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?
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.
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
}
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;
}
Работает для меня:
float convert(const char* stream)
{
int fromStream =
(0x00 << 24) +
(stream[2] << 16) +
(stream[1] << 8) +
stream[0];
return (float)fromStream;
}
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;
}
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.
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.
Другие вопросы по меткам c++ c floating-point integer 24bit или Задайте вопрос