數位訊號處理

快速傅立葉轉換(FFT)

快速傅立葉轉換並不是另一種轉換——它算的就是同一個離散傅立葉轉換,只是透過巧妙重複利用算過的運算、而非重算,因而快得驚人。直接計算 N 點 DFT 約需 N² 次乘法;FFT 把訊號一再對半拆解,將其降到約 N·log₂N。對一百萬點的分析而言,這就是一兆次運算與約兩千萬次運算之差——大約少了五萬倍的工作量。

這個單一演算法是有史以來最具影響力的之一。沒有它,即時頻譜分析儀、MP3 與 JPEG 壓縮、MRI 影像重建、Wi-Fi 與 4G/5G 數據機(它們透過 OFDM 同時在數千個頻率格上傳送資料)以及音樂 App 上的音訊視覺化,全都不切實際。1965 年由 Cooley 與 Tukey 重新發現,它默默驅動著現代訊號科技中驚人比例的一切。

Cost: DFT ~ O(N²) → FFT ~ O(N log N)

經典 radix-2 FFT 偏好 N 為 2 的次方;現代函式庫(如 FFTW)能處理任意長度,但當 N 可分解為小質數時仍跑得最快——這也是為何音訊區塊大小常是 256、512 或 1024。

又稱
FFTCooley–Tukey algorithm快速傅氏轉換