Запись байт в массив данных (C#)

Массивы в C# не поддерживают изменение вместительности.

Строчку

byte[] testData = { };

компилятор разворачивает в

byte[] testData = new byte[0];

т. е. он создает массив вместительностью 0 элементов.

У вас есть, как минимум, 2 решения:

• можно создать массив нужной вместительности перед тем как заполнять его

  testData = new byte[bitData.Length];
  for (int i = 0; i < bitData.Length; i++) {
      testData[i] = bitData[i];
  }
  

• либо использовать готовую коллекцию, поддерживающую динамическое изменение вместительности

  var testData = new List<byte>();
  for (int i = 0; i < bitData.Length; i++) {
      testData.Add(bitData[i]);
  }
  

обратите внимание, что здесь используется метод Add который сначала увеличивает вместительность коллекции, а затем добавляет указанное значение последним элементом. Использование индексатора выбросит такое же исключение как и получаете вы.

Для чего вы кастуете byte в byte (byte)(bitData[i]);?
По делу:
Для копирования данных из массива в массив используется (обычно) класс Array и метод Copy:

byte[] array = {1,2};
byte[] newArray = new byte[array.Length];
Array.Copy(array, newArray, array.Length);