Question

我正在用C ++编程。我需要将24位有符号整数（存储在3字节数组中）转换为float（规范化为[-1.0,1.0]）。

该平台是x86上的MSVC ++（这意味着输入是little-endian）。

我试过了：

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;
}

我不完全确定，但似乎我从这段代码得到的结果是不正确的。那么，我的代码是错误的，如果是，为什么？

Answer 1

您不是将24位扩展为整数的符号;高位始终为零。无论您的int大小是什么，此代码都会有效：

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

编辑：问题2是您的缩放常量。简单来说，您希望乘以新的最大值并除以旧的最大值，假设转换后0保持为0.0。

const float Q = 1.0 / 0x7fffff;

最后，为什么在最终转换中添加0.5？我能理解你是否想要舍入到一个整数值，但是你正朝着另一个方向前进。

编辑2 ：您指向的来源有一个非常详细的选择理由。不是我选择的方式，但是完全可以防御。我对乘数的建议仍然有效，但最大值因0.5增加因子而不同：

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

因为加法后的正负幅度相同，所以应该正确地缩放两个方向。

Answer 2

由于你使用的是一个char数组，因此输入的结果不一定是x86; char数组使字节顺序架构独立。

您的代码有些过于复杂。一个简单的解决方案是移动24位数据以将其缩放到32位值（以便机器的自然签名算法可以工作），然后使用结果与最大可能值的简单比率（INT_MAX减去256因为空置的低8位）。

#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) ;
}

测试代码：

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

由于它不对称，这可能是最好的妥协。

地图 - （（2 ^ 23）-1）到-1.0和（（2 ^ 23）-1）到1.0。

（注意：这与24位WAV文件使用的转换方式相同）

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

适合我的解决方案：

/**
 * 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

适合我：

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

    return (float)fromStream;
}

Answer 6

看起来你将它视为一个24位无符号整数。如果最高有效位为1，则需要通过将剩余的8位设置为1来使i为负。

Answer 7

我不确定它是不是很好的编程习惯，但这似乎有用（至少在32位Linux上使用g ++，还没有尝试过其他任何东西）并且肯定比提取byte-by更优雅来自char数组的字节，特别是如果它不是一个char数组而是一个你读取的流（在我的例子中，它是一个文件流）（如果它是一个char数组，你可以使用memcpy代替istream::read）。

只需将24位变量加载到带符号的32位（signed long）的不太重要的3个字节中。然后将long变量向左移一个字节，使符号位出现在其意图所在的位置。最后，只需将32位变量标准化，就可以了。

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);
}

（奇怪的是，当你刚刚读入3个更重要的字节时它似乎不起作用。）

编辑：事实证明这种方法似乎有些问题我还没有完全理解。最好不要暂时使用它。

C / C ++ - 将24位有符号整数转换为float

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