Swift 如何将Int16音频样本数据转换为浮点音频样本数组

我目前正在处理音频样本。 我从Avassetrader获得它们，并有一个

CMSampleBuffer

，类似这样：

guard let sampleBuffer = readerOutput.copyNextSampleBuffer() else {
guard reader.status == .completed else { return nil }
// Completed
// samples is an array of Int16
let samples = sampleData.withUnsafeBytes {
  Array(UnsafeBufferPointer<Int16>(
  start: $0, count: sampleData.count / MemoryLayout<Int16>.size))
 }

 // The only way I found to convert [Int16] -> [Float]...
 return samples.map { Float($0) / Float(Int16.max)}
}

guard let blockBuffer = CMSampleBufferGetDataBuffer(sampleBuffer) else {
return nil
}

let length = CMBlockBufferGetDataLength(blockBuffer)
let sampleBytes = UnsafeMutablePointer<UInt8>.allocate(capacity: length)
      CMBlockBufferCopyDataBytes(blockBuffer, 0, length, sampleBytes)

      sampleData.append(sampleBytes, count: length)
}

guard let sampleBuffer=readerOutput.copyNextSampleBuffer（）else{
guard reader.status==.completed else{return nil}
//完成
//samples是一个Int16数组
让samples=sampleData.withUnsafeBytes{
数组（非安全缓冲指针）(
开始：$0，计数：sampleData.count/MemoryLayout.size）
}
//我找到的唯一转换[Int16]->[Float]的方法。。。
return samples.map{Float（$0）/Float（Int16.max）}
}
guard let blockBuffer=CMSampleBufferGetDataBuffer（sampleBuffer）else{
归零
}
let length=CMBlockBufferGetDataLength（块缓冲区）
让sampleBytes=UnsafeMutablePointer.allocate（容量：长度）
CMBlockBufferCopyDataBytes（块缓冲区，0，长度，采样字节）
追加（sampleBytes，计数：长度）
}

---

正如您所看到的，我找到的唯一转换[Int16]->[Float]的方法是

samples.map{Float（$0）/Float（Int16.max）

，但通过这样做，我的处理时间在增加。是否存在将Int16指针转换为Float指针的其他方法？

用于：Xcode 8.3.3•Swift 3.1

extension Collection where Iterator.Element == Int16 {
    var floatArray: [Float] {
        return flatMap{ Float($0) }
    }
}

用法：

let int16Array: [Int16] = [1, 2, 3 ,4]    
let floatArray = int16Array.floatArray    

“投射”或“重新绑定”指针只会改变内存的使用方式 已解释。要从整数计算浮点值， 新值具有不同的内存表示形式（以及不同的 尺寸）

因此，您必须以某种方式迭代所有输入值 然后计算新的值。您可以做的是省略

数组

创建：

let samples = sampleData.withUnsafeBytes {
    UnsafeBufferPointer<Int16>(start: $0, count: sampleData.count / MemoryLayout<Int16>.size)
}
return samples.map { Float($0) / Float(Int16.max) }

---

在您的情况下，另一个选项可能是使用

CMBlockBufferGetDataPointer（）

而不是

CMBlockBufferCopyDataBytes（）

---

到分配的内存中。

如果使用进行转换，您可以做得更好：

import Accelerate

// Set up random [Int]
var randomInt = [Int16]()

randomInt.reserveCapacity(10000)
for _ in 0..<randomInt.capacity {
  let value = Int16(Int32(arc4random_uniform(UInt32(UInt16.max))) - Int32(UInt16.max / 2))
  randomInt.append(value)
}

// Time elapsed helper: https://stackoverflow.com/a/25022722/887210
func printTimeElapsedWhenRunningCode(title:String, operation:()->()) {
  let startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
  operation()
  let timeElapsed = CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime
  print("Time elapsed for \(title): \(timeElapsed) s.")
}

// Testing

printTimeElapsedWhenRunningCode(title: "vDSP") {
  var randomFloat = [Float](repeating: 0, count: randomInt.capacity)
  vDSP_vflt16(randomInt, 1, &randomFloat, 1, vDSP_Length(randomInt.capacity))
}

printTimeElapsedWhenRunningCode(title: "map") {
  randomInt.map { Float($0) }
}

// Results
//
// Time elapsed for vDSP   : 0.000429034233093262 s.
// Time elapsed for flatMap: 0.00233501195907593 s.

导入加速
//设置随机[Int]
var randomInt=[Int16]（）
随机点保留容量（10000）
对于0中的uu…（））{
让startTime=CFAbsoluteTimeGetCurrent（）
操作（）
让时间流逝=CFAbsoluteTimeGetCurrent（）-startTime
打印（“已用时间\（标题）：\（已用时间）s.）
}
//测试
运行代码时的打印时间延迟（标题：“vDSP”）{
var randomFloat=[Float]（重复：0，计数：randomInt.capacity）
vDSP_vflt16（随机整数，1和随机浮点，1，vDSP_长度（随机整数容量））
}
运行代码时的打印时间延迟（标题：“地图”）{
randomInt.map{Float（$0）}
}
//结果
//
//vDSP经过的时间：0.000429034233093262秒。
//flatMap经过的时间：0.00233501195907593秒。

它的速度提高了大约5倍

---

（编辑：添加了Martin R建议的一些更改）

@Martin R和@ColGraff给出了非常好的答案，感谢大家和快速回复。 然而，我发现了一种更简单的方法，无需任何计算。

avassetraderaudiomixoutput

需要一个音频设置字典。在里面，我们可以设置键

AVLinearPCMIsFloatKey:true

。这样我就可以像这样读取数据

let samples = sampleData.withUnsafeBytes {
    UnsafeBufferPointer<Float>(start: $0, 
                               count: sampleData.count / MemoryLayout<Float>.size)
}

let samples=sampleData.withUnsafeBytes{
UnsafeBufferPointer（开始：$0，
计数：sampleData.count/MemoryLayout.size）
}

如果您打算将整数-32767…32767转换为-1.0…1.0，那么就是这样做的。但是您不需要创建数组，您可以映射UnsafeBufferPointer。如何“强制转换指针”？1）Int16是2个字节，浮点是4个字节。2）从整数计算浮点值。@MartinR事实上，我希望迭代通过执行

Int16value/Int16.max

来计算浮点。在Swift中不是说“这是一个Int16的指针，你能给我计算出的浮点指针吗？”？当我使用UnsafemtableRawPointer（UInt8的指针）时，我能够做一些类似的事情：

var floatValues=bytes.bindMemory（to:Float.self，capacity:bytesTotal）

Casting（或Swift行话中的“重新绑定”）只会改变内存的解释方式，而不会改变内存本身。抱歉，也许我解释得不好，但我想将Int16音频样本转换为浮点音频样本，而不必像在floatArray方法中那样重新迭代整个样本。似乎我们有相同的想法：）–一些备注：您的代码崩溃，因为randomFloat是在设置randomInt.capacity之前创建的，这使它成为一个空数组。您只需将

&randomInt.map

传递给vDSP_vflt16（）。vDSP测量应包括randomInt数组创建。没有理由使用flatMap，只需

randomInt.map{Float（$0）}

@MartinR Ahh是的，我将

randomFloat

的初始化移到更早的时间来整理代码，但忽略了测试。我会更正它并重新测试。谢谢！有趣的是，

对于0中的I..@MartinR，它更接近了。我仍然看到了一些改进，在使用vDSP vs for loop时，可能有50%到75%的时间。关于f vDSP、缓存以及此聊天中对测试的影响：您的第一个代码块有问题，它无法将
UnsafeBufferPointer.init
start
参数从
UnsafeRawBufferPointer
转换为
UnsafePointer？
@ColGraff:My
sampleData
具有
数据类型>.我从问题中的
sampleData.withUnsafeBytes（）
猜到了。明白了，这是有道理的。
import Accelerate

// Set up random [Int]
var randomInt = [Int16]()

randomInt.reserveCapacity(10000)
for _ in 0..<randomInt.capacity {
  let value = Int16(Int32(arc4random_uniform(UInt32(UInt16.max))) - Int32(UInt16.max / 2))
  randomInt.append(value)
}

// Time elapsed helper: https://stackoverflow.com/a/25022722/887210
func printTimeElapsedWhenRunningCode(title:String, operation:()->()) {
  let startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent()
  operation()
  let timeElapsed = CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime
  print("Time elapsed for \(title): \(timeElapsed) s.")
}

// Testing

printTimeElapsedWhenRunningCode(title: "vDSP") {
  var randomFloat = [Float](repeating: 0, count: randomInt.capacity)
  vDSP_vflt16(randomInt, 1, &randomFloat, 1, vDSP_Length(randomInt.capacity))
}

printTimeElapsedWhenRunningCode(title: "map") {
  randomInt.map { Float($0) }
}

// Results
//
// Time elapsed for vDSP   : 0.000429034233093262 s.
// Time elapsed for flatMap: 0.00233501195907593 s.

let samples = sampleData.withUnsafeBytes {
    UnsafeBufferPointer<Float>(start: $0, 
                               count: sampleData.count / MemoryLayout<Float>.size)
}