读取 10 位定点浮点数答案

【问题标题】：Reading 10-bit fixed-point float读取 10 位定点浮点数
【发布时间】：2014-09-17 18:19:58
【问题描述】：

我有一个包含 10 位定点值的二进制文件，我需要将其转换为 Java float。我几乎可以肯定“格式”是x.xxxxxxxxx，其中 x 有点。而且我确实认为我了解手工操作this 的基础知识。

我必须对位做：x + 0.5*x + 0,25*x... 等。例如

1010110010 = 1×1 + 0×½ + 1×¼ + 0×⅛ + 1×¹⁄₁₆ + 1×¹⁄₃₂...

但我不知道如何在 Java 中做到这一点。我一次只能读取一个 BYTE 文件，一个值将读取 2 个字节 = 16 位。

文件是小尾数。

【问题讨论】：

Parsing string to double - java的可能重复
不！位，而不是字节或类似的东西:) 我的“格式”中的“x”代表位，0/1
好的，我撤回了接近投票，但您可能想编辑您的问题，因为它读起来好像您的意思是 x.xxxxxxxxx 作为 ASCII 表示。例如，您可以以十六进制转储的形式发布一个示例，以及您希望它解码为什么值。
你应该给我们更多的上下文，尤其是这是什么文件。
如果你有10位，并且“二进制点在第一位和第二位之间，这只是意味着该数字除以2到第9位，即512。所以把值放在低位int 的结尾，转换为浮点数，除以 512，得到你的数字。

标签： java parsing bit-manipulation bit fixed-point

【解决方案1】：

如果你有 10 位，并且“二进制点”在第一位和第二位之间，这只是意味着该数字除以 2 到第 9 位，即 512。所以将值放在 int 的低端, 转换为浮点数，除以 512，得到你的数字。

float finalAnswer = bitsInLowOrderEndOfInt / 512.0;

【讨论】：

您应该将问题 cmets 中的解释添加到您的答案中。你是对的，但你写的东西是无法接近的。
很抱歉提出问题。 bitsInLowOrderEndOfInt 代表什么？这意味着我应该将 10 位读取为无符号整数？ 0-1023?
需要将这10位读取为二进制值，取值范围为0-1023

【解决方案2】：

不是计算每一位，而是计算指数更有效。

public double parse (InputStream is) {
    long value = 0, factor = 0;
    for(;;) {
        int ch = is.read();
        if (ch == '.') {
            factor = 1;
        } else if(ch == '0' || ch = '1') {
            factor *= 2;
            value = value * 2 + ch - '0';
        } else {
            break;
        }
    }
    return factor == 0 ? value : (double) value / factor;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

我必须对位做：x,0.5*x+0.25*x.... 等等。

这在 Java 中实际上并不难。假设您将这些位转换为booleans，您的代码可能如下所示：

public double parse (boolean ... bits)
{
    double val = (bits[0] ? 1 : 0); // note to check that bits[0] exists
    for (int i = 1; i < bits.length; i++)
        val += (1.0 / 2*i) * (bits[i] ? 1 : 0) * Math.pow(2, -1*i);
    return val;
}

【讨论】：

(1.0 / i) 来自哪里？
其实是OP写的，但一定是(1.0 / 2*i)，我去编辑
从二进制文件转换为布尔列表已经非常昂贵了。没有人像那样单独存储位。但更糟糕的是Math.pow(2, -1*i)，它要慢得多

【解决方案4】：

从字节到 10 位原始整数的转换可能是这样的：

Path file = Paths.get("....");
byte[] data = Files.readAllBytes(file);

// data is a sequence of 10 bit fixed-point floats
if (data.length % 5 != 0) {
    throw new IllegalArgumentException(
        "File length is not a multiple of 10 bits: " + file);
}
int bitCount = data.length * 8;
bitCount = bitCount - (bitCount % 10); // When without check.
int[] rawInts = new int[bitCount / 10];
for (int bitIx = 0; bitIx < bitCount; bitIx += 10) {
    int byteIx0 = bitIx / 8;
    int byte0 = data[byteIx0) & 0xFF;
    int byteIx1 = byteIx0 + 1;
    int byte1 = data[byteIx1) & 0xFF;
    int off = bitIx % 8;

    int rawInt = ((byte0 << off + 2) & 0x3FF)
        | (byte1 >> (8 - (2 + off));
    rawInts[bitIx / 10] = rawInt;
}

现在到定点格式：10 位有 2¹⁰ 个数字，因此 0 .. 1023。这表明固定点基于 1000 左右，可能是 9.99

int integralPart = rawInt / 100;
int decimals = rawInt % 100;

附注没有测试移位，顺便说一下，它也可能是小端。

【讨论】：

文件实际上是小端。我知道这是事实，但在实践中我并不完全理解。
你确定是定点的吗？它看起来更像 BCD，将 3 位数字打包成 10 位，并将无关值用于其他目的：1023 = 小数点，1022 = 负数左右。（事后看来，我对精确拟合 10 位的倍数的检查是愚蠢的。）
我实际上是在对 Dungeon Keeper 2 网格和动画进行逆向工程 (github.com/tonihele/OpenDungeonKeeper)。我有一个社区创建的文档，说明这些是 3D 坐标。 Z、Y、X，每一个都以 10 位表示。并用浮点数缩放。在这种情况下，浮点数是 0.82xxx 并且缩放的矢量坐标应该很小，小于 1。到目前为止，文档已经到位。我得出的结论是，我只是不明白向量分量的形成。我只有反复试验来验证这一点。
github.com/tonihele/OpenDungeonKeeper/blob/master/src/toniarts/… - 这就是魔法，就在第 398 行附近。如果这对您有任何帮助或兴趣。
所以：double coord = (0.82 * rawInt) / 1024;（双除法）。最多为 0.82；也许根本没有除法，0.82 * 1024 ≈ 840。祝你好运，我正在冒险工作的地牢。

【解决方案5】：

或者只是直接从原始位构造浮点数

假设二进制值被读入v的低10位

if (v == 0)
   return 0.0f;

// shift the mantissa to the correct position and drop the implicit 1 bit
int mantissa = (v << (23 - Integer.highestOneBit(v))) & 0x7ffff;
int exponent = (-9 + 127) << 23;

return Float.intBitsToFloat(mantissa | exponent);

【讨论】：