使用FFTW在VST插件中的“乱码”声音

Question

我对信号处理还很陌生，我想创建一个使用FFTW的示例VST插件（因为我在Rosetta Code上找到的FFT和IFFT似乎也在工作慢慢地），除了（无用地）对每个输入采样执行FFT之外什么也不做，然后对这个结果应用IFFT。目标是获得原始声音，但输出看起来（因为缺乏用于描述声音质量的更好术语的知识）“乱码”。下面是processReplacing函数的代码：

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，我会得到in1和in2信号（左和预期的使用权输入）输入回几乎相同的out4和out5（左后和预期用途中的右后输出）。我在代码中犯了错误，还是我对FFTW的行为期望不正确？

Answer 1

从FFTW参考：

FFTW_MEASURE告诉FFTW发现通过实际计算几个FFT和测量它们的执行时间的优化方案。根据您的机器，这可能需要一些时间（通常几秒钟）。

这表明你可能应该预先运行这个例程，然后使用它生成的计划，而不是每个周期都重新创建它们。当然，这需要固定的帧大小，但迟早你会面临这个问题。

Answer 2

也许不是你唯一的问题，但你有一个复制粘贴错误的位置：

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

的问题是很明显所致，除了复制和粘贴错误，事实证明FFTW单位计算一个非标准化的变换。来自“What FFTW really computes”，

FFTW计算非标准化变换，因为在DFT中求和之前没有系数。换句话说，应用前向变换和后向变换将使输入乘以n。

解决这个问题是通过initialFrames为了正常化来划分信号：

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++; 
}