将 2 的补码转换为整数并计算 rms 值

Question

在 Need fastest way to convert 2's complement to decimal in C 上有人提出了类似的问题，但我不能用它来得到我的答案，所以发布这个...

我有来自音频传感器的 32 位数据，格式如下:-数据格式为 I2S、24 位、2 的补码、MSB 优先。数据精度为18位；未使用的位为零。

没有任何音频输入，我能够从传感器读取以下数据:-

• 0xFA578000
• 0xFA8AC000
• 0xFA85C000
• 0xFA828000
• 0xFA800000
• 0xFA7E4000
• 0xFA7D0000
• 0xFA7BC000

等等……

我需要使用这些数据样本来计算它们的 RMS 值，然后进一步使用这个 RMS 值来计算分贝 (20 * log(rms))。

这是我的代码和注释:-

//I have 32-bits, with data in the most-significant 24 bits.

inputVal &= 0xFFFFFF00;    //Mask the least significant 8 bits.

inputVal = inputVal >> 8;  //Data is shifted to least 24 bits. 24th bit is the sign bit.

inputVal &= 0x00FFFFC0;  //Mask the least 6 bits, since data precision is 18 bits.

//So, I have got 24-bit data with masked 6 lsb bits. 24th bit is sign bit.

//Converting from 2's complement.
const int negative = (inputVal & (1 << 23)) != 0;
int nativeInt;

if (negative)
    nativeInt = inputVal | ~((1 << 24) - 1);
else
    nativeInt = inputVal;

return (nativeInt * nativeInt);   //Returning the squared value to calculate RMS

在此之后，我取平方值和的平均值并计算其根以获得 RMS 值。

我的问题是，

1. 我是否正确地进行了数据位操作？
2. 是否需要将数据样本从 2 的补码转换为整数以计算其 RMS 值？

***************************************************第2部分*********************************************** ******

继续@Johnny Johansson 的回答:-

看起来您的所有样本值都接近 -6800，因此我认为这是您需要考虑的偏移量。

为了标准化样本集，我计算了样本集的平均值，并从样本集中的每个值中减去它。

然后，我找到了样本集中的最大值和最小值，并计算了峰峰值。

// I have the sample set, get the mean
float meanval = 0;
for (int i=0; i <actualNumberOfSamples ; i++)
{
    meanval += samples[i];
}
meanval /= actualNumberOfSamples;
printf("Average is: %f\n", meanval);

// subtract it from all samples to get a 'normalized' output
for (int i = 0; i < actualNumberOfSamples; i++)
{
    samples[i] -= meanval;
}

// find the 'peak to peak' max
float minsample = 100000;
float maxsample = -100000;
float peakToPeakMax = 0.0;
for (int i = 0; i < actualNumberOfSamples; i++)
{
    minsample = fmin(minsample, samples[i]);
    maxsample = fmax(maxsample, samples[i]);
}
peakToPeakMax = (maxsample - minsample);
printf("The peak-to-peak maximum value is: %f\n", peakToPeakMax);

(这不包括 RMS 部分，它在您拥有正确的带符号整数值之后出现)

现在，我通过将峰峰值除以 2 的平方根来计算 rms 值。然后，20 * log10(rms) 给我相应的分贝值。

rmsValue = peak2peakValue / sqrt2;

DB_Val = 20 * log10(rmsValue);

1. 上面的代码是否处理了您提到的“偏移量”？
2. 我还没有找到一个测试计划来验证计算出的分贝值，但我是否正确计算了分贝值？

Answer 1

2' 补码部分看起来应该可以工作，但它不必要地复杂，因为常规整数是使用 2' 补码表示的(除非您使用的是一些非常奇特的硬件)。你可以简单地这样做:

signed int signedInputVal = (signed int)inputVal;
signedInputVal >>= 14;

这将为您提供 -(2^17) 到 (2^17-1) 范围内的值。

看起来您的所有样本值都接近 -6800，因此我认为这是您需要考虑的偏移量。

(这不包括 RMS 部分，它在您具有正确的带符号整数值之后出现)