在Python中将浮点转换为固定点

Question

我想将浮点sin值转换为定点值。

import matplotlib.pyplot as plt

import numpy as np


Fs = 8000

f = 5

sample = 8000

x = np.arange(sample)

y = np.sin(2 * np.pi * f * x / Fs)

如何轻松地将此y浮点样本转换为定点样本？

每个元素应该是16位和1位整数部分，15位应该是小数部分，这样我就可以将这些样本传递给DAC芯片。

Answer 1

要将样本从float转换为Q1.15，请将样本乘以2 ** 15。但是，正如评论中所述，您无法在1.0中表示Q1.15，因为LSB代表了该符号。因此，您应该将值限制在[-1, MAX_Q1_15] MAX_Q1_15 = 1.0 - (2 ** -15)的范围内。这可以通过一些有用的numpy函数来完成。

y_clamped = np.clip(y, -1.0, float.fromhex("0x0.fffe"))
y_fixed = np.multiply(y_clamped, 32768).astype(np.int16)

虽然您可能担心此表示不能准确地表示1.0的值，但它足够接近于使用计算。例如，如果您要平方1.0：

fmul_16x16 = lambda x, y: x * y >> 15
fmul_16x16(32767, 32767) # Result --> 32766

非常接近，有1位错误。

希望它有所帮助。

Answer 2

您可以使用fxpmath将浮点值转换为小数定点。它支持Numpy数组作为输入，因此：

Column(
  crossAxisAlignment: CrossAxisAlignment.start,
  children: <Widget>[
    BuildHeaderPage(bgroundHeaderColor: bgroundHeaderColor),
    Expanded(child: ListView(...)) // right
  ],
)

15位的小数位数会为您提供非常低的安培分辨率值，因此我以Q5.4作图以夸张的方式显示转换：