如何将一个16位无符号整数转换为较大的8位无符号整数？

Question

我有一个函数需要返回一个16位无符号整数向量，但是对于另一个我也调用这个函数的函数，我需要以8位无符号整数向量格式输出。例如，如果我开始是这样的：

std::vector<uint16_t> myVec(640*480);

我该如何将它转换成以下格式：

std::vector<uint8_t> myVec2(640*480*4);

更新（更多信息）： 我正在使用libfreenect及其getDepth()方法。我已经修改了它以输出一个16位无符号整数向量，以便我可以检索深度数据（以毫米为单位）。然而，我也想显示深度数据。我正在使用来自freenect安装的一些示例代码c ++，它使用glut并需要一个8位无符号整数向量来显示深度，但是，我需要16位来检索以毫米为单位的深度并将其记录到文本文件中。因此，我希望在glut的绘制函数中以16位无符号整数向量的形式检索数据，然后进行转换，以便我可以使用已经编写好的glut函数显示它。

- Betai97

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需要更多信息。8位值如何与16位值相关联？ - Galik

如果不复制数据（即您想重新分配所有权并重新解释底层缓冲区的类型），这将非常困难，因为std::vector没有公开任何外部覆盖其内部缓冲区指针的方法。 - Dai

你想做的事情比仅仅将16位数字转换为8位数字更加复杂，请查看我的答案获取更多信息。 - RyanP

那么您的两个向量中都有相同数量的值对吗？如何将16位的单个值转换为8位？它们需要以某种方式进行缩放吗？最大的 16 位值是否需要映射到最大的 8 位值（例如）？ - Galik

这真的很困惑。 - Lightness Races in Orbit

Answer 1

我该如何将它转换为以下格式： std::vector myVec2; 使得myVec2.size()是myVec.size()的两倍？

myVec2.reserve(myVec.size() * 2);
for (auto it = begin(myVec); it!=end(myVec); ++it)
{
    uint8_t val = static_cast<uint8_t>(*it); // isolate the low 8 bits
    myVec2.push_back(val);
    val = static_cast<uint8_t>((*it) >> 8); // isolate the upper 8 bits
    myVec2.push_back(val);
}

或者你可以改变push_back()的顺序，如果需要确定哪个字节先出现（上半部分还是下半部分）。

- Alex Lop.

Answer 2

根据您的更新，假设8位无符号整数将显示为灰度图像，您需要类似于亮度转移函数的内容。基本上，您的输出函数正在寻找将数据映射到0-255值，但您不一定希望它们直接对应于毫米。如果您的所有数据都来自0-3mm呢？那么您的图像看起来几乎是黑色的。如果它全部是300-400mm呢？那么它将完全变成白色，因为它被剪切为255。

一个简单的方法是找到最小和最大值，然后执行以下操作：

double scale = 255.0 / (double)(maxVal - minVal);
for( int i = 0; i < std::min(myVec.size(), myVec2.size()); ++i )
{
    myVec2.at(i) = (unsigned int)((double)(myVec.at(i)-minVal) * scale);
}

根据数据的分布情况，您可能需要做一些更复杂的操作以充分利用动态范围。

编辑：这假设您的glut函数正在创建图像，如果它将8位值用作图形的输入，则可以忽略。

编辑2：在您的其他更新后进行更新。如果您想填充一个640x480x4向量，显然您正在处理图像。您需要执行我上面概述的操作，但还需要考虑红色、绿色、蓝色和Alpha等四个维度。Alpha通道始终需要为255（这控制其透明度，您不希望它是透明的），至于另外3个通道...如果您将所有3个通道（通道指红、绿和蓝）设置为相同的值，则它看起来会呈现灰度。例如，如果我的数据范围为0-25毫米，对于值为10毫米的像素，我将设置数据为255/（25-0）* 10 = 102，因此像素将是（102,102,102,255）。

编辑3：添加关于亮度传输函数的维基百科链接 - https://en.wikipedia.org/wiki/Color_mapping

- RyanP

Answer 3

直接的方法：

std::vector<std::uint8_t> myVec2(myVec.size() * 2);
std::memcpy(myVec2.data(), myVec.data(), myVec.size());

或使用标准库

std::copy( begin(myVec), end(myVec), begin(myVec2));

- edmz

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这个结果会受到机器的字节序影响吗？ - triple_r

@triple_r 是的，如果在具有相同字节序的计算机上撤消操作，那么就不会有问题。但目前尚不清楚操作者打算如何解释这些数据。 - RyanP

@triple_r 如果按照RyanP所说的，它并没有被明确定义，那么这样做是可以的。我认为std::copy不应该有这个问题。 - edmz

是的，你说得对。我只是好奇memcpy会发生什么。 - triple_r