c - FFTW 结果为零

Question

我正试图让 FFTW 在 C 中工作。它曾经为另一个项目(在 JNI 中)工作，我或多或少地从那个项目中复制代码，遗憾的是没有结果。

首先我生成一个正弦信号，如下所示:

double* generateSignal() {
    int fs=44100;
    double fsd = 44100.0; // fs in double format
    double f1=1000.0;
    int i;
    double PI = 3.141592653589793238462643;

    double t[fs];
    double value = 0.0;
    for (i = 0; i < fs; i++) {
        t[i] = value;
        value += 1.0/fsd;
    }

    double* signal = (double*) malloc(sizeof(double) * fs);
    for (i = 0; i < fs; i++) {
        signal[i] = sqrt(2) * sin(2 * PI * f1 * t[i]);
    }

    return signal;
}    

这是有效的，我只是为了完整性而发布它。

接下来，我想使用 FFTW 转换信号，我使用以下方法(基于 FFTW documentation):

void processSignal(double* signal) {
    int size = 44100;
    int i;

    fftw_complex* in = fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * size);
    fftw_complex* out = fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * size);

    for (i = 0; i < size; i++) {
        double* ptr = in[i];
        *ptr = signal[i];       // set first double, real part
        *(ptr + 1) = 0.0;       // set second double, imaginary part
    }

    fftw_plan p = fftw_plan_dft_1d(size, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE); 
    fftw_execute(p);

    for (i = 0; i < size; i++) {
        double* ptr = out[i];
        signal[i] = *ptr;       // get real part
    }

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

请注意 FFTW 文档中的这一点:typedef double fftw_complex[2];

现在，这导致 signal 数组的所有值为 -0.000000。我真的看不出这段代码有什么问题，所以请大家指出我做错了什么？

谢谢。

PS:为了清楚起见，我的代码中删除了打印语句。

Answer 1

我认为问题可能在于您用当前迭代的实部覆盖了上一次迭代的虚部。

for (i = 0; i < size; i++) {
        double* ptr = in[i];    //  <-- here's a problem
        *ptr = signal[i];       // set first double, real part
        *(ptr + 1) = 0.0;       // set second double, imaginary part
    }

i 在每次迭代中递增，因此在第一次迭代中，ptr 指向输入复数 [0] 和 ptr 的实部+ 1 指向复数[0]的虚部，但在第二次迭代时，ptr 指向复数[0]的虚部，ptr + 1 指向复数[1]的实部。

解决此问题的一些建议可能是:

for (i = 0, j = 0; i < size; i++, j+= 2) {
    double* ptr = in[j];    // j increments by 2 making ptr alays point to real part 
    *ptr = signal[i];       // set first double, real part
    *(ptr + 1) = 0.0;       // set second double, imaginary part
}

或

double* ptr = in[0]
for (i = 0; i < size; i++) {
        *ptr++ = signal[i]; // set first double, real part
        *ptr++ = 0.0;       // set second double, imaginary part
    }