G.711编解码原理

简介

G.711是ITU-T标准音频扩。它主要是在使用电话。该标准于1972年。它的正式名称发布的用法是脉冲编码调制（PCM语音频率）。它在许多技术的要求的标准，例如在H.320和H.323规格。它也可以用于传真在IP网络上的通信（如在定义T.38规范）。G.711，也被称为脉冲编码调制（PCM），是一种很常用的波 ​​形编解码器。G.711是窄带音频编解码器，可提供长途电话质量的音频，在64 kbit / s的。G.711通过在300-3400赫兹和他们的样品以每秒8000采样的速率范围内的音频信号，以在该速率50份每百万份（ppm）的耐受性。非均匀（对数）量化与8位用于表示每个样品，结果在64 kbit / s的比特率。有两种不同的版本; μ-law，它们主要用于北美，和A-law，它们在使用中北美以外的其他大多数国家。
两增强G.711已经出版：G.711.0利用无损数据压缩，以减少带宽使用和G.711.1通过增加带宽增加音频质量。

特点

• 采样频率8千赫

• 64 kbit / s的比特率（每个样品8千赫采样频率×8位）

• 典型的算法延迟为0.125毫秒，没有先行延迟

• G.711是一个波形 的语音编码器

• G.711附录I定义了一个丢包补偿（PLC）算法来帮助隐藏传输损耗在分组网络

• G.711附录II定义了一个连续传输（DTX）算法，使用语音活动检测（VAD）和舒适噪音生成（CNG），以减少带宽使用过程中的沉默期

• PSQM理想条件下测试得出的平均意见得分 4.45为G.711μ律，为4.45 G.711 A律

• PSQM网络下的压力测试得出的平均意见得分的4.13 G.711μ律，4.11 G.711 A律

类型

G.711定义了两个主要的扩算法中，μ-law算法和A-law算法。两者都是对数，但A-法律被专门设计为简单的计算机来处理。该标准还定义的重复码值定义为0的功率电平的一个序列分贝。

μ律和A律编码算法，14位和13位有符号的线性PCM采样（分别）为对数8位采样。因此，在G.711 编码器将建立一个64千比特/秒的比特流用于取样8kHz的信号。
G.711μ律往往给更高的分辨率更高范围内的信号，而G.711 A律提供了更多的量化水平较低的信号电平。

A律

A律编码从而需要一个13位有符号的线性音频样本作为输入，并把它转换成一个8位的值如下：

线性输入代码	压缩码
s0000000wxyz`a	s000wxyz
s0000001wxyz`a	s001wxyz
s000001wxyz`ab	s010wxyz
s00001wxyz`abc	s011wxyz
s0001wxyz`abcd	s100wxyz
s001wxyz`abcde	s101wxyz
s01wxyz`abcdef	s110wxyz
s1wxyz`abcdefg	s111wxyz

其中，s是符号位，并且在后的位反引号标记`被丢弃。因此，例如，1000000010101映射到10001010（根据表中的第一行），并0000000110101映射到00011010（根据第二）。

这可以看作是一个浮点与4位的数尾数和3位指数。
此外，该标准规定，所有得到的偶数比特被反转的八位位组被发送之前。这是为了提供充足的0/1跃迁便于时钟恢复过程中的PCM接收机。因此，一个无声的A律PCM编码通道已在八位编码，而不是将0x55的0×00的8位样本（或0xD5如果符号位恰好是设定）。
注意，国际电联定义位1为具有值128，位8到具有值1。
在更广泛的接受习惯有7位= 128位0 = 1。
需要注意的是，当数据被发送E0（G.703），MSB（signbit）首先发送和LSB是最后发送。
ITU-T的STL定义的算法如下：

void            alaw_expand(lseg, logbuf, linbuf)
  long            lseg;
  short          *linbuf;
  short          *logbuf;
{
  short           ix, mant, iexp;
  long            n;

  for (n = 0; n < lseg; n++)
  {
    ix = logbuf[n] ^ (0x0055);  /* re-toggle toggled bits */

    ix &= (0x007F);         /* remove sign bit */
    iexp = ix >> 4;               /* extract exponent */
    mant = ix & (0x000F);   /* now get mantissa */
    if (iexp > 0)
      mant = mant + 16;         /* add leading '1', if exponent > 0 */

    mant = (mant << 4) + (0x0008);        /* now mantissa left justified and */
    /* 1/2 quantization step added */
    if (iexp > 1)            /* now left shift according exponent */
      mant = mant << (iexp - 1);

    linbuf[n] = logbuf[n] > 127      /* invert, if negative sample */
      ? mant
      : -mant;
  }
}

注意：实际的实现是从上面所列的不同。

请特别注意，有一个“1/2量化步长增加”，“尾数左对齐”和怪异的符号位的使用情况（“反转，如果阴性样品”）。
另请参见“ITU-T软件工具库2009用户手册”，可以在这里找到。

mu律

μ律（有时称为ULAW，G.711Mu或G.711μ）编码需要一个14位有符号的线性音频样本作为输入，由32（二进制100000）增加的幅度，并将其转换为一个8位的值如下：

线性输入代码	压缩码
s00000001wxyz`a	s000wxyz
s0000001wxyz`ab	s001wxyz
s000001wxyz`abc	s010wxyz
s00001wxyz`abcd	s011wxyz
s0001wxyz`abcde	s100wxyz
s001wxyz`abcdef	s101wxyz
s01wxyz`abcdefg	s110wxyz
s1wxyz`abcdefgh	s111wxyz

其中s是符号位，并倒引号标记后的位`被丢弃。

此外，该标准规定，所有结果位反转的八位位组被发送之前。因此，一个无声的μ律PCM编码通道已在八位编码0xFF的，而不是为0x00的8位采样。
加入32是必要的，这样所有的值落入一个压缩组。它被加回到在接收到倒8位值。这意味着μ律不编码的所有14位值; 输入必须在±8159。

G.711.0 

G.711.0，也称为G.711 LLC，利用无损数据压缩多达50％，以减少带宽的使用。的的G.711脉冲编码调制无损压缩标准于9月批准由ITU-T 2009. 

G.711.1 

G.711.1是一个扩展到G.711，2008年3月出版的ITU-T建议G.711.1它的正式名称是对G.711脉冲编码调制宽带嵌入式扩展。

G.711.1，允许添加的窄带和/或宽带（16000样本/秒）的增强，每处（包括）基的G.711比特流的比特率的25％，从而导致64个，80个或96千位的数据速率/秒。
G.711.1与G.711兼容在64 kbit / s的，因此一个有效的部署在现有的G.711基于IP语音（VoIP的）基础设施被预见的。在G.711.1编码器可以在16kHz的编码信号用的50-7000赫兹，在80和96 kbit / s的带宽，并且为8千赫采样的输出可以产生具有一个带宽范围从50至4000赫兹的信号，操作在64和80 kbit / s的。
在G.711.1编码器创建构建在对应于三个可用比特率三层的嵌入比特流：64，80和96 kbit / s的。比特流不包含哪些图层包含的任何信息，实现将需要带外信令上层可用。三个G.711.1层是：登录较低波段的压扩脉冲编码调制（PCM），其包括噪声反馈，嵌入的PCM延用自适应位分配用于增强在较低频带中的基本层的质量，以及加权的矢量量化编码高频段基于修正离散余弦变换（MDCT）。
计划在2010年的两个扩展G.711.1：superwideband扩展（带宽为14000赫兹）和无损压缩码流

（以上是wiki下对G.711的介绍的中文版，google翻译的）

wiki上关于G.711的介绍以及A-law和mu-law原理解释

http://en.wikipedia.org/wiki/G.711

bing翻译的，对比google一下

http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHS&a=http%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FG.711