Matlab - 看似简单的指令导致高CPU负载

Question

我正在编写一个实现噪声门算法的 Matlab 脚本。它遍历输入信号的长度(我在同一个脚本中创建的)并逐个样本地处理。该算法本身不需要太多内存(它将两个值传递给下一次迭代，即 x_peak_old 和 g_old)。然而，为了监控算法的内部过程，我创建了一些额外的调试向量，它们与输入信号的长度相同，并在每个循环中得到更新。我会根据需要对它们进行评论。

但是，我的问题是其中一个向量的行为异常。如果我禁用此向量并点击“运行”，脚本将立即执行并完成。但是，当我在每个循环中为这个特定向量赋值并运行脚本时，计算需要几秒钟时间，并且我的 CPU 的一个核心在此期间处于 100% 负载。

代码如下:

clear all; close all;

% ***** Parameter *****
Fs = 44100; % Samplerate
ta = 5; % Attack time in ms
tr = 300; % Release time in ms
th = -8; % Threshold in dB
R = 0.05; % Ratio in dB/dB

% ***** Test signal *****
f0 = 20000; % Frequency in Hz
a = (0:Fs) ./ Fs;
aflip = fliplr(a);
sine = sin((2 * pi * f0 / Fs) .* (0:Fs));
sinedecay = zeros(1, Fs);
for k = 1:(Fs+1)
    sinedecay(k) = sine(k)*aflip(k);
end
zeropad = zeros(1, Fs);
% Sine only
% x = [zeropad sine sinedecay zeropad];
% Triangle Rectangle Sine
x = [zeropad a (1-a) -a a-1 zeropad ones(1, Fs) (-1).*ones(1,Fs) zeropad sine sine sinedecay zeropad];
% Dirac
%x = [zeropad 1 zeropad];
siglen = length(x);
x_axis = (1:siglen) ./ Fs;

% ***** Output signal *****
y = zeros(1, siglen);

% ***** Debug signals *****
%threshold = 10^(th/20) .* ones(1, siglen);
%xpeakt = zeros(1, siglen);
%peaklogt = zeros(1, siglen);
%ctrl_logt = zeros(1, siglen);
f_t = zeros(1, siglen);
gt = zeros(1, siglen);

% ***** Derived parameters *****

AT = 1/(1+ta*Fs/1000);
RT = 1-1/(1+tr*Fs/1000);
TH_log = log2( 10^(th/20));
S = 1 - 1/R;

% ***** Initial parameters *****

x_peak_old = 0;
g_old = 0;

% ***** Lets go! *****

for i = 1:siglen 

% Peak measurement
    p0 = abs(x(i));
    x_peak = x_peak_old * RT;
    if (p0 > x_peak)
        x_peak = p0 * AT + x_peak_old *(1-AT);
    end
    x_peak_old = x_peak;
%    xpeakt(i) = x_peak; % DEBUG
    x_peak_log = log2(x_peak);
%    peaklogt(i) = x_peak_log; % DEBUG

% Compare with threshold

    ctrl_log = TH_log - x_peak_log;
    if (ctrl_log < 0)
        ctrl_log = 0;
    end
%    ctrl_logt(i) = ctrl_log; %DEBUG

% Calculation of weight factor

    f = S * ctrl_log;
    f_t(i) = f; %DEBUG
    g = 2^f;

% Smoothing filter for weight factor
    if (g > g_old) 
        coeff = 1-AT;
    else
        coeff = 1-RT;
    end
    temp = g;    
    g = coeff * g + (1-coeff) * g_old;
    g_old = temp;

    % THE FOLLOWING LINE CAUSES PROBLEMS
    gt(i) = g; % DEBUG

% Calculation output signal
    y(i) = x(i) * g;
end

% ***** Plot input, output and debug signals *****
figure;
subplot(211);
plot(x_axis, x);
hold on; grid on;
%plot(x_axis, threshold);
%plot(x_axis, xpeakt); %DEBUG
%plot(x_axis, peaklogt); %DEBUG
%plot(x_axis, ctrl_logt); %DEBUG
plot(x_axis, f_t); %DEBUG
%plot(x_axis, gt); %DEBUG
subplot(212);
plot(x_axis, y);

导致问题的那一行是接近尾声的那一行:

gt(i) = g; % DEBUG

然而，就在几行之前，在同一个循环中，我以相同的方式将一个值赋给一个向量:

f_t(i) = f; %DEBUG

两个向量的初始化方式相同。此循环中有更多向量以完全相同的方式处理，但只有 gt(i) 向量表现奇怪。

我在两台运行 Matlab R2014b 的不同机器上测试了这个脚本。是什么导致了这个问题？

Answer 1

只需将变量 gt 的名称更改为其他名称(内置函数的名称除外)。

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我认为这正是 Mathworks 在告诉您不建议重载内置函数时警告您的情况。

gt function 是简写运算符 > 的完整形式。

运行脚本之前:

>> which gt
built-in (C:\TLAB13a\toolbox\matlab\ops\@double\gt)  % double method

在运行你的脚本之后:

>> which gt
gt is a variable.

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我可以在 Matlab R2013a 中重现所描述的行为(使用调试变量大约需要 7.5 秒，没有调试变量需要 0.1 秒)。

请注意，在 R2016a 上，此行为不存在(两个版本均约为 0.12 秒)。较新的 Matlab 引擎不会那么容易被重载的内置函数混淆。

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在你的情况下，对于使用旧版 Matlab 的人来说，只需将变量名从 gt 更改为其他任何名称(除了另一个内置函数的名称)，gtx 例如，即使使用调试变量也能使脚本运行良好且快速。