C / C ++ - конвертировать 24-битное подписанное целое число для плавания

Question

Я программирую в C ++. Мне нужно преобразовать 24-битное подписанное целое число (хранится в 3-байтовом массиве), чтобы поплавок (нормализуя на [-1.0,1.0]).

Платформа MSVC ++ на X86 (что означает, что вход - это маленький Endian).

Я попробовал 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 кажется, что результаты, которые я получаю от этого кода, неверны. Итак, мой код не так, и если так, почему?

Answer 1

Вы не знаки, расширяя 24 бита в целое число; Верхние биты всегда будут нулевыми. Этот код будет работать независимо от того, что ваш int Размер:

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

Редактировать: Проблема 2 - ваша постоянная масштабирования. Проще говоря, вы хотите умножить на новый максимум и разделите старым максимумом, предполагая, что 0 остается при 0.0 после преобразования.

const float Q = 1.0 / 0x7fffff;

Наконец, почему вы добавляете 0,5 в окончательном преобразовании? Я мог бы понять, пытаетесь ли вы расти до целочисленного ценности, но вы идете другое направление.

Редактировать 2: Источник, который вы указываете, имеет очень подробное обоснование вашего варианта. Не так, как я бы выбрал, но прекрасно оправдано. Мой совет для множителя все еще держит, но максимум отличается от добавленного коэффициента 0,5:

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

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

Answer 2

Поскольку вы используете массив CHAR, он не обязательно следит за тем, что вход - это маленький Endian в силу X86; Массив CHAR делает архитектуру байта заказа независимой.

Ваш код несколько сложен. Простое решение состоит в том, чтобы переместить 24-битные данные для масштабирования его до 32-битного значения (так, чтобы натуральный подписанный арифметический арифметический арифметический аппарат машины работать), а затем используйте простое соотношение результата с максимально возможным значением (которое int_max меньше 256, потому что вакантных нижних 8 бит).

#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

}

Answer 3

Поскольку это не симметрично, это, наверное, является лучшим компромиссом.

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

(Примечание: это тот же стиль преобразования, используемый 24-битные файлы WAV)

float convert( const unsigned char* src )
{
    int i = ( ( src[ 2 ] << 24 ) | ( src[ 1 ] << 16 ) | ( src[ 0 ] << 8 ) ) >> 8;
    return ( ( float ) i ) / 8388607.0;
}

Answer 4

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;
}

Answer 5

Работает на меня:

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

    return (float)fromStream;
}

Answer 6

Похоже, вы относитесь к этому как 24-битное целое число без знака. Если самый значительный бит 1, вам нужно сделать i негатив, устанавливая оставшиеся 8 бит до 1.

Answer 7

Я не уверен, что это хорошая практика программирования, но это, кажется, работает (по крайней мере, с G ++ на 32-разрядном Linux, еще не пробовал ни на что еще) и, безусловно, более элегантно, чем извлекать байт по байту Массив CHAR, особенно если это не совсем массив CHAR, а скорее поток (в моем случае, это поток файлов), который вы читаете (если это является Массив Char, вы можете использовать memcpy вместо istream::read).

Просто загрузите 24-битную переменную в менее значительные 3 байта подписанного 32-бита (signed long). Затем сдвиньте long Переменная одного байта влево, чтобы подписать бит, где он предназначен. Наконец, просто нормализуйте 32-битную переменную, и вы все набор.

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, не работает, когда вы только что читаете в 3 важных байтах).

РЕДАКТИРОВАТЬ: Оказывается, этот метод, похоже, имеет некоторые проблемы, которые я пока не полностью понимаю. Лучше не используйте его на данный момент.