C/С++ - конвертировать 24-разрядное целое число со знаком для float

Я программирую на С++. Мне нужно преобразовать 24-разрядное целое число со знаком (хранится в 3-байтовом массиве) для float (нормализуется до [-1.0,1.0]).

Платформа - это MSVС++ на x86 (что означает, что ввод является мало-endian).

Я пробовал это:

float convert(const unsigned char* src)
{
    int i = src[2];
    i = (i << 8) | src[1];
    i = (i << 8) | src[0];

    const float Q = 2.0 / ((1 << 24) - 1.0);

    return (i + 0.5) * Q;
}

Я не совсем уверен, но, похоже, результаты, которые я получаю от этого кода, неверны. Итак, мой код неправильный, и если да, то почему?

6
задан Etienne Dechamps 26 мая '10 в 22:39
источник поделиться

7 ответов

Вы не подписываете 24 бита в целое число; верхние биты всегда будут равны нулю. Этот код будет работать независимо от вашего размера int:

if (i & 0x800000)
    i |= ~0xffffff;

Изменить: Проблема 2 - ваша константа масштабирования. Проще говоря, вы хотите умножить на новый максимум и делить на старый максимум, считая, что 0 остается на 0,0 после преобразования.

const float Q = 1.0 / 0x7fffff;

Наконец, почему вы добавляете 0.5 в окончательное преобразование? Я мог бы понять, если вы пытаетесь округлить до целочисленного значения, но вы идете в другое направление.

Изменить 2: Источник, на который вы указываете, имеет очень подробное обоснование для ваших выборов. Не так, как я бы выбрал, но отлично оправданным, тем не менее. Мой совет для множителя все еще сохраняется, но максимум отличается из-за 0,5 добавленного фактора:

const float Q = 1.0 / (0x7fffff + 0.5);

Поскольку после добавления положительные и отрицательные величины совпадают, это должно правильно масштабировать оба направления.

9
ответ дан Mark Ransom 26 мая '10 в 22:50
источник поделиться

Поскольку вы используете массив char, это не обязательно означает, что вход немного ограничен, поскольку он является x86; массив char делает независимую архитектуру байтового заказа.

Ваш код несколько сложнее. Простое решение - сдвинуть 24-битные данные, чтобы масштабировать его до 32-битного значения (чтобы работала естественная арифметическая операция машины), а затем используйте простое соотношение результата с максимально возможным значением (которое составляет INT_MAX меньше 256, потому что из свободных 8 разрядов).

#include <limits.h>

float convert(const unsigned char* src)
{
    int i = src[2] << 24 | src[1] << 16 | src[0] << 8 ;
    return i / (float)(INT_MAX - 256) ;
}

Тестовый код:

unsigned char* makeS24( unsigned int i, unsigned char* s24 )
{
    s24[2] = (unsigned char)(i >> 16) ;
    s24[1] = (unsigned char)((i >> 8) & 0xff);
    s24[0] = (unsigned char)(i & 0xff);
    return s24 ;
}

#include <iostream>

int main()
{
    unsigned char s24[3] ;
    volatile int x = INT_MIN / 2 ;

    std::cout << convert( makeS24( 0x800000, s24 )) << std::endl ;  // -1.0
    std::cout << convert( makeS24( 0x7fffff, s24 )) << std::endl ;  //  1.0
    std::cout << convert( makeS24( 0, s24 )) << std::endl ;         //  0.0
    std::cout << convert( makeS24( 0xc00000, s24 )) << std::endl ;  // -0.5
    std::cout << convert( makeS24( 0x400000, s24 )) << std::endl ;  //  0.5

}
3
ответ дан Clifford 26 мая '10 в 23:21
источник поделиться

Решение, которое работает для меня:

/**
 * Convert 24 byte that are saved into a char* and represent a float
 * in little endian format to a C float number.
 */
float convert(const unsigned char* src)
{
    float num_float;
    // concatenate the chars (short integers) and
    // save them to a long int
    long int num_integer = (
            ((src[2] & 0xFF) << 16) | 
            ((src[1] & 0xFF) << 8) | 
            (src[0] & 0xFF)
        ) & 0xFFFFFFFF;

    // copy the bits from the long int variable
    // to the float.
    memcpy(&num_float, &num_integer, 4);

    return num_float;
}
1
ответ дан sbosx 20 апр. '12 в 17:37
источник поделиться

Работает для меня:

float convert(const char* stream)
{
    int fromStream = 
        (0x00 << 24) + 
        (stream[2] << 16) + 
        (stream[1] << 8) + 
         stream[0];

    return (float)fromStream;
}
1
ответ дан sethcall 21 дек. '13 в 1:33
источник поделиться

Поскольку это не симметрично, это, вероятно, лучший компромисс.

Карты - ((2 ^ 23) -1) - -1,0 и ((2 ^ 23) -1) до 1.0.

(Примечание: это тот же стиль конвертации, который используется 24-битными WAV файлами)

float convert( const unsigned char* src )
{
    int i = ( ( src[ 2 ] << 24 ) | ( src[ 1 ] << 16 ) | ( src[ 0 ] << 8 ) ) >> 8;
    return ( ( float ) i ) / 8388607.0;
}
1
ответ дан Grayson Lang 01 нояб. '11 в 9:36
источник поделиться

Я не уверен, что это хорошая практика программирования, но это, похоже, работает (по крайней мере, с g++ на 32-разрядной Linux, еще не пробовал это ни на что еще) и, безусловно, более элегантно, чем извлечение байта -byte из массива char, особенно если это не массив char, а поток (в моем случае это поток файлов), который вы читаете (если это массив char, вы можете использовать memcpy вместо istream::read).

Просто загрузите 24-битную переменную в менее значимые 3 байта подписанного 32-битного (signed long). Затем сдвиньте переменную long по одному байту влево, так что бит знака появится там, где он предназначен. Наконец, просто нормализуйте 32-битную переменную, и вы все настроены.

union _24bit_LE{
  char access;
  signed long _long;
}_24bit_LE_buf;

float getnormalized24bitsample(){
  std::ifstream::read(&_24bit_LE_buf.access+1, 3);
  return (_24bit_LE_buf._long<<8) / (0x7fffffff + .5);
}

(Как ни странно, он не работает, когда вы просто читаете три более значительных байта сразу).

EDIT: выясняется, что этот метод, похоже, имеет некоторые проблемы, которые я пока не совсем понимаю. Лучше не использовать его в настоящее время.

0
ответ дан leftaroundabout 13 мая '11 в 2:26
источник поделиться

Похоже, вы рассматриваете его как 24-разрядное целое без знака. Если самый старший бит равен 1, вам нужно сделать i отрицательным, установив остальные 8 бит в 1.

0
ответ дан Thorarin 26 мая '10 в 22:55
источник поделиться

Другие вопросы по меткам