vDSPを使う（高速フーリエ変換編 その6）

vDSPを使ったFFTをより簡単に使うためにラッパークラスを作っています。前回の記事の続きで、実際に作ったクラスの内容は下記のようになります。
MyFFT.h

//
//  MyFFT(revision 1)
//  MyFFT.h
//  http://nantekottai.com/
//
#import
#import
@interface MyFFT : NSObject {
	DSPSplitComplex splitComplex;
	FFTSetup fftSetup;
	unsigned int capacity;
	unsigned int capacityN;	//capacityが2の何乗であるかを保持
	float* window;
	float* windowedInput;
}
@property (assign) unsigned int capacity;
@property (readonly) float* realp;
@property (readonly) float* imagp;
- (void)process:(float*)input;
@end

MyFFT.m

//
//  MyFFT.m
//  http://nantekottai.com/
//
#import "MyFFT.h"
@implementation MyFFT
@synthesize capacity;
- (float*)realp
{
	return splitComplex.realp;
}
- (float*)imagp
{
	return splitComplex.imagp;
}
- (id)initWithCapacity:(unsigned int)aCapacity
{
	if (self = [super init]) {
		// aCapacityが2のn乗になっているか調べます
		// aCapacityが2のn乗になっていない場合は、
		// 2のn乗になるように調整します。
		// (厳密にやりたい場合は0のチェック等も行ってください)
		capacityN = log(aCapacity) / log(2);
		capacity = 1 << capacityN;
		NSLog(@"capacity: %d n: %d", capacity, capacityN);
		// FFTの設定をします
		fftSetup = vDSP_create_fftsetup(capacityN+1, FFT_RADIX2);
		// FFTに使う配列を用意します
		splitComplex.realp = calloc(capacity, sizeof(float));
		splitComplex.imagp = calloc(capacity, sizeof(float));
		// 窓用の配列を用意します
		window = calloc(capacity, sizeof(float));
		windowedInput = calloc(capacity, sizeof(float));
		// 窓を作ります
		vDSP_hann_window(window, capacity, 0);
	}
	return self;
}
- (void)process:(float*)input
{
	// 窓をかけます
	vDSP_vmul(input, 1, window, 1, windowedInput, 1, capacity);
	// 複素数に変換します
	for (int i=0; i<capacity; i++) {
		splitComplex.realp[i] = windowedInput[i];
		splitComplex.imagp[i] = 0.0f;
	}
	// フーリエ変換します
	vDSP_fft_zrip(fftSetup, &splitComplex, 1, capacityN+1, FFT_FORWARD);
}
- (void)dealloc
{
	// FFTに使う配列を解放します
	free(splitComplex.realp);
	free(splitComplex.imagp);
	// 窓用の配列を解放します
	free(window);
	free(windowedInput);
	// FFTの設定を削除します
	vDSP_destroy_fftsetup(fftSetup);
	[super dealloc];
}
@end

使用例

MyFFT* fft = [[[MyFFT alloc] initWithCapacity:512] autorelease];
	// 解析用の信号
	float inputWave[512];
	float phase = 0.0f;
	float freq = 30.0f;
	for (int i=0; i

このように信号を一回解析するだけの使用方法では、MyFFTクラスを使うメリットが感じにくいですが、リアルタイムに音声を解析するような場合には効果を発揮してきます。次はいよいよリアルタイムで音声を解析してみます。