最近看語音編碼，發現網上大都只給出了G711的程式碼，確沒有介紹原理，儘管很簡單，但直接看程式碼也是有點摸不著。下面找到了原理進行簡要的敘述，並給出了在網上找到的程式碼。

1.介紹：

G.711

也稱為PCM（脈衝編碼調製），是國際電信聯盟訂定出來的一套語音壓縮標準，主要用於電話。它主要用脈衝編碼調製對音訊取樣，取樣率為8k每秒。它利用一個 64Kbps 未壓縮通道傳輸語音訊號。起壓縮率為1：2，即把16位資料壓縮成8位。G.711是主流的波形聲音編解碼器。
   G.711 標準下主要有兩種壓縮演算法。一種是µ-law algorithm （又稱often u-law, ulaw, mu-law），主要運用於北美和日本；另一種是A-law algorithm，主要運用於歐洲和世界其他地區。其中，後者是特別設計用來方便計算機處理的。這兩種演算法都使用一個取樣率為8kHz的輸入來建立64Kbps的數字輸出。G.711採用一種稱為分組丟失隱藏(PLC)的技術來減少丟包帶來的實際影響。有效的訊號頻寬在靜默期間通過語音活動檢測(VAD)這一過程被減小。

2.原理概述：

G.711編碼方式將14bits（採用16bits取樣與儲存）的PCM訊號編碼成8bits的樣本進行傳輸。

原理：取影響較為重要的位編碼成8位（保留重要位），比如下面的資料，前N較具有影響力，（以下2組資料，N=5）

0000 0001 1111 1111 (511)

0000 0001 1111 0000 (496)

0001 1111 1111 1111 (8191)

0001 1111 0000 0000 (7936)

3.alaw編碼規則：

取影響最大的5位（1位為強度位，4位樣本位），sign為樣本的符號位，同時編碼後的資料逢偶數為取補數。即^0xD5。編碼表如下，s位符號位正數時s=1。

比如pcm=3210（0000 1100 1000 1010）₂

1. int sign = pcm & 0x8000) >> 8;

S=1;

2. 取強度位

0  0001 10010001010

Xs = 100

3. 取高位樣本

0  0001 10010001010

wxyz = 1001

4. 結合以上數字

s  xxx wxyz

1   100  1001

5. 逢偶位數取補數

1  1001001

1  0011100

4.ULaw編碼規則：

1.取得範圍值，得到8-bit基本值

2.取得間隔數值size。如圖所示：

3.取得區間基本值rb(ex2015)

4.算出與區間基本值rb的距離d      d = rb - sample

5.依據間距大小size，算出平移量s = d / size

6.與8-bit基本值相加output = b + s

範例 ： 2345  => 0x9D

1.取得範圍值

range => 4063~2015

1-1.得到8-bit基本值

b = 0x90

2.取得間隔數值

size = 128

3.取得區間基本值

rb = 4063

4.算出與區間基本值rb的距離d

d = rb – sample = 4063 – 2345 = 1718

5.依據間距大小size，算出平移量

s = d / size = 1718 / 128 = 13.42…  => 13

6.與8-bit基本值相加

output = b + s = 0x90 + 13 = 9D

5.程式碼

//編碼  
int CG711Decoder::G711_EnCode(unsigned char* pCodecBits, const char* pBuffer, int nBufferSize)  
{  
    short* buffer = (short*)pBuffer;  
    for(int i=0; i<nBufferSize/2; i++)  
    {  
        pCodecBits[i] = encode(buffer[i]);  
    }  
  
    return nBufferSize/2;  
}   
  
//解碼  
int CG711Decoder::G711_Decode(char* pRawData, const unsigned char* pBuffer, int nBufferSize)  
{  
    short *out_data = (short*)pRawData;  
    for(int i=0; i<nBufferSize; i++)  
    {  
        out_data[i] = decode(pBuffer[i]);  
    }  
      
    return nBufferSize*2;  
}  
  
#define MAX (32635)  
unsigned char CG711Decoder::encode(short pcm)  
{  
    int sign = (pcm & 0x8000) >> 8;  
    if (sign != 0)  
        pcm = -pcm;  	//最高位，符號位
    if (pcm > MAX) pcm = MAX;  //max=32635
    int exponent = 7;  
    int expMask;  
    for (expMask = 0x4000; (pcm & expMask) == 0  ///bit14->14-7，找到高位元組中第一個不為0的位
        && exponent>0; exponent--, expMask >>= 1) { }  
    int mantissa = (pcm >> ((exponent == 0) ? 4 : (exponent + 3))) & 0x0f;  
    unsigned char alaw = (unsigned char)(sign | exponent << 4 | mantissa);  
    return (unsigned char)(alaw^0xD5);  //11010101
}  
short CG711Decoder::decode(unsigned char alaw)  
{  
    alaw ^= 0xD5;  
    int sign = alaw & 0x80;  
    int exponent = (alaw & 0x70) >> 4;  
    int data = alaw & 0x0f;  
    data <<= 4;  
    data += 8;  
    if (exponent != 0)  
        data += 0x100;  
    if (exponent > 1)  
        data <<= (exponent - 1);  
      
    return (short)(sign == 0 ? data : -data);  
}