【小程序】PCM音频压缩为G.711a编码与解码

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PCM原始音频数据体积较大，就算是比较小的16位采样精度，每秒采样40000次，10分钟的数据也有45MB，这样在网络传输所需要的成本很大。 考虑使用压缩方法减少需要传输的数据量，G711a律编码格式可以将16位数据压缩成8位，即将原本45MB压缩一半变成22MB左右。

目录

• 程序效果
• G711a律编码过程

程序效果

在PCM录制、播放基础上新增G711a律编解码功能。

1.原始wav文件在进行G711a律编码之后，体积变为原来的一半。 2.解码后，恢复位原始大小，但是由于为有损压缩，声音相交原始音频有明显的噪音。

G711a律编码过程

保留高位，舍弃低位

以13bit采样的PCM音频数据为例，编码成8bit的数据流。（在播放的时候再还原成13bit）

压缩前	压缩后
S 0000 001w xyz'a	s001 wxyz
S 0000 01wx yz'ab	s010 wxyz
S 0000 1wxy z'abc	s011 wxyz
S 0001 wxyz 'abcd	s100 wxyz
S 001w xyz'a bcde	s101 wxyz
S 01wx yz'ab cdef	s110 wxyz
S 1wxy z'abc defg	s111 wxyz

压缩方式如上，原始输入均为13位音频数据，其中S为符号位代表正、负，'符号之后的数据再压缩过程中被舍弃，仅保留wxyz位置上的数据。

       

压缩后的格式很像二进制科学技术法形式：

S、2的xxx次方、wxyz数据

符号位与偶数位取反

1. unsigned char linear2alaw(short pcm_val)    /* 2's complement (16-bit range) */  
2. {  
3.     short     mask;  
4.     short     seg;  
5.     unsigned char   aval;  
6.  
7.     if (pcm_val >= 0) {  
8.         mask = 0xD5;        /* sign (7th) bit = 1 */  
9.     } else {  
10.         mask = 0x55;        /* sign bit = 0 */  
11.         pcm_val = -pcm_val - 8;  
12.     }  
13.  
14.     /* Convert the scaled magnitude to segment number. */  
15.     seg = search(pcm_val, seg_end, 8);  
16.  
17.     /* Combine the sign, segment, and quantization bits. */  
18.  
19.     if (seg >= 8)        /* out of range, return maximum value. */  
20.         return (0x7F ^ mask);  
21.     else {  
22.         aval = seg << SEG_SHIFT;  
23.         if (seg < 2)  
24.             aval |= (pcm_val >> 4) & QUANT_MASK;  
25.         else  
26.             aval |= (pcm_val >> (seg + 3)) & QUANT_MASK;  
27.         return (aval ^ mask);  
28.     }  
29. }  

主要通过“<<”、“>>”、“|”、“^”等位运算实现编码过程。 

参考资料:

1.G.711编码原理及代码

https://www.2cto.com/kf/201504/390076.html