平滑算法采用整数算法

Question

以下代码取自Arduino平滑教程:

int smooth(int data, float filterVal, float smoothedVal) { 
  if (filterVal > 1) {
    filterVal = .99;
  }
  else if (filterVal <= 0) {
    filterVal = 0;
  }
  smoothedVal = (data * (1 - filterVal)) + (smoothedVal  *  filterVal);
  return (int)smoothedVal;
}

下面这段话，摘自同一篇教程，引起了我的思考:

如果你需要更快的速度或想要避免浮点数，这个函数可以很容易地用全整数数学重写。

事实是我确实想避免浮点数并提高速度，但我想知道:如何将其转换为整数算术?敲位解决方案是额外的;0)

Answer 1

一种简单的技术是通过将输入值乘以例如10000并将结果放入int，在int中进行计算，然后通过除以相同的因子将输出缩放回float。

在你的函数中，你还需要用相同的因子放大所有的东西。

因子的选择取决于值的可能范围;您希望在高端避免溢出，在低端避免不准确。如果你仔细想想，因子决定了小数点的位置:定点，而不是浮点。

因子可以是任何东西，它不一定是100, 1000，等等，但627也可以。

如果你沿着这条路走下去，你想把尽可能多的代码转换成int，因为上面描述的转换当然也需要时间。

为了说明我的观点，可以这样写:

#define FACTOR 10000  // Example value.
int smooth(int data, int filterVal, int smoothedVal)
{ 
    if (filterVal > FACTOR)
    {
        filterVal = FACTOR - 100;
    }
    else if (filterVal <= 0)
    {
        filterVal = 0;
    }
    smoothedVal = (data * (FACTOR - filterVal)) + (smoothedVal * filterVal);
    return smoothedVal;
}

你可能需要/想要检查溢出，…

Answer 2

//  ------------------------------------------------------------------
//  SMOOTHING WITH INTEGER VARIABLES  (CSHARP)
//  ------------------------------------------------------------------
Int32 Storage;
Int32 SmoothingINT(Int32 NewValue, Int32 Divisor) 
{
    Int32 AvgValue;
    //  ------------------------- Compute the output averaged value 
    AvgValue = Storage / Divisor;
    //  ------------------------- Add to storage the delta (New - Old)
    Storage += NewValue - AvgValue;
    //  -------------------------
    return AvgValue;
}

或

' -------------------------------------------------------------------
' SMOOTHING WITH INTEGER VARIABLES  (VbNet)
' -------------------------------------------------------------------
Function SmoothingINT(ByVal NewValue As Int32, ByVal Divisor Int32) As Int32
    Dim AvgValue As Int32
    Static Storage As Int32
    ' -------------------------- Compute the output averaged value 
    AvgValue = Storage  Divisor
    ' -------------------------- Add to storage the delta (New - Old)
    Storage += NewValue - AvgValue
    ' --------------------------
    Return AvgValue 
End Function