如何将4位数据加载到numpy数组中

Question

我有一个包含8位复杂样本（即从最高位到最低位的虚部和实部（Q和I）各4位）的二进制数据文件。

我该如何将这些数据转换成numpy复数数组？

- Brian

Answer 1

没有支持进行8位复数（4位实数，4位虚数）的操作。

因此，以下方法是将其有效地读入到分别用于复数和虚数的numpy数组中的好方法。

values = np.fromfile("filepath", dtype=int8)
real = np.bitwise_and(values, 0x0f)
imag = np.bitwise_and(values >> 4, 0x0f)

如果您想要一个复杂的数组，

signal = real + 1j * imag

这里有更多将两个实数数组转换为复数数组的方法: https://dev59.com/c3E85IYBdhLWcg3wzm9p#2598820

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如果值是可能为负数的4位整数(即应用了二进制补码)，可以使用算术位移来正确分离两个通道:

real = (np.bitwise_and(values, 0x0f) << 4).astype(np.int8) >> 4
imag = np.bitwise_and(values, 0xf0).astype(int) >> 4

- Brian

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“bitwise_and”操作实际上是不必要的。 “real = values << 4 >> 4”和“imag = values >> 4”可以正确处理符号和类型。 - Vincent

Answer 2

使用这个答案以每次读取一个字节的方式读取数据，这应该可以工作：

with open("myfile", "rb") as f:
    byte = f.read(1)
    while byte != "":
        # Do stuff with byte.
        byte = f.read(1)
        real = byte >> 4
        imag = byte & 0xF
        # Store numbers however you like

- Phonon

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那么没有使用memmap或类似方法的方式可以实现吗？ - Brian

那么，这样做是否更有效率呢：real = np.bitwise_and(a, 0x0f); imag = np.bitwise_and(a >> 4, 0x0f); 其中 a 是文件中的字节数组？ - Brian

@B-Brock：是的，你的建议会更高效。 - Warren Weckesser

@B-Brock 当然。我只是想举一个更具有示范性的例子，而不是一些高级但快速的东西。但你绝对是正确的。 - Phonon

好的，谢谢您的回答！这暗示了我想知道的内容 :) - Brian