如何使用 Matlab 或 C 从 2 个输入数组写入二进制文件并交织值

Question

我正在读取两个 256x256 帧大小的原始 8 位视频文件。 16位原始视频源，一个是高位字节，一个是低位字节。

我正在努力使用 Matlab 将两个字节组合成一个 uint16 数组以写入文件，或者尝试先写入低字节再写入高字节。每次我用fwrite的时候，都必须写高位字节的全256x256帧，然后是低位字节的全帧。

我有一个像下面这样的循环正在工作，但它非常慢。

for j = 1:256
    for k = 1:256
        fwrite(RemergedFID, lowFrame(k,j), 'uint8');
        fwrite(RemergedFID, highFrame(k,j), 'uint8');
    end
end

有没有更好更快的方法来写出这样的东西？

Answer 1

我可以建议创建一个 16 位帧，其中 16 位帧中每个像素的上半部分对应于 lowFrame，而 16 位帧中的另一半对应于 highFrame。你的措辞表明相反，但你在 MATLAB 中编写结果的方式表明我刚才所说的。我将采用您在代码中编写它的方式，但您可以根据自己的需要进行更改。

在任何情况下，只需将 lowFrame 和 bitshift 的所有位都左移 8，然后 将此结果添加 highFrame 得到连接的结果。通过将一帧向左移动 8 位，您可以在添加时为另一帧留出空间以占据下半部分。然后，您将立即将整个数组写入文件。请记住，当您将数组写入文件时，数组以 column-major 格式写入。这意味着当您将数组写入文件时，列会堆叠在一起形成一个连续的块并写入文件。我不知道您最终要将其用于什么应用程序，但是如果您想要行-主要格式，其中行堆叠在一个连续的块中，您需要在写入之前先转置此输出帧。因此，做这样的事情：

lowFrame = uint16(lowFrame);
highFrame = uint16(highFrame);
outFrame = bitshift(lowFrame, 8) + highFrame;
fwrite(RemergedFID, outFrame, 'uint16');
%fwrite(RemergedFID, outFrame.', 'uint16'); %// Use this if you want row-major

重要的是我们投射帧的前两行代码，假设它们是 uint8，到 uint16。我们必须这样做才能使位移位起作用。如果我们将其保留为 uint8，位移只会使类型饱和，因此向左移动 8 位只会给出最大值 255。第三行神奇地允许您将来自两个帧的位连接在一起作为单个 16 位字，然后将结果写入文件。

就性能而言，这肯定比遍历像素快，因为位移位几乎不需要时间，因为它是一个原子操作 - 加法也是如此。

Answer 2

reshape and typecast的组合可以在Matlab中做你想做的事情：

%% // optional, in case your frames are not always 256x256
nLine = size(highFrame,1) ;
nCol  = size(highFrame,2) ;

%% // if you like the "black magic" effect, in one line:
FullFrame = reshape( typecast( reshape( [lowFrame(:) highFrame(:)].' , [] , nLine*nCol*2 ) , 'uint16') , nLine , [] ) ;  %'//          

fwrite(RemergedFID, FullFrame, 'uint16'); %// then write the full matrix in one go

如果不喜欢冗长晦涩的台词，可以分解成：

%% // merge the 2x uint8 frames into a single uint16 frame (lower endian ordering)
FullFrame = [lowFrame(:) highFrame(:)] ;                    %// Make a double column with high and low bytes in lower endian ordering
FullFrame = reshape( FullFrame.' , [] , nLine*nCol*2 ) ;    %'// Reshape the transpose to get one single line vector
FullFrame = typecast( FullFrame , 'uint16') ;               %// cast every 2 uint8 value into a uint16 value (lower endian ordering)
FullFrame = reshape( FullFrame , nLine , [] ) ;             %// reshape that into an m*n matrix

fwrite(RemergedFID, FullFrame, 'uint16'); %// then write the full matrix in one go

Matlab 和大多数pc 将使用lower endian byte ordering 来对超过8 位的值进行排序。除非你正在为一个你知道将特别大端排序的系统编写文件（一些嵌入式处理器是），否则我建议你坚持使用低端，或者更好的是，让 Matlab 或你的系统处理它。

如何使用 Matlab 或 C 从 2 个输入数组写入二进制文件并交织值

How to write to binary file from 2 input array and interweaving the value, with Matlab or C

arrays

matlab

matrix

concatenation

video-processing