Der µ-law Algorithmus (manchmal schriftliches "Mu-Gesetz", oder hat "U-Gesetz" falsch buchstabiert) ist ein companding Algorithmus, der in erster Linie in den Digitalfernmeldesystemen Nordamerikas und Japans verwendet ist. Algorithmen von Companding reduzieren die dynamische Reihe eines Audiosignals. In analogen Systemen kann das das Verhältnis des Signals zum Geräusch (SNR) vergrößern, das während der Übertragung, und im Digitalgebiet erreicht ist, es kann den quantization Fehler reduzieren (folglich Signal zum quantization Geräuschverhältnis vergrößernd). Diese Störabstand-Zunahmen können stattdessen gegen die reduzierte Bandbreite für den gleichwertigen Störabstand getauscht werden.

Es ist dem in Gebieten verwendeten A-Gesetzalgorithmus ähnlich, wo Digitalfernmeldesignale e-1 Stromkreise, z.B Europa fortgesetzt werden.

Algorithmus-Typen

Es gibt zwei Formen dieses Algorithmus — eine analoge Version und eine gequantelte Digitalversion.

Dauernd

Weil ein gegebener x eingegeben hat, ist die Gleichung für die μ-Law-Verschlüsselung

:

F (x) = \sgn (x) \frac {\\ln (1 + \mu |x |)} {\\ln (1 +\mu)} ~~~~-1 \leq x \leq 1

</Mathematik>,

wo μ = 255 (8 Bit) in den nordamerikanischen und japanischen Standards. Es ist wichtig zu bemerken, dass die Reihe dieser Funktion &minus;1 zu 1 ist.

μ-Law-Vergrößerung wird dann durch die umgekehrte Gleichung gegeben:

:

F^ {-1} (y) = \sgn (y) (1 / \mu) ((1 + \mu) ^-1) ~~~~-1 \leq y \leq 1

</Mathematik>

Die Gleichungen werden von den Wellenform-Codiertechniken von Cisco gepflückt.

Getrennt

Das wird in der ITU-T Empfehlung G.711 definiert.

G.711 ist darüber unklar, was die Werte an der Grenze einer Reihe als codieren. (z.B ob +31 Codes zu 0xEF oder 0xF0).

Jedoch stellt G.191 Beispiel C Code für einen μ-law encoder zur Verfügung, der die folgende Verschlüsselung gibt. Bemerken Sie den Unterschied zwischen den positiven und negativen Reihen. z.B ist die negative Reihe entsprechend +30 zu +1 &minus;31 zu &minus;2. Das wird durch den Gebrauch 1's Ergänzung (einfache Bit-Inversion) aber nicht 2's Ergänzung verantwortlich gewesen, um einen negativen Wert zu einem positiven Wert während der Verschlüsselung umzuwandeln.

Durchführung

Es gibt drei Weisen, einen μ-law Algorithmus durchzuführen:

Analogon: Verwenden Sie einen Verstärker mit dem nichtlinearen Gewinn, um companding völlig im analogen Gebiet zu erreichen.

Nichtlinearer ADC: Verwenden Sie ein Analogon am Digitalkonverter mit quantization Niveaus, die ungleich unter Drogeneinfluss sind, um den μ-law Algorithmus zu vergleichen.

Digital: Verwenden Sie die gequantelte Digitalversion des μ-law Algorithmus, um Daten umzuwandeln, sobald es im Digitalgebiet ist.

Gebrauch-Rechtfertigung

Diese Verschlüsselung wird verwendet, weil Rede eine breite dynamische Reihe hat. In der analogen Welt, wenn gemischt, mit einer relativ unveränderlichen Nebengeräusch-Quelle, wird das feinere Detail verloren. Vorausgesetzt, dass die Präzision des Details irgendwie in Verlegenheit gebracht wird, und annehmend, dass das Signal als Audio-von einem Menschen wahrgenommen werden soll, kann man die Tatsache ausnutzen, die wahrgenommen hat, dass Intensität (Lautheit) durch das Zusammendrücken des Signals mit einem Op-Ampere der logarithmischen Antwort logarithmisch ist. In telco Stromkreisen wird der grösste Teil des Geräusches auf den Linien so eingespritzt, nachdem der Kompressor, das beabsichtigte Signal als bedeutsam lauter wahrgenommen wird als das statische im Vergleich zu einer unkomprimierten Quelle. Das ist eine allgemeine telco Lösung, und so vor dem allgemeinen Digitalgebrauch geworden, die μ-law Spezifizierung wurde entwickelt, um einen zwischenvereinbaren Standard zu definieren.

Da das digitale Zeitalter gedämmert hat, wurde es bemerkt, dass dieser vorher existierende Algorithmus die Wirkung hatte, bedeutsam die Anzahl von Bit zu vermindern, musste erkennbare menschliche Stimme verschlüsseln. Mit μ-law konnte eine Probe in nur 8 Bit, eine Beispielgröße effektiv verschlüsselt werden, die günstig die Symbol-Größe von den meisten Standardcomputern verglichen hat.

μ-law, der effektiv verschlüsselt, hat die dynamische Reihe des Signals reduziert, dadurch die Codierleistungsfähigkeit vergrößernd, während er das Signal in einem Weg beeinflusst hat, der auf ein Verhältnis des Signals zur Verzerrung hinausläuft, das größer ist als das, das durch die geradlinige Verschlüsselung für eine gegebene Zahl von Bit erhalten ist. Das ist eine frühe Form der perceptual Audioverschlüsselung.

Der μ-law Algorithmus wird auch im.au-Format verwendet, das mindestens auf den SPARCstation 1 als die heimische Methode zurückgeht, die durch die/dev/audio-Schnittstelle der Sonne weit verwendet ist, die als ein De-Facto-Standard für den Ton von Unix verwendet ist. Das.au-Format wird auch in verschiedenem allgemeinem Audio-APIs wie die Klassen im javanischen Paket in Java 1.1 und in einigen C# Methoden verwendet.

Dieser Anschlag illustriert, wie μ-law Stichprobenerhebung in den kleineren (weicheren) Werten konzentriert. Die Werte eines μ-law Bytes 0-255 sind die horizontale Achse, die vertikale Achse ist der decodierte geradlinige 16-Bit-Wert. Dieses Image wurde mit den Sonne-Mikrosystemen c Routine g711.c allgemein verfügbar im Internet erzeugt.

Vergleich mit dem A-Gesetz

Der µ-law Algorithmus stellt eine ein bisschen größere dynamische Reihe zur Verfügung als das A-Gesetz auf Kosten der schlechteren proportionalen Verzerrung für kleine Signale. Durch die Tagung wird A-Gesetz für eine internationale Verbindung verwendet, wenn mindestens ein Land es verwendet.

Siehe auch

• Audioniveau-Kompression
• Signalkompression

Links

• Wellenform-Codiertechniken - Details der Durchführung
• A-Gesetz und Mu-Gesetz Companding Durchführungen mit dem TMS320C54x (PDF)
• TMS320C6000 μ-Law und A-Gesetz Companding mit der Software oder dem McBSP (PDF)
• A-Gesetz und μ-law Realisierung (in C)