NET中相互转变爱博体育,NET平台下对C3D文件的读写

【题外话】

【题外话】

新近实验室要本身修改C3D(The 3D Biomechanics Data
Standard)文件,固然从英特网找到了2个叫c3d4sharp的类库,那么些类库单纯读取C3D文件的话还是能够,可是纵然要达成修改也许成立C3D文件就相比艰苦了。同时c叁d4sharp实现得相比较轻松,大多C3D文件里一些数据都不援助。万幸C3D文件总体不是很复杂,于是自个儿就起来重新写了三个C3D文件读写的库,以后在codeplex上创建了个品类叫C3D.NET

新近在做C3D文件的解析,好古怪的是文本中还是存款和储蓄了CPU的门类,原本不以为然,结果后来读取三个文本开掘浮点数全部读取错误。查了下开掘即使在上世纪80时期就建议了IEEE754要统一浮点数标准,不过到现行反革命依旧有处理器应用分裂格局存款和储蓄浮点数。在一些非IEEE754规范的Computer发生的二进制文件中,借使获得此外计算机中读取,假设不开始展览专门的转移,大概形成数据失实等主题素材。

 

 

【小说索引】

【小说索引】

  1. C3D文件格式的结构
  2. C3D文件头的组织
  3. C3D文件参数集合的结构
  4. C3D文件数量区域的组织
  5. 运用C3D.NET读写文件示例
  1. IEEE75四规范浮点数字的贮存详解
  2. VAX及IBM浮点数字的囤积和转移
  3. 双精度浮点数的拍卖

 

 

【一、C3D文件格式的结构】

【一、IEEE75四规范浮点数字的囤积详解】

第三说C3D文件全体不是很复杂,也不曾过多复杂的定义,C3D的文书档案格式能够从其官方网站下载或在线阅读。首先C3D文件是以Section为单位存款和储蓄的,每一个Section固定为51二字节。Section一定是按顺序存款和储蓄的,可是有趣的是,Section的序号是从一开端的,而不是0。C3D文件分为三部分,分别是Section
ID = 一的C3D文件头(固定为贰个Section,51二字节),Section
ID一般等于二(在文书头内会付给)的C3D参数集合以及Section
ID不知晓等于几(在文件头和参数集结中都会付出)的C3D数据部分。

对于x捌陆等布满的CPU,都是应用IEEE754存款和储蓄和测算浮点型的,当然在.NET平马尔默浮点型也是IEEE75肆标准的。首先回看下本科时学过的管理器组成原理,查了下课本发掘是之类介绍IEEE75四浮点数的仓库储存的(唐朔飞版课本233页):

唯独C3D也有很复杂的地点,3个是有关整型的运用,可以动用使用有暗记的(Int16),也得以选用无符号的(UInt1六),只可是后者能积存的数据量要多一些罢了,既然那样,不知怎么当初还要选择有暗号的整型。而且最要害的是,文书档案内尚未任何标志能建议文书档案使用的是何种整型。官方给出的减轻方法是,能够依据举个例子帧总的数量、帧索引等推断,假设读出负数,则使用无符号的,不然采纳有标记的。

爱博体育 1

另2个是C3D文件能在分歧类其他CPU上变化,那彰显于不一样CPU大概行使的字节序(Endian)和浮点数字不一样,比方大家用的CPU都以选用Little-Endian以及IEEE75肆的浮点数标准。从互连网查还发现有DEC
(VAX)以及IBM等CPU采纳差别的浮点数规范,详见笔者事先1篇小说:http://www.cnblogs.com/mayswind/p/3365594.html。而C3D则是永葆叁类CPU,IntelCPU选用Little-Endian以及IEEE75四标准的浮点数,DEC
(VAX)选取的Little-Endian以及故意的浮点数,MIPS
(SGI)采纳的Big-Endian以及IEEE75四标准的浮点数,所以在读取文书档案的时候也许供给额外开始展览拍卖,在第一节会详细表达。

中间,S为数符,它意味着浮点数的正负,但与其行之有效位(倒数)是分别的。阶码用移码表示,阶码的真值都被加上一个常数(偏移量),如短实数、长实数和目前实数的偏移量用十6进制表示分别为7FH、三FFH和3FFFH。倒数部分常见都以规格化表示,即非“0”的有用位最高位一而再一。

 

以单精度浮点数为例,假设字节查占卜应是之类那个样子的,数符占第贰字节的第几人,阶码占第二字节的后6人及第三字节的第四位,其他都以尾数。

【二、C3D文件头的布局】

SEF      S        EEEEEEEE        FFFFFFF        FFFFFFFF        FFFFFFFF
bits     1        2      9        10                                    32
bytes    byte1           byte2                   byte3           byte4

首先来讲第贰片段,也正是C3D的文书头,C3D的文本头一定只占二个Section,即一定的512字节,所以只要读取前51二字节就足以把全副头数据获得到了。固然各种Section有512字节之多,不过对于C3D的文书头只占了很少的一片段,在文件头中有恢宏空手的区域。当中第一部分是文件头参数部分,内容如下:

假设设数符为S,阶码为E,尾数的小数部分为F,那么能够透过位运算得到这3个人:

爱博体育 2

Double S = (byte1 & 0x80) >> 7;
Double E = ((byte1 & 0x7F) << 1) + ((byte2 & 0x80) >> 7);
Double F = ((byte2 & 0x7F) << 16) + (byte3 << 8) + byte4;
字节 类型 说明
00H Byte 参数集合开始的Section ID(通常为0x02,但也不一定)
01H Byte 文件标识(固定为0x50)
02H-03H Int16 每帧里3D坐标点的个数
04H-05H Int16 每帧里模拟测量的个数
06H-07H Int16 第1帧的序号(最小为1)
08H-09H Int16 最后1帧的序号
0AH-0BH Int16 最大插值差距
0CH-0FH Single 比例因子(正数表示存储的帧为整数帧,负数为浮点帧)
10H-11H Int16  数据区域开始的Section ID
12H-13H Int16 每帧模拟采样个数
14H-17H Single 帧率

鉴于阶码用移码表示,所以实际的阶码则是E –
0x柒F。而倒数由于是规格化的代表,将在尾数标准成为(一.FFFFF……FF)2,但只存小数点之后的一些。由于1
/ 贰 + 一 / 四 + 壹 / 8 + … + 壹 / n = 一 – 壹 /
n,所以能够尾数M(M = 一.0 + F)的限量为1 <= M <= 二 – 1
/ 二23

在此之后的第贰局地,相当于储存的风云,听上去应该占多数字节,可是出于限制了轩然大波数量最多无法超过二十个,同时事件名称最长为四字节,所以事件部分也只占很少的长空。由于C3D首若是为着记录运动的数目,大概在中间有无数比较重要的地点,事件便是用来标志出那几个地点的。三个轩然大波包含多少个内容,分别是最长四字节的事件名称、一字节的事件是或不是应当显得的处境以及3个4字节的单精度浮点数表示事件出现的时刻。

于是可通过如下的公式来测算浮点数的值,个中,C是倒数标准化后减弱的常量,B是移码的偏移量,可见A、B、C分别为A
= 二、B = 0x7F以及C = 1.0。

字节 类型 说明
12AH-12BH Int16 事件名是否支持4字节(支持为0x3039,不支持为0)
12CH-12DH Int16 事件数量(最大为18)
130H-176H Single[] 按事件顺序存储的每个事件发生的时间(第1个帧为0.0s)
178H-188H Byte[] 按事件顺序存储的每个事件是否应该显示(1为显示,0为不显示)
18CH-1D2H Char[] 按事件顺序存储的每个事件的名称(每个事件占4字节)
V = (-1)^S * (F + C) * A^(E - B)

 

足见,浮点数就不存在0的概念了,所以只可以用极端小来表示,同时为了表示无穷大,规定E取值范围为0
< E < 0xFF,即-0x七F < (E – B) < 0x80。

【三、C3D文件参数集结的构造】 

由此,当E = 0xFF时,指数最大,规定F = 0时为无穷值,当中又有S =
0为正无穷以及S = 壹为负无穷;而F != 0时为无效数字(NaN)。

C3D文件存款和储蓄了大气的参数,其应用了近乎目录的主意存款和储蓄了参数,可是幸而唯有顶尖。即参数部分唯有参数组和参数,并且每种参数组里只好有参数不能再包蕴参数组,每种参数必须在四个参数组内。参数集合起头于文件头中的首先个字节表示的Section
ID,平时为二,可是也不自然,有的文件会在文件头后留出空白,然后参数集结起首的Section
ID就延迟了。所以判定是还是不是为C3D文件千万不要壹初始读进去个Int1陆然后决断是或不是0x5002,而早晚要看清第二个字节是还是不是0x50,分明参数集结的职位也势供给依据文件的率先字节来。

当E = 0时,指数最小,规定F = 0时为0,当中又有S = 0为正0以及S = 1时为-0。

而对于参数会集,开首的四字节概念如下:

但是表示相当的小的数字,允许当E = 0时非标准化的倒数存在。即当E = 0且F
!=0时,V = (-1)^S * F * A^-126。

字节 类型 说明
00H Byte 第一个参数所在的Section在整个参数集合中的位置(通常为0x01,说明开头4字节之后就是第一个参数)
01H Byte 参数集合部分标识(固定为0x50)
02H Byte 参数集合所占Section数量
03H Byte 生成文件的CPU类型(0x54为Intel,0x55为DEC (VAX, PDP-11),0x56为MIPS (SGI/MIPS))
二进制表示 十六进制表示 含义 十进制表示
0 11111111 00000000000000000000000 7F 80 00 00 正无穷 +∞ 
1 11111111 00000000000000000000000 FF 80 00 00 负无穷 -∞ 
0 00000000 00000000000000000000000 00 00 00 00 +0 0
1 00000000 00000000000000000000000 80 00 00 00 -0 0
0 00000000 00000000000000000000001 00 00 00 01  最小正数  1.401298E-45
0 11111110 11111111111111111111111 7F 7F FF FF 最大值 3.402823E+38
1 11111110 11111111111111111111111 FF 7F FF FF 最小值 -3.402823E+38
0 01111111 00000000000000000000000 3F 80 00 00 +1 1

中间前1个字节官方说一贯忽略就行,可是为了合营在写入的时候如故要写进去的。第3字节其实大家按顺序读到头也不供给以此数据。那之中入眼的是CPU类型,由于差异CPU类型选择的字节序以及存款和储蓄的浮点数字有所不一致,所以大家还索要依靠CPU类型进行对应的拍卖。

而二进制小数转10进制小数的乘除能够间接按整数的调换成做,然后除以2n就可以,n在此间实在正是倒数的尺寸,为二三。

对于速龙和DEC生成的文书档案,都以选取Little-Endian字节序存款和储蓄的文书档案,所以毫无疑问要运用Little-Endian来读取Int1六、Single等门类;而MIPS则应用的Big-Endian字节序存款和储蓄文书档案,所以在读取的时候势要求认清当前计算机暗许的字节序以及文书档案采取的字节序。

从而,有了以上的那么些新闻,大家就足以将浮点数字与字节数组相互调换了(本文假定给定的字节数组都是Litten-Endian):

而对此速龙和MIPS生成的文书档案,对于浮点数字的贮存都以应用标准的IEEE75四浮点数字,对于.NET来说不必要开展其余管理;而DEC生成的文书档案则选用特有浮点数,必要将5个字节全体读取将来再开始展览出格的转换,调换方法见自个儿事先的篇章:http://www.cnblogs.com/mayswind/p/3365594.html

 1 Single ToSingle(Byte[] data)
 2 {
 3     Double a = 2.0;
 4     Double b = 127.0;
 5     Double c = 1.0;
 6     Double d = -126.0;
 7 
 8     Byte byte1 = data[3];
 9     Byte byte2 = data[2];
10     Byte byte3 = data[1];
11     Byte byte4 = data[0];
12 
13     Double s = (byte1 & 0x80) >> 7;
14     Double e = ((byte1 & 0x7F) << 1) + ((byte2 & 0x80) >> 7);
15     Double f = ((byte2 & 0x7F) << 16) + (byte3 << 8) + byte4;
16     Double m = f / Math.Pow(2, 23);
17 
18     if (e == 0xFF && f == 0) return (s == 0 ? Single.PositiveInfinity : Single.NegativeInfinity);
19     if (e == 0xFF && f != 0) return Single.NaN;
20     if (e == 0x00 && f == 0) return 0;
21     if (e == 0x00 && f != 0) return (Single)((s == 0 ? 1.0 : -1.0) * m * Math.Pow(a, d));
22 
23     return (Single)((s == 0 ? 1.0 : -1.0) * (c + m) * Math.Pow(a, e - b));
24 }
25 
26 Byte[] GetBytes(Single num)
27 {
28     Double a = 2.0;
29     Double b = 127.0;
30     Double c = 1.0;
31     Double d = Math.Log(2);
32 
33     Int32 s = (num >= 0 ? 0 : 1);
34 
35     Double v = Math.Abs(num);
36     Int32 e = (Int32)(Math.Log(v) / d + b);
37 
38     Double m = (v / Math.Pow(a, e - b)) - c;
39     Int32 f = (Int32)(m * Math.Pow(2, 23));
40 
41     Byte[] data = new Byte[4];
42     data[3] = (Byte)((s << 7) + ((e & 0xFE) >> 1));
43     data[2] = (Byte)(((e & 0x01) << 7) + ((f & 0x007F0000) >> 16));
44     data[1] = (Byte)((f & 0x0000FF00) >> 8);
45     data[0] = (Byte)(f & 0x000000FF);
46 
47     return data;
48 }

在此之下就存款和储蓄着富有的参数了,参数分为两类,分别是参数组和参数。

上述的浮点数转字节数组不可能支撑NaN和非规范化的情景,当然也足以协调看清下。当然了,上边说了这么多依然为着介绍下面三种浮点数做铺垫。纵然完成系统浮点数与字节数组调换的话,用上面那种措施转变就不及用System.BitConverter来的造福了。

对此参数组,要存款和储蓄以下五个内容:

 

字节 类型 说明
00H SByte 参数组名称长度(如果为负数则表示该参数组锁定请不要修改,而长度为绝对值)
01H SByte 参数组ID的负数
02H – … Char[] 参数组名称(仅包含大写字母、0-9以及下划线_)
… + 1 – … + 2 Int16 下一参数组/参数的偏移(包含本内容的2字节)
… + 3 Byte 参数组描述长度
… + 4 –  Char[] 参数组描述内容(ASCII码)

【二、VAX及IBM浮点数字的存款和储蓄和转变】

C3D文件未有规定3个参数组前面跟另一个参数组依然跟该参数组里的保有参数,所以读取的时候要留意下。而参数的内容则与参数组基本一致,只是在下一参数组/参数的撼动与参数组描述长度之间存放着该参数的莫过于数据罢了,由于地方描述起来太辛勤了,那里就不写了。

第3照旧按字节看下VAX和IBM浮点型的蕴藏:

字节

VAX单精度浮点:

类型

SEF         S        EEEEEEEE        FFFFFFF        FFFFFFFF        FFFFFFFF
bits        1        2      9        10                                    32
bytes       byte2           byte3                   byte0           byte1

说明

IBM单精度浮点:

前边的内容

SEF         S        EEEEEEE        FFFFFFFF        FFFFFFFF        FFFFFFFF
bits        1        2     8        9                                      32
bytes       byte1                   byte2           byte3           byte4

 

杰出风趣的是,VAX存款和储蓄的构造并不是按顺序存款和储蓄的,而是利用了1种叫做Middle-Endian的仓库储存格局来囤积(并非字节序):对于4字节来说其顺序便是230一,八字节为2301674五,十六字节为2301674五AB8九EFCD。但是全体来说,VAX浮点型与IEEE75四依然很接近的,比方VAX也要开始展览规范化,可是其规范成为(0.1FFFFF..FF)2,所以上述的C就为0.五,其尾数M的限制即为二分一<= M <= 一 – 一 /
24;而还要其也并从未明确无穷大,不供给独自为极其大留出最大的阶码,所以上述的B为0x80。

Int16

而IBM单精度浮点则与上述三种差异更加大。首先其阶码并不是伍个人,而是六位,由于仍然选用移码存款和储蓄的阶码,所以其缩减的不可能是1贰7要么12八,而是6四,所以其与VAX同样,也从不无穷值的意味。除却,其也不是以二为底总结阶码的,而是以1陆为底,并且其并没有标准化倒数的需求(当然那也与其以1六为底有关),所以不供给对尾数举办加减运算,其范围为1/1陆<= M <= 壹- 1 / 二24

下1参数组/参数的晃动(包蕴本内容的二字节)

以下是促成VAX浮点字节数组与系统浮点数字互相转化的类:

 

爱博体育 3爱博体育 4

Byte

 1 using System;
 2 
 3 namespace DotMaysWind.Numerics
 4 {
 5     /// <summary>
 6     /// VAX单精度浮点数字
 7     /// </summary>
 8     /// <remarks>
 9     /// SEF         S        EEEEEEEE        FFFFFFF        FFFFFFFF        FFFFFFFF
10     /// bits        1        2      9        10                                    32          
11     /// bytes       byte2           byte1                   byte4           byte3
12     /// </remarks>
13     public struct VAXSingle
14     {
15         #region 常量
16         private const Int32 LENGTH = 4;
17         private const Double BASE = 2.0;
18         private const Double EXPONENT_BIAS = 128.0;
19         private const Double MANTISSA_CONSTANT = 0.5;
20         private const Double E24 = 16777216.0;
21         #endregion
22 
23         #region 字段
24         private Byte[] _data;
25         #endregion
26 
27         #region 构造方法
28         /// <summary>
29         /// 初始化新的VAX单精度浮点数字
30         /// </summary>
31         /// <param name="data">VAX单精度浮点数字字节数组</param>
32         /// <param name="startIndex">数据起始位置</param>
33         public VAXSingle(Byte[] data, Int32 startIndex)
34         {
35             this._data = new Byte[VAXSingle.LENGTH];
36             Array.Copy(data, startIndex, this._data, 0, VAXSingle.LENGTH);
37         }
38 
39         /// <summary>
40         /// 初始化新的VAX单精度浮点数字
41         /// </summary>
42         /// <param name="num">系统标准的单精度浮点数字</param>
43         public VAXSingle(Single num)
44         {
45             Int32 s = (num >= 0 ? 0 : 1);
46 
47             Double v = Math.Abs(num);
48             Int32 e = (Int32)(Math.Log(v) / Math.Log(2.0) + 1.0 + VAXSingle.EXPONENT_BIAS);
49 
50             Double m = (v / Math.Pow(VAXSingle.BASE, e - VAXSingle.EXPONENT_BIAS)) - VAXSingle.MANTISSA_CONSTANT;
51             Int32 f = (Int32)(m * VAXSingle.E24);
52 
53             this._data = new Byte[VAXSingle.LENGTH];
54             this._data[1] = (Byte)((s << 7) + ((e & 0xFE) >> 1));
55             this._data[0] = (Byte)(((e & 0x01) << 7) + ((f & 0x007F0000) >> 16));
56             this._data[3] = (Byte)((f & 0x0000FF00) >> 8);
57             this._data[2] = (Byte)(f & 0x000000FF);
58         }
59         #endregion
60 
61         #region 方法
62         /// <summary>
63         /// 获取系统标准的单精度浮点数字
64         /// </summary>
65         /// <returns>系统标准的单精度浮点数字</returns>
66         public Single ToSingle()
67         {
68             Byte b1 = this._data[1];
69             Byte b2 = this._data[0];
70             Byte b3 = this._data[3];
71             Byte b4 = this._data[2];
72 
73             Double s = (b1 & 0x80) >> 7;
74             Double e = ((b1 & 0x7F) << 1) + ((b2 & 0x80) >> 7);
75             Double f = ((b2 & 0x7F) << 16) + (b3 << 8) + b4;
76             Double m = f / VAXSingle.E24;
77 
78             if (e == 0 && s == 0) return 0;
79             if (e == 0 && s == 1) return Single.NaN;
80 
81             return (Single)((s == 0 ? 1.0 : -1.0) * (VAXSingle.MANTISSA_CONSTANT + m) * Math.Pow(VAXSingle.BASE, e - VAXSingle.EXPONENT_BIAS));
82         }
83 
84         /// <summary>
85         /// 获取VAX单精度浮点数据字节数组
86         /// </summary>
87         /// <returns>字节数组</returns>
88         public Byte[] ToArray()
89         {
90             Byte[] data = new Byte[VAXSingle.LENGTH];
91 
92             Array.Copy(this._data, data, VAXSingle.LENGTH);
93 
94             return data;
95         }
96         #endregion
97     }
98 }

参数存放内容的花色(-一 Char,壹 Byte,二Int16,4 Single),相对值即为长度

View Code

 

以下是兑现IBM浮点字节数组与系统浮点数字互相转化的类:

Byte

爱博体育 5爱博体育 6

参数内容维数(0-叁)

 1 using System;
 2 
 3 namespace DotMaysWind.Numerics
 4 {
 5     /// <summary>
 6     /// IBM单精度浮点数字
 7     /// </summary>
 8     /// <remarks>
 9     /// SEF         S        EEEEEEE        FFFFFFFF        FFFFFFFF        FFFFFFFF
10     /// bits        1        2     8        9                                      32
11     /// bytes       byte1                   byte2           byte3           byte4
12     /// </remarks>
13     public struct IBMSingle
14     {
15         #region 常量
16         private const Int32 LENGTH = 4;
17         private const Double BASE = 16.0;
18         private const Double EXPONENT_BIAS = 64.0;
19         private const Double E24 = 16777216.0;
20         #endregion
21 
22         #region 字段
23         private Byte[] _data;
24         #endregion
25 
26         #region 构造方法
27         /// <summary>
28         /// 初始化新的IBM单精度浮点数字
29         /// </summary>
30         /// <param name="data">IBM单精度浮点数字字节数组</param>
31         /// <param name="startIndex">数据起始位置</param>
32         public IBMSingle(Byte[] data, Int32 startIndex)
33         {
34             this._data = new Byte[IBMSingle.LENGTH];
35             Array.Copy(data, startIndex, this._data, 0, IBMSingle.LENGTH);
36         }
37 
38         /// <summary>
39         /// 初始化新的IBM单精度浮点数字
40         /// </summary>
41         /// <param name="num">系统标准的单精度浮点数字</param>
42         public IBMSingle(Single num)
43         {
44             Int32 s = (num >= 0 ? 0 : 1);
45 
46             Double v = Math.Abs(num);
47             Int32 e = (Int32)(Math.Log(v) / Math.Log(2.0) / 4.0 + 1.0 + IBMSingle.EXPONENT_BIAS);
48 
49             Double m = (v / Math.Pow(IBMSingle.BASE, e - IBMSingle.EXPONENT_BIAS));
50             Int32 f = (Int32)(m * IBMSingle.E24);
51 
52             this._data = new Byte[IBMSingle.LENGTH];
53             this._data[3] = (Byte)(s + e);
54             this._data[2] = (Byte)((f & 0x00FF0000) >> 16);
55             this._data[1] = (Byte)((f & 0x0000FF00) >> 8);
56             this._data[0] = (Byte)(f & 0x000000FF);
57         }
58         #endregion
59 
60         #region 方法
61         /// <summary>
62         /// 获取系统标准的单精度浮点数字
63         /// </summary>
64         /// <returns>系统标准的单精度浮点数字</returns>
65         public Single ToSingle()
66         {
67             Byte b1 = this._data[3];
68             Byte b2 = this._data[2];
69             Byte b3 = this._data[1];
70             Byte b4 = this._data[0];
71 
72             Double s = (b1 & 0x80) >> 7;
73             Double e = (b1 & 0x7F);
74             Double f = (b2 << 16) + (b3 << 8) + b4;
75             Double m = f / IBMSingle.E24;
76 
77             if (e == 0 && f == 0 && s == 0) return 0;
78 
79             return (Single)((s == 0 ? 1.0 : -1.0) * m * Math.Pow(IBMSingle.BASE, e - IBMSingle.EXPONENT_BIAS));
80         }
81 
82         /// <summary>
83         /// 获取IBM单精度浮点数据字节数组
84         /// </summary>
85         /// <returns>字节数组</returns>
86         public Byte[] ToArray()
87         {
88             Byte[] data = new Byte[IBMSingle.LENGTH];
89 
90             Array.Copy(this._data, data, IBMSingle.LENGTH);
91 
92             return data;
93         }
94         #endregion
95     }
96 }

 

View Code

Byte[]

 

参数每1维大小(借使维数为0,就不曾此部分)

【三、双精度浮点数的拍卖】

 

双精度浮点数与单精度浮点数类似,只可是会增加阶码和尾数的限制罢了。对于IEEE754的双精度浮点来说,不仅尾数的位数扩充,还会追加阶码的倒数,字节存款和储蓄如下:

Byte[] 

SEF    S     EEEEEEE EEEE  FFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF
bits   1     2          12 13                                                       64
bytes  byte1         byte2      byte3    byte4    byte5    byte6    byte7    byte8

参数实际内容

看得出,其阶码扩大了多少人,即最大值是原本翻了三翻,为十二4。而为了保障能代表无穷值,所以B为拾二三。除却只须求多读取前面增添的尾数就可以,步骤与单精度基本同样。

 

而对此VAX和IBM的双精度浮点,更是未有扩展阶码的限定,而只是扩充了倒数的范围,使得只要多读取扩充的二个人尾数就能够,而常数A、B、C更是无需修改。两者字节存款和储蓄如下:

Byte

VAX双精度浮点:

参数组描述长度

SEF    S     EEEEEEEE     FFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF
bits   1     2      9     10                                                          64
bytes  byte2        byte3         byte0    byte1    byte6    byte7    byte4    byte5

其后的始末

IBM双精度浮点:

那边须要证实的正是,由于参数能够存放数组,所以扩张了维数的标记,即当维数为0时,存放的剧情为Char、Byte、Int1陆、Single等转移出的字节数组;而当维数为1时,存放的为Char[]、Byte[]、Int16[]、Single[]等转移出的字节数组,由此及彼。而对数组的存款和储蓄,其实便是数组每一个成分依次实行仓库储存,而对于多维数组,则是按行优先开始展览仓库储存的,比方三个维度数组,先存款和储蓄Data[0,0,1]再存储Data[0,0,2],依次类推。

SEF    S     EEEEEEE  FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF
bits   1     2     8  9                                                            64
bytes  byte1          byte2    byte3    byte4    byte5    byte6    byte7    byte8

唯独须求阐明的是,对于Char[]以及Char[,]那三种,假如表示的话实际应当相应的是String以及String[]。

 

 

【相关链接】

【四、C3D文件数量区域的布局】

  1. Transform between IEEE, IBM or VAX floating point number formats and
    bytes
    expressions:http://www.codeproject.com/Articles/12363/Transform-between-IEEE-IBM-or-VAX-floating-point-n
  2. VAX F_FLOAT and D_FLOAT to IEEE T_FLOAT and S_FLOAT
    (double):http://yaadc.blogspot.com/2013/01/vax-ffloat-and-dfloat-to-ieee-tfloat.html
  3. IEEE
    Arithmetic:http://docs.oracle.com/cd/E19957-01/806-3568/ncg_math.html
  4. Floating-Point:http://andromeda.rutgers.edu/~dupre/231/lecture13.doc
  5. IBM Floating Point
    Architecture:http://en.wikipedia.org/wiki/IBM_Floating_Point_Architecture
  6. VAX floating point to
    Decimal:http://arstechnica.com/civis/viewtopic.php?f=20&t=171682

C3D数据区域以帧为单位寄放的,其实一定于这一个区域正是二个帧的集纳。而C3D帧其实分为三种,1种是整数帧,而另一种是浮点帧。那两边的区别在于,前者存款和储蓄的保有内容都以Int1陆,而后人则为Single,除此而外,前者的3D坐标点(X、Y、Z)还索要倍加比例因子才能够,而后人存款和储蓄的始末相当于已经乘以了百分比因子了。

数码区域起首于参数集结中的”POINT”参数组中的”DATA_START”参数,其代表数据区域先河的Section
ID,除此而外,在文书头中也有1份别本。但是依据法定的说法,借使文件头和参数集合中都部分内容,优先读取参数群集中的数据。

对此各个帧,又包罗三个部分,第二部分为3D坐标点部分,第1有个别为仿照采集样品部分。

  • 对此每帧的3D坐标点部分,存款和储蓄着该帧全数3D坐标点的数码,每一个3D坐标点包涵伍个Int16或Single数据,分别是X坐标、Y坐标、Z坐标以及Residual和Camera
    Mask,当中Residual和Camera
    Mask共占贰个Int1陆。比较有意思的是,对于浮点帧,Residual和Camera
    Mask依然也仍旧二个Int16,只然则存款和储蓄的时候要将相应的数值转变为Single再举行仓库储存。

    • 对于浮点帧,存款和储蓄的X、Y、Z坐标就是其实的坐标;而对此整数帧,存款和储蓄的X、Y、Z的坐标还亟需倍加比例因子才得以,比例因子存款和储蓄于参数集结中的”POINT”参数组中的”SCALE”参数。
    • Residual和Camera
      Mask共占贰个Int16,将其退换为字节数组之后,高位字节(第2个字节)的参天位代表Residual的标记,即表示该坐标点是或不是管用,假使为0则意味有效,假如为壹则意味无效,而剩下的多少个字节则为Camera
      Mask,每一个人代表五个录像机,从未有到高位分别代表八个摄像机是还是不是使用(为一为利用,为0为未利用)。而Residual的实在数据则为字节数组的第0字节乘以比例因子(浮点帧则为比例因子的相对值)。
  • 而仿照采集样品部分,则存款和储蓄着该帧全部的模拟采样的数目,不过每一种帧大概含有三个模拟采集样品,同时每一个模仿采集样品大概又带有四个channel,存款和储蓄的数额即为该channel下记录的多少。可是存款和储蓄的多少与实际的多寡还需求依照下述公式进行折算,当中data
    value为存款和储蓄的数据,real world value为实际的数量。

    • zero
      offset能够从”ANALOG”参数组中的”OFFSET”中获取,该多少为Int1陆的数组,第i位指的正是第i个channel的zero
      offset。
    • channel
      scale能够从”ANALOG”参数组中的”SCALE”中赢得,该数据为Single的数组,第i位指的正是dii个channel的scale。
    • general
      scale是有所模拟采集样品都必要倍加的百分比,该数额足以从”ANALOG”参数组中的”GEN_SCALE”中获取,为Single。

    real world value = (data value – zero offset) channel scale general scale

 

【5、使用C3D.NET读写文件示例】

前边说了那般多,其实只要用C3D.NET来分析的话实际是格外简单的。我们能够从https://c3d.codeplex.com/下载C3D.NET的2进制文件可能源码,引用后主要的类都在C3D这一个命名空间下。

对此遍历全部的3D坐标能够行使以下的方法,首先能够从文件只怕从流中创建C3D文件,然后从文件头中读取存款和储蓄的第3帧的序号,然后读取采样点的数量就能够了,当然也足以不从参数组中读取,直接动用file.AllFrames[i].Point3Ds.Length也可以:

 1 C3DFile file = C3DFile.LoadFromFile("文件路径");
 2 Int16 firstFrameIndex = file.Header.FirstFrameIndex;
 3 Int16 pointCount = file.Parameters["POINT:USED"].GetData<Int16>();
 4 
 5 for (Int16 i = 0; i < file.AllFrames.Count; i++)
 6 {
 7     for (Int16 j = 0; j < pointCount; j++)
 8     {
 9         Console.WriteLine("Frame {0} : X = {1}, Y = {2}, Z = {3}",
10             firstFrameIndex + i,
11             file.AllFrames[i].Point3Ds[j].X,
12             file.AllFrames[i].Point3Ds[j].Y ,
13             file.AllFrames[i].Point3Ds[j].Z);
14     }
15 }

而读取模拟采集样品的话,采取的措施也周围:

 1 Single frameRate = file.Parameters["POINT", "RATE"].GetData<Single>();
 2 Int16 analogChannelCount = file.Parameters["ANALOG", "USED"].GetData<Int16>();
 3 Int16 analogSamplesPerFrame = (Int16)(file.Parameters["ANALOG", "RATE"].GetData<Int16>() / frameRate);
 4 
 5 for (Int16 i = 0; i < file.AllFrames.Count; i++)
 6 {
 7     for (Int16 j = 0; j < analogChannelCount; j++)
 8     {
 9         for (Int16 k = 0; k < analogSamplesPerFrame; k++)
10         {
11             Console.WriteLine("Frame {0}, Sample {1} : {2}",
12                 firstFrameIndex + i, j + 1,
13                 file.AllFrames[i].AnalogSamples[j][k]);
14         }
15     }
16 }

除去1遍性将C3D文件内容总体读收取来的那种格局以外,还足以应用C3DReader来壹帧一帧的读取。

 1 using (FileStream fs = new FileStream("文件路径", FileMode.Open, FileAccess.Read))
 2 {
 3     C3DReader reader = new C3DReader(fs);
 4     C3DHeader header = reader.ReadHeader();
 5     C3DParameterDictionary dictionary = reader.ReadParameters();
 6     Int32 index = header.FirstFrameIndex;
 7 
 8     while (true)
 9     {
10         C3DFrame frame = reader.ReadNextFrame(dictionary);
11 
12         if (frame == null)
13         {
14             break;
15         }
16 
17         for (Int16 j = 0; j < frame.Point3Ds.Length; j++)
18         {
19             Console.WriteLine("Frame {0} : X = {1}, Y = {2}, Z = {3}",
20                 index++,
21                 frame.Point3Ds[j].X,
22                 frame.Point3Ds[j].Y,
23                 frame.Point3Ds[j].Z);
24         }
25     }
26 }

对此开创八个C3D文件,只要求使用C3DFile.Create()就足以创建2个空的C3D文件的,不包罗其余的参数集合。而保存C3D文件则平昔运用file.SaveTo(“文件路线”)就能够了。

对于增进参数集结能够行使以下的代码:

1 //首先需要添加参数集合,ID为正数
2 file.Parameters.AddGroup(1, "POINT", "");
3 //然后往指定ID的参数集合中添加参数即可
4 file.Parameters[1].Add("USED", "").SetData<Int16>(5);

增多帧能够选拔如下的代码:

1 file.AllFrames.Add(new C3DFrame(new C3DPoint3DData[] {
2     new C3DPoint3DData() { X = x, Y = y, Z = z, Residual = residual, CameraMask = cameraMask},
3     new C3DPoint3DData() { X = x, Y = y, Z = z, Residual = residual, CameraMask = cameraMask},
4     new C3DPoint3DData() { X = x, Y = y, Z = z, Residual = residual, CameraMask = cameraMask},
5     new C3DPoint3DData() { X = x, Y = y, Z = z, Residual = residual, CameraMask = cameraMask},
6     new C3DPoint3DData() { X = x, Y = y, Z = z, Residual = residual, CameraMask = cameraMask} }));

本来,也能够将C3DPoint3DData数组换到C3DAnalogSamples数组,可能两者同时加上也得以。

 

【相关链接】

  1. C3D.ORG:http://www.c3d.org/
  2. c3d4sharp – C3D File reading/writing tools written in
    C#:http://code.google.com/p/c3d4sharp/
  3. C3D.NET:https://c3d.codeplex.com/

相关文章

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

*
*
Website