在iOS上使用GPU进行快速傅里叶变换

Question

我正在为 iOS（即 iPhone 或 iPad）实现计算密集型应用程序，这些应用程序在很大程度上使用快速傅里叶变换（以及一些信号处理操作，例如插值和重取样）。那么，在 iOS 上运行 FFT 的最佳库和 API 是什么？

我已经简要地研究了 Apple Metal 和 Apple vDSP。我不确定 vDSP 是否利用 GPU，尽管它似乎高度并行化并利用了 SIMD。Metal 似乎允许访问 GPU 以进行计算密集型应用程序，但我无法找到类似于 AMD 的 clFFT 的 FFT 和基本信号处理操作的库。苹果是否提供这样的库？

还有没有其他适用于 iOS 的利用 GPU 的 API 和库可用于计算密集型应用程序？

谢谢。

- JustDoIt

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vDSP和Accelerate的作用。 - quellish

@quellish，vDSP和Accelerate是否在GPU上运行FFT？ - JustDoIt

@JoeBlow 这不是一个坏问题，但它请求软件库的建议（这被认为是 SO 的禁忌话题）。 - SleuthEye

嘿Sleuth，OP只是在寻找所有API、工具和技术来达到目标，这是一个非常有趣的主题。因为对“库”的“法律”解释失去这样的问题是一件很遗憾的事情。可惜了。 - Fattie

@JoeBlow 我并不否认在iOS上使用GPU可能会引发非常有趣的讨论。但这个问题不必被忽视：问题可以重新表述，聚焦于特定库的技术优点，这是完全符合主题的（例如，OP是否遇到了关于vDSP的具体问题？在OP的应用程序中，vDSP实现（GPU vs SIMD）是否会导致性能瓶颈的特定情况，...） - SleuthEye

Answer 1

vDSP和Accelerate使用CPU上的向量指令来并行化和加速信号处理任务。

关于iOS系统上通过GPGPU进行FFT，我认为目前没有可用的库。许多信号处理算法是在GPGPU框架GPUImage中实现的，但看起来FFT不受支持，因为这些算法是使用OpenGL ES 2.0着色器实现的。ogles_gpgpu也是如此。

iOS系统不支持OpenGL ES 3.1计算着色器，因此您应该尝试Metal。

- IsaacKleiner

Answer 2

vDSP实际上使用了内置的（从iPhone 3GS开始）NEON向量算术处理器，正如你已经说过的，它是一个SIMD引擎，并且对于某些任务（包括FFT）非常快速。我没有在GPU上计算FFT的经验，但我怀疑它不会比vDSP中的NEON指令更快，因为它的唯一目的就是这些媒体和信号处理相关的任务。

vDSP在底层使用Arm NEON指令，并使使用它们变得非常容易。如果您想深入了解，您也可以手动使用NEON指令集，但是我认为即使在运行时方面与vDSP相媲美也是一项挑战，特别是如果您只需要类似FFT的开箱即用功能。

如果您想自己测试NEON引擎，有一个很棒的benchmark作为Android设备的APK，测试常规与NEON计算。您唯一需要注意的是，如果您的数据大于L1缓存，那么L2缓存访问将成为限制因素，如果您甚至超过这个限制，就不会有明显的运行时优势。

- Maximilian Körner

Answer 3

请看我的答案，链接在这里：https://dev59.com/sGgt5IYBdhLWcg3w8iDe#19966776

虽然那里的代码使用FFT进行音频处理，但它可以应用于任何信号。

- krafter

Answer 4

你会发现Surge正是你所需要的。而且它是用纯Swift编写的！

- Vatsal Manot