改进。

Answer 2

通过应用日志函数的数学属性可以简化原始代码。

考虑从原始代码中提取的以下函数：

double original( double[] window, int i, int windowEnd, int pStart ) {
    double fftVal = Math.sqrt(
            ( window[ i * 2 ] * window[ i * 2 ] )
                    + ( window[ i * 2 + 1 ] * window[ i * 2 + 1 ] )
    );
    return 20 * Math.log10(
            Math.abs( fftVal ) / ( windowEnd - pStart ) );
}

基本上，我们在伪代码中有以下功能：

x = sqrt(w[2i]^2 + w[2i+1]^2)
return 20 * log( abs(x) / ( windowEnd - pStart ) )

abs不是必需的，因为sqrt（）的值是非负的。
log（X / Y）== log（X） - log（Y）
log（sqrt（X））= 0.5 log（X）
log（windowEnd - pStart）可以预先计算并兑现

简化版本，每个步骤都有说明：

double variant( double[] window, int i, int windowEnd, int pStart ) {

    // w[2i]^2 + w[2i+1]^2
    double temp1 = window[ i * 2 ] * window[ i * 2 ]
            + window[ i * 2 + 1 ] * window[ i * 2 + 1 ];

    // apply log(sqrt(X)) == log(X^0.5) == 0.5 log(X)
    double temp2 = 0.5 * Math.log10( temp1 );

    // calculate the value of Math.log10( windowEnd - pStart )
    // (and cache it outside of the function) 
    double tempConst3 = Math.log10( windowEnd - pStart );

    // apply log(X/Y) == log(X) - log(Y)
    double temp4 = temp2 - tempConst3;

    return 20 * temp4;
}

Answer 3

您可以执行的简单优化是将window[i*2]和window[i*2+1]的值存储在变量中，并在sqrt()方法中使用它们，这将减少数组访问次数。

除此之外，如果你能说出你想做什么，我们或许可以帮助你。

使用Math函数优化此Java代码的建议

3 个答案: