The μ-law algorithm (sometimes written mu-law, often approximated as u-law) is a companding algorithm, primarily used in 8-bit PCM digital telecommunication systems in North America and Japan. It is one of the two companding algorithms in the G.711 standard from ITU-T, the other being the similar A-law. A-law is used in regions where digital telecommunication signals are carried on E-1 circuits, e.g. Europe.
Companding algorithms reduce the dynamic range of an audio signal. In analog systems, this can increase the signal-to-noise ratio (SNR) achieved during transmission; in the digital domain, it can reduce the quantization error (hence increasing the signal-to-quantization-noise ratio). These SNR increases can be traded instead for reduced bandwidth for equivalent SNR.
At the cost of a reduced peak SNR, it can be mathematically shown that μ-law's non-linear quantization effectively increases dynamic range by 33 dB or bits over a linearly-quantized signal, hence 13.5 bits (which rounds up to 14 bits) is the most resolution required for an input digital signal to be compressed for 8-bit μ-law.
The μ-law algorithm may be described in an analog form and in a quantized digital form.
For a given input x, the equation for μ-law encoding is
where μ = 255 in the North American and Japanese standards, and sgn(x) is the sign function. It is important to note that the range of this function is −1 to 1.
μ-law expansion is then given by the inverse equation:
The discrete form is defined in ITU-T Recommendation G.711.
G.711 is unclear about how to code the values at the limit of a range (e.g. whether +31 codes to 0xEF or 0xF0).
However, G.191 provides example code in the C language for a μ-law encoder. The difference between the positive and negative ranges, e.g. the negative range corresponding to +30 to +1 is −31 to −2. This is accounted for by the use of 1's complement (simple bit inversion) rather than 2's complement to convert a negative value to a positive value during encoding.
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La modulation par impulsions et codage ou MIC (en anglais : pulse-code modulation), généralement abrégé en PCM est une représentation numérique d'un signal électrique résultant d'un processus de numérisation. Le signal est d'abord échantillonné, puis chaque échantillon est quantifié indépendamment des autres échantillons, et chacune des valeurs quantifiées est convertie en un code numérique. Le traitement indépendant de chaque échantillon implique qu'il n'y a ni chiffrement, ni compression de données.
In telecommunication and signal processing, companding (occasionally called compansion) is a method of mitigating the detrimental effects of a channel with limited dynamic range. The name is a portmanteau of the words compressing and expanding, which are the functions of a compander at the transmitting and receiving ends, respectively. The use of companding allows signals with a large dynamic range to be transmitted over facilities that have a smaller dynamic range capability.
vignette|Carte mère d'un modem Le modem (acronyme, pour modulateur-démodulateur) est un périphérique informatique, qui relie un ordinateur à un réseau analogique, comme le réseau téléphonique classique. Il convertit les données numériques de l’ordinateur en signal modulé, dit « analogique », transmissible par un réseau analogique et réciproquement. Un modem est un dispositif électronique, disponible en boîtier indépendant ou en carte à insérer dans un ordinateur, qui permet de faire circuler (réception et envoi) des données numériques sur un canal analogique.
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