mu-law

μ-law(或Mu-Law)是由国际电话电报咨询委员会颁布的用于脉码调制的标准多媒体数字信号编、解码器（压缩/解压缩）运算法则。作为一种压缩扩展的方法，μ-law可以改善信噪比率而不需要增添更多的数据。

背景及简介

Mu-Law（μ律）由于希腊语中的字母 μ发音为myoo，因此Mu-Law这个术语是来源于μ-Law；另外，由于发音上的一致，该术语有时候被书写为u-Law。目前，Mu-Law被美国和日本采用，而欧洲和其他地方则采用另外一种多媒体数字信号编、解码器（压缩/解压缩）运算法则，A-Law（A律）。

所谓量化就是把抽样信号的幅度离散化的过程。根据量化过程中量化器的输入与输出的关系 ,可以有均匀量化和非均匀量化两种方式。均匀量化时 ,由于对编码范围内小信号或大信号都采用等量化级进行量化 ,因此小信号的“信号与量化噪声比”小 ,而大信号的“信号与量化噪声比”大 ,这对小信号来说是不利的。为了提高小信号的信噪比 ,可以将量化级再细分些 ,这时大信号的信噪比也同样提高 ,但这样做的结果使数码率也随之提高 ,将要求用频带更宽的信道来传输。采用压缩的量化特性是改善小信号信噪比的一种有效方法。它的基本思想是在均匀量化前先让信号经过一次处理 ,对大信号进行压缩而对小信号进行较大的放大。由于小信号的幅度得到较大的放大 ,从而使小信号的信噪比大为改善。这一处理过程通常简称为“压缩量化” ,它是用压缩器来完成的。压缩量化的实质是“压大补小” ,使小信号在整个动态范围内的信噪比基本一致。在系统中与压缩器对应的有扩张器 ,二者的特性恰好相反。目前常用的压扩方法是对数型的 A律压缩和 μ律压缩 ,其中 μ律压缩公式为

y=ln(1+μx)/ln(1+μ）

其中 x 为归一化的量化器输入 , y 为归一化的量化器输出。常数 μ愈大 ,则小信号的压扩效益愈高 ,目前多采用 μ= 255。μ律压缩特性曲线如图 1所示。

μ255 /15折线压缩律

μ律压缩曲线是连续曲线。μ值不同 ,压缩特性也不同。要设计电路来实现这样的函数是相当复杂的;而且采用非线性量化法时 ,要用压缩规律所规定的判定值直接和信号相比较 ,以确定信号所在量化级并直接作相应编码 ,那是不容易的。为了使所需数字电路容易实现 ,就要求相邻的判定值或量化间隔能成简单的整数比 (通常为 2倍比 ) ,而这一要求用平滑和连续变化的非均匀量化律是不容易满足的。但如果采用若干段折线组成的非均匀量化压缩律就很容易实现。因此 ,就发展了用折线逼近 μ律和 A律非均匀量化折线压缩方式。

μ255 /15律折线压缩方式是将μ律曲线分 16段做弦 ,当相邻折线段的段距比值为 2时 ,可以很好地逼近 μ= 255的 μ律压缩曲线的特性。实际上由于在原点两侧的第一条折线都通过原点 ,斜率相同而对称 ,所以合成了一条折线 ,因而实际上总共只有 15条折线。因此 ,这种折线压缩律就称为 μ255 /15折线压缩律 ,如图 2所示。

下表列出了μ255/15折线的分段坐标值和各段斜率。

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