再者c3d4sharp达成得比较轻松,在有个别非IEEE754标准的管理器发生的二进制文件中

【题外话】

【题外话】

近来实验室要自己修改C3D(The 3D Biomechanics Data
Standard)文件,纵然从英特网找到了一个叫c3d4sharp的类库,那个类库单纯读取C3D文件的话还足以,可是如若要兑现修改可能创建C3D文件就比较艰巨了。同不常候c3d4sharp完成得相比较轻巧,相当多C3D文件里有的数据都不帮助。幸好C3D文件总体不是很复杂,于是作者就起来重新写了一个C3D文件读写的库,未来在codeplex上成立了个体系叫C3D.NET

近些日子在做C3D文件的分析,好奇异的是文本中还是存款和储蓄了CPU的连串,原来不认为然,结果后来读取八个文件发掘浮点数全部读取错误。查了下发掘即便在上世纪80时期就提议了IEEE754要统一浮点数标准,然而到现行反革命依旧有管理器应用差别措施存款和储蓄浮点数。在一些非IEEE754规范的微型Computer发生的二进制文件中,若是获得别的电脑中读取,假如不开展特地的转移,恐怕形成数据失实等难题。

 

 

【作品索引】

【小说索引】

  1. C3D文件格式的布局
  2. C3D文件头的协会
  3. C3D文件参数集结的组织
  4. C3D文件数量区域的组织
  5. 行使C3D.NET读写文件示例
  1. IEEE754规范浮点数字的积攒详解
  2. VAX及IBM浮点数字的蕴藏和转换
  3. 双精度浮点数的拍卖

 

 

【一、C3D文件格式的协会】

【一、IEEE754标准浮点数字的存款和储蓄详解】

率先说C3D文件整体不是很复杂,也从不过多复杂的定义,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,每三个Section固定为512字节。Section一定是按顺序存款和储蓄的,不过风趣的是,Section的序号是从1初阶的,并不是0。C3D文件分为三有些,分别是Section
ID = 1的C3D文件头(固定为一个Section,512字节),Section
ID一般等于2(在文书头内会交到)的C3D参数集结以及Section
ID不明了等于几(在文件头和参数集合中都会付出)的C3D数据部分。

对此x86等常见的CPU,都以运用IEEE754存款和储蓄和测算浮点型的,当然在.NET平新北浮点型也是IEEE754标准的。首先回想下本科时学过的计算机组成原理,查了下课本发掘是之类介绍IEEE754浮点数的囤积的(唐朔飞版课本233页):

然而C3D也是有很复杂的地方,二个是有关整型的应用,能够利用使用有号子的(Int16),也足以运用无符号的(UInt16),只可是前者能积累的数据量要多一些而已,既然那样,不知为什么当初还要选择有标记的整型。并且最要害的是,文书档案内尚未任何标记能提出文书档案使用的是何种整型。官方给出的化解措施是,能够依靠比如帧总的数量、帧索引等判别,倘使读出负数,则使用无符号的,不然采纳有标记的。

图片 1

另一个是C3D文件能在差别档次的CPU上生成,那表现于不一致CPU大概采用的字节序(Endian)和浮点数字不相同,比如我们用的CPU都是行使Little-Endian以及IEEE754的浮点数标准。从互连网查还开采有DEC
(VAX)以及IBM等CPU采纳不一致的浮点数规范,详见小编事先一篇作品:http://www.cnblogs.com/mayswind/p/3365594.html。而C3D则是支撑3类CPU,英特尔CPU采用Little-Endian以及IEEE754标准的浮点数,DEC
(VAX)接纳的Little-Endian以及故意的浮点数,MIPS
(SGI)接纳的Big-Endian以及IEEE754标准的浮点数,所以在读取文书档案的时候只怕要求额外开展拍卖,在第2节会详细表达。

里头,S为数符,它代表浮点数的正负,但与其立竿见影位(倒数)是分别的。阶码用移码表示,阶码的真值都被抬高二个常数(偏移量),如短实数、长实数和一时实数的偏移量用十六进制表示分别为7FH、3FFH和3FFFH。倒数部分平日都以规格化表示,即非“0”的实用位最高位两次三番1。

 

以单精度浮点数为例,要是字节查占星应是之类这几个样子的,数符占第1字节的第4位,阶码占第1字节的后7位及第二字节的第2位,其他都以尾数。

【二、C3D文件头的构造】

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

先是来讲第一片段,也正是C3D的文件头,C3D的文书头一定只占1个Section,即定位的512字节,所以假若读取前512字节就足以把一切头数据得到到了。固然各样Section有512字节之多,不过对于C3D的文件头仅占了相当少的一部分,在文件头中有恢宏空手的区域。个中第一有的是文本头参数部分,内容如下:

倘若设数符为S,阶码为E,倒数的小数部分为F,那么能够通过位运算得到那四人:

图片 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

出于阶码用移码表示,所以实际的阶码则是E –
0x7F。而尾数由于是规格化的象征,将要尾数标准成为(1.FFFFF……FF)2,但只存小数点之后的有些。由于1
/ 2 + 1 / 4 + 1 / 8 + … + 1 / n = 1 – 1 /
2n,所以能够尾数M(M = 1.0 + F)的限制为1 <= M <= 2 – 1
/ 223

在此之后的第二片段,也正是储存的轩然大波,听起来应该占相当多字节,可是出于限制了平地风波数量最多不能够超越贰十三个,同不常间事件名称最长为4字节,所以事件部分也只占比相当少的上空。由于C3D主假诺为了记录运动的多少,也许在里边有为数十分多很主要的地点,事件便是用来标志出那一个地点的。二个事变富含多少个内容,分别是最长四字节的平地风波名称、一字节的事件是还是不是应当显得的情事以及三个四字节的单精度浮点数表示事件出现的年华。

所以可经过如下的公式来测算浮点数的值,在那之中,C是尾数标准化后减去的常量,B是移码的偏移量,可见A、B、C分别为A
= 2、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)

 

看得出,浮点数就子虚乌有0的概念了,所以只好用极端小来代表,同一时候为了表示无穷大,规定E取值范围为0
< E < 0xFF,即-0x7F < (E – B) < 0x80。

【三、C3D文件参数集结的结构】 

就此,当E = 0xFF时,指数最大,规定F = 0时为无穷值,个中又有S =
0为正无穷以及S = 1为负无穷;而F != 0时为无用数字(NaN)。

C3D文件存款和储蓄了汪洋的参数,其选拔了就好像目录的办法存款和储蓄了参数,可是幸而独有一流。即参数部分独有参数组和参数,並且各样参数组里只好有参数不能够再包括参数组,每种参数必需在四个参数组内。参数集结起头于文件头中的首先个字节表示的Section
ID,平常为2,不过也不肯定,有的文件会在文件头后留出空白,然后参数集结早先的Section
ID就延迟了。所以推断是还是不是为C3D文件千万不要一最初读进去个Int16然后推断是否0x5002,而肯定要一口咬定第贰个字节是否0x50,确定参数集合的职分也决然要基于文件的首先字节来。

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

而对于参数集合,先河的4字节定义如下:

可是表示十分的小的数字,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

里头前2个字节官方说一直忽略就行,不过为了协作在写入的时候仍然要写进去的。第3字节其实大家按顺序读到头也无需以此数量。这其中重大的是CPU类型,由于区别CPU类型选择的字节序以及存款和储蓄的浮点数字有所分歧,所以大家还亟需根据CPU类型举办对应的拍卖。

而二进制小数转十进制小数的猜度能够平昔按整数的调换成做,然后除以2n就可以,n在此间其实正是尾数的尺寸,为23。

对于AMD和DEC生成的文书档案,都以运用Little-Endian字节序存款和储蓄的文书档案,所以无可争辩要选拔Little-Endian来读取Int16、Single等门类;而MIPS则应用的Big-Endian字节序存款和储蓄文档,所以在读取的时候一定要看清当前Computer暗中认可的字节序以及文档选拔的字节序。

由此,有了上述的这个音讯,大家就可以将浮点数字与字节数组相互转变了(本文假定给定的字节数组都以Litten-Endian):

而对此英特尔和MIPS生成的文书档案,对于浮点数字的蕴藏都是选择正式的IEEE754浮点数字,对于.NET来讲无需张开其余管理;而DEC生成的文书档案则选拔特有浮点数,要求将4个字节全体读取现在再开展出格的转变,转换方法见自个儿后边的稿子: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能够支撑NaN和非规范化的气象,当然也能够团结看清下。当然了,上面说了那样多照旧为了介绍下面三种浮点数做铺垫。假使达成系统浮点数与字节数组调换的话,用上面这种措施转变就比不上用System.BitConverter来的惠及了。

对于参数组,要存款和储蓄以下6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浮点数字的仓库储存和转移】

C3D文件并未有规定二个参数组前面跟另二个参数组照旧跟该参数组里的全部参数,所以读取的时候要潜心下。而参数的从头到尾的经过则与参数组基本一样,只是在下一参数组/参数的偏移与参数组描述长度之间寄放着该参数的实际上多少罢了,由于地方描述起来太难为了,这里就不写了。

第一依旧按字节看下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:

此前的内容

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

 

那多少个有趣的是,VAX存款和储蓄的布局而不是按顺序存款和储蓄的,而是使用了一种名称为Middle-Endian的蕴藏格局来积累(并不是字节序):对于四字节来讲其顺序就是2301,八字节为23016745,十六字节为23016745AB89EFCD。然而全部来讲,VAX浮点型与IEEE754依旧很类似的,譬喻VAX也要开展规范化,可是其标准成为(0.1FFFFF..FF)2,所以上述的C就为0.5,其倒数M的界定即为57%<= M <= 1 – 1 /
224;而同期其也并未明显无穷大,没有供给独自为Infiniti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距越来越大。首先其阶码并非8位,而是7位,由于依然选拔移码存款和储蓄的阶码,所以其缩减的不可能是127照旧128,而是64,所以其与VAX一样,也尚无无穷值的象征。除外,其亦非以2为底计算阶码的,而是以16为底,而且其并未有标准化倒数的要求(当然那也与其以16为底有关),所以无需对尾数实行加减运算,其范围为1/16
<= M <= 1- 1 / 224

下一参数组/参数的撼动(包涵本内容的2字节)

以下是落到实处VAX浮点字节数组与系统浮点数字相互转化的类:

 

图片 3图片 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 }

参数存放内容的种类(-1 Char,1 Byte,2
Int16,4 Single),相对值即为长度

View Code

 

以下是贯彻IBM浮点字节数组与系统浮点数字相互转化的类:

Byte

图片 5图片 6

参数内容维数(0-3)

 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[]

 

参数每一维大小(假设维数为0,就未有此部分)

【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,只但是会增加阶码和尾数的限定罢了。对于IEEE754的双精度浮点而言,不止尾数的位数增添,还可能会扩充阶码的尾数,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

可知,其阶码扩大了3位,即最大值是原先翻了3翻,为1024。而为了保障能代表无穷值,所以B为1023。除外只要求多读取前边扩充的尾数就能够,步骤与单精度基本一样。

 

而对此VAX和IBM的双精度浮点,更是未有扩展阶码的限量,而只是扩张了尾数的限定,使得只要多读取扩大的4位最后多少个就可以,而常数A、B、C更是不须求修改。两个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

尔后的剧情

IBM双精度浮点:

此间须求表明的就是,由于参数能够存放数组,所以扩大了维数的标志,即当维数为0时,贮存的颠末为Char、Byte、Int16、Single等转移出的字节数组;而当维数为1时,贮存的为Char[]、Byte[]、Int16[]、Single[]等转移出的字节数组,就那样类推。而对数组的储存,其实正是数组每一种成分依次展打开旅舍储,而对于多维数组,则是按行优先开展仓库储存的,比方三维数组,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

只是供给证实的是,对于Char[]以及Char[,]那二种,如若表示的话实际应当相应的是String以及String[]。

 

 

【相关链接】

【四、C3D文件数量区域的结构】

  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贮存的,其实一定于这几个区域正是一个帧的汇集。而C3D帧其实分为二种,一种是整数帧,而另一种是浮点帧。那五头的分歧在于,前面一个存款和储蓄的装有内容都以Int16,而后面一个则为Single,除外,后边贰个的3D坐标点(X、Y、Z)还索要倍Gaby例因子才得以,而后人存款和储蓄的剧情也正是已经乘以了百分比因子了。

数据区域开端于参数集合中的”POINT”参数组中的”DATA_START”参数,其表示数据区域最早的Section
ID,除外,在文件头中也会有一份副本。不过依照法定的传道,假诺文件头和参数会集中都局地内容,优先读取参数集结中的数据。

对于各种帧,又含有四个部分,第2盘部为3D坐标点部分,第二部分为参谋采集样品部分。

  • 对于每帧的3D坐标点部分,存款和储蓄着该帧全部3D坐标点的数量,每一种3D坐标点包含4个Int16或Single数据,分别是X坐标、Y坐标、Z坐标以及Residual和Camera
    Mask,个中Residual和Camera
    Mask共占贰个Int16。相比风趣的是,对于浮点帧,Residual和Camera
    Mask照旧也依旧一个Int16,只可是存款和储蓄的时候要将相应的数值调换为Single再开展仓库储存。

    • 对于浮点帧,存储的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的坐标还索要倍Gaby例因子技能够,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,将其更改为字节数组之后,高位字节(第3个字节)的最高位代表Residual的号子,即表示该坐标点是还是不是有效,若是为0则意味有效,假若为1则表示无效,而剩余的7个字节则为Camera
      Mask,每一人代表一个摄影机,从未有到高位分别代表7个录制机是不是使用(为1为利用,为0为未选取)。而Residual的真实性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数的一成不改变采集样品的数码,然而每种帧恐怕包括多少个模拟采集样品,同期各个模仿采集样品可能又包括多个channel,存款和储蓄的数量即为该channel下记录的数目。不过存款和储蓄的数码与事实上的数额还索要依靠下述公式实行折算,个中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”中赢得,该多少为Int16的数组,第i位指的便是第i个channel的zero
      offset。
    • channel
      scale能够从”ANALOG”参数组中的”SCALE”中获得,该数量为Single的数组,第i位指的正是dii个channel的scale。
    • general
      scale是持有模拟采集样品都须求倍加的比例,该多少能够从”ANALOG”参数组中的”GEN_SCALE”中获取,为Single。

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

 

【五、使用C3D.NET读写文件示例】

前边说了这么多,其实假如用C3D.NET来解析的话实际是特别简单的。大家能够从https://c3d.codeplex.com/下载C3D.NET的二进制文件或许源码,援用后根本的类都在C3D这么些命名空间下。

对于遍历全体的3D坐标能够使用以下的不二诀窍,首先能够从文件大概从流中成立C3D文件,然后从文件头中读取存款和储蓄的第1帧的序号,然后读取采集样品点的多少就足以了,当然也得以不从参数组中读取,直接使用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,采纳的法子也近乎:

 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 }

除了这么些之外贰次性将C3D文件内容总体读抽取来的这种措施以外,还是能够动用C3D里德r来一帧一帧的读取。

 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 }

对于开创一个C3D文件,只要求使用C3DFile.Create()就能够创制一个空的C3D文件的,不含有其余的参数集结。而保存C3D文件则直接行使file.SaveTo(“文件路线”)就可以了。

对此增进参数集结能够运用以下的代码:

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);

增加帧能够使用如下的代码:

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} }));

自然,也得以将C3DPoint3DData数组换到C3DAnalogSamples数组,只怕两个同不时间足够也能够。

 

【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/

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