Question

我试图在20hz处计算正弦波的DFT。

首先，我用20赫兹的正弦函数填充一个std :: vector：

std::vector<double> sinx;
double samplerate = 1000.0;
double frequency = 20.0;
double num_cycles = 10.0;
for (int i=0; i<samplerate/frequency*num_cycles; i++){
    sinx.push_back(sin(2.0*M_PI*((double)i)*frequency/samplerate));
}
double N = sinx.size();

然后我启动FFTW输入和输出数组以及FFTW计划：

fftw_complex *in, *out;
fftw_plan p;

in = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex)* N);
out = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * N);
p = fftw_plan_dft_1d(N, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);

然后我用正弦波函数值填充输入数组：

for (int i=0; i<N; i++){
    in[i][0] = sinx[i];
}

然后我计算FFT：

fftw_execute(p);

计算FFT后，检查结果并清理。

    double hz_per_index = samplerate/2.0/N*num_cycles;
for (int i=0; i<N/num_cycles; i++){
    std::cout<<"hz: "<<hz_per_index*i<<" out: "<<fabs(out[i][0])<<" "<<out[i][1]<<" in: "<<in[i][0]<<std::endl;
}

我预计20h左右会出现峰值，但根本没有尖峰。所有返回的值始终是零，无穷大或负无穷大。我的第一个想法是输入是覆盖自己，但在计算后检查输入并且它是正确的。我尝试在不同的模式下运行FFTW，FFTW_FORWARD，FFTW_BACKWARD，FFTW_ESTIMATE，FFTW_RELATIVE，没有任何帮助。我尝试过计算不同频率，采样率，周期数的不同正弦函数。

令人遗憾的是，我能够让它工作一次。然后我继续工作，看到它不起作用，然后重新打开有效的文件，现在它不再起作用了！

其他人遇到过这个？

编辑：根据建议编写新代码

它仍然无效。我尝试将复数的虚部初始化为0，我仍然有同样的问题，所以这里的代码利用了fftw库的真实输入/复合输出函数。

我基本上都是0。这是输入的所有5个周期的完整输出，显示输入，输出和hz值：

https://gist.github.com/anonymous/ed419f4cfb43887c810e

double *in;
fftw_complex* out;
fftw_plan p;

std::vector<double> sinx;
double samplerate = 1000.0;
double frequency = 20.0;
double num_cycles = 5.0;
for (int i=0; i<samplerate/frequency*num_cycles; i++){
    sinx.push_back(sin(2.0*M_PI*((double)i)*frequency/samplerate));
}
int N = sinx.size();

in = (double*) fftw_malloc(sizeof(double)* N);
out = (fftw_complex*) fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * N);
p = fftw_plan_dft_r2c_1d(N, in, out, FFTW_ESTIMATE);

for (int i=0; i<N; i++){
    in[i] = sinx[i];
}

fftw_execute(p);

double hz_per_index = samplerate/2.0/N*num_cycles;
for (int i=0; i<N; i++){
    std::cout<<"hz: "<<hz_per_index * (i % (int)(N/num_cycles))<<" out: "<<out[i][0]<<" in: "<<in[i]<<std::endl;
}

fftw_destroy_plan(p);
fftw_free(in); fftw_free(out);

return 0;

}

Answer 1

您正在分配一个fftw_complex es数组，它由两个元素组成 - 真实和复杂组件 - 但您只是初始化每个样本的实际组件。这可能会使复杂的组件包含随机数据，从而导致意外的疯狂结果！

如果您不需要处理复杂样本（可能是这样），您可能需要使用one of FFTW's real-data DFT functions，它将double数组作为输入。否则，将所有复杂组件（in[i][1]）初始化为零。

此外，您不会查看输出的复杂组件。你可能错过了一些重要的东西。

Answer 2

您的输入是纯正的正弦波的10个周期。这意味着：

您的输出是纯虚数由奇数正弦函数引起（sin（x）= -sin（-x））在余弦函数的情况下，输出是纯粹的因为余弦是偶数函数（cos（x）= cos（-x）
只有两个频率线，一个在正频段还有一个在负面乐队中。
因为您的输入中有10个句点，所以应该出现您的行在[10] [1]和[N-10] [1] 。
因为你没有规范化输出，样本数量是500，幅度应该超出[10] [1] = -250并且[490] [1] = +250。
所有其他值应为零。

FFTW根本不会返回除无穷大以外的值，接近零的值或负无穷大

2 个答案: