WebGL 逆 FFT 实现

Question

我正在尝试使用片段着色器在 WebGL 中实现 FFT 和相关的逆 FFT。我正在使用来自 this github site 的着色器代码。我相信我正在正确地进行 FFT，因为我得到的结果看起来是正确的，但是我对逆 FFT 的实现并没有像它应该的那样给我返回初始结果。我对逆FFT的理解只是改变旋转因子参数上的符号：

FFT twiddleArgument = -2.0 * PI * (index / u_subtransformSize)
iFFT twiddleArgument = 2.0 * PI * (index / u_subtransformSize)

我在概念上有什么地方做错了吗？

FFT 着色器代码：

//GPU FFT using a Stockham formulation
#define HORIZONTAL
precision mediump float;
const float PI = 3.14159265359;
uniform sampler2D u_input_complex;
uniform float u_transformSize;
uniform float u_subtransformSize;

varying vec2 vUV;

vec2 multiplyComplex (vec2 a, vec2 b) {
    return vec2(a[0] * b[0] - a[1] * b[1], a[1] * b[0] + a[0] * b[1]);
}

void main(void){
    #ifdef HORIZONTAL
        float index = vUV.x * u_transformSize - 0.5;
    #else
        float index = vUV.y * u_transformSize - 0.5;
    #endif

    float evenIndex = floor(index / u_subtransformSize) * (u_subtransformSize * 0.5) + mod(index, u_subtransformSize * 0.5);

    //transform two complex sequences simultaneously
    #ifdef HORIZONTAL
        vec4 even = texture2D(u_input_complex, vec2(evenIndex + 0.5, gl_FragCoord.y) / u_transformSize).rgba;
        vec4 odd = texture2D(u_input_complex, vec2(evenIndex + u_transformSize * 0.5 + 0.5, gl_FragCoord.y) / u_transformSize).rgba;
    #else
        vec4 even = texture2D(u_input_complex, vec2(gl_FragCoord.x, evenIndex + 0.5) / u_transformSize).rgba;
        vec4 odd = texture2D(u_input_complex, vec2(gl_FragCoord.x, evenIndex + u_transformSize * 0.5 + 0.5) / u_transformSize).rgba;
    #endif

    float twiddleArgument1D = -2.0 * PI * (index / u_subtransformSize);
    vec2 twiddle1D = vec2(cos(twiddleArgument1D), sin(twiddleArgument1D));

    vec2 outputA = even.xy + multiplyComplex(twiddle1D, odd.xy);  //even.xy
    vec2 outputB = even.zw + multiplyComplex(twiddle1D, odd.zw); //even.zw

    gl_FragColor = vec4(outputA,outputB);
}

反向 FFT 着色器代码：

precision mediump float;
const float PI = 3.14159265359;
uniform sampler2D u_input;
uniform float u_transformSize;
uniform float u_subtransformSize;

varying vec2 vUV;

vec2 multiplyComplex (vec2 a, vec2 b) {
    return vec2(a[0] * b[0] - a[1] * b[1], a[1] * b[0] + a[0] * b[1]);
}

void main(void){
    #ifdef HORIZONTAL
        float index = vUV.x * u_transformSize - 0.5;
    #else
        float index = vUV.y * u_transformSize - 0.5;
    #endif

    float evenIndex = floor(index / u_subtransformSize) * (u_subtransformSize * 0.5) + mod(index, u_subtransformSize * 0.5);

    //transform two complex sequences simultaneously
    #ifdef HORIZONTAL
        vec4 even = texture2D(u_input, vec2(evenIndex + 0.5, gl_FragCoord.y) / u_transformSize).rgba;
        vec4 odd = texture2D(u_input, vec2(evenIndex + u_transformSize * 0.5 + 0.5, gl_FragCoord.y) / u_transformSize).rgba;
    #else
        vec4 even = texture2D(u_input, vec2(gl_FragCoord.x, evenIndex + 0.5) / u_transformSize).rgba;
        vec4 odd = texture2D(u_input, vec2(gl_FragCoord.x, evenIndex + u_transformSize * 0.5 + 0.5) / u_transformSize).rgba;
    #endif

    float twiddleArgument1D = 2.0 * PI * (index / u_subtransformSize);
    vec2 twiddle1D = vec2(cos(twiddleArgument1D), sin(twiddleArgument1D));

    vec2 outputA = even.xy + multiplyComplex(twiddle1D, odd.xy);
    vec2 outputB = even.zw + multiplyComplex(twiddle1D, odd.zw); //even.zw

    gl_FragColor = vec4(outputA, outputB);
}

Answer 1

我看到的错误与我运行的另一个着色器程序中的拼写错误有关（不是问题中发布的着色器程序）。我现在开始工作了。问题中的着色器适用于 FFT 和 iFFT。

Answer 2

当你有FFT函数时，你可以使用它创建IFFT函数。

r：实数。

i：虚数。

c：r和i集合的复数。

carr: c.

数组

cswap(carr)：交换 carr 中每个 c 的 r 和 i。

cnorm(carr)：将carr中的每个cs归一化为carr的长度。

fft(carr): carr.

的快速傅立叶变换

然后

ifft(carr): cnorm(cswap(fft(cswap(carr)))).

WebGL 逆 FFT 实现

WebGL inverse FFT implementation

glsl

webgl

fft

ifft