G.711 話音編碼是什麼?
G.711 是 ITU-T(國際電信聯盟電信標準化部門)的話音編碼標準,正式名稱為「話音頻率的脈碼調變(PCM)」,於 1972 年推出,以 64 kbit/s 碼率提供電話級音質,至今仍是 IP 電話、對講及廣播系統最常見的話音編碼之一。本頁講解其工作原理、μ-law 與 A-law 兩種制式的分別,以及工程選型要點。
G.711 的定義與基本規格
G.711 是一種窄帶話音編碼,原為傳統電話網絡而設計,其後成為 IP 話音通訊的基礎編碼。它傳送 300–3400 Hz 的話音頻帶——這正是人聲清晰可辨所需的核心頻率範圍——並以每秒 8000 次(8 kHz)取樣,每個樣本經對數壓擴後量化為 8 位元,得出 64 kbit/s 的固定碼率。
由於 G.711 屬於波形編碼,演算延遲極低(典型算法延遲僅 0.125 毫秒,且無需前瞻緩衝),話音自然、失真少,因此被 H.320、H.323 等視像會議標準列為必須支援的編碼,亦是絕大多數 IP 電話機與電話系統的共同基礎。相關硬件可參考本站的 IP 電話產品頁。
μ-law 與 A-law:兩種對數壓擴制式
G.711 使用對數壓擴(companding)技術:對幅度較小的話音訊號分配較細的量化級距,令 8 位元也能覆蓋人聲的動態範圍。標準定義了兩種壓擴演算法,地區使用習慣不同:
| 比較項目 | μ-law(PCMU) | A-law(PCMA) |
| 主要使用地區 | 北美、日本 | 北美以外的大多數國家(包括香港) |
| 壓擴演算法 | μ 律對數壓擴 | A 律對數壓擴 |
| 取樣/量化 | 8 kHz、每樣本 8 位元 | 8 kHz、每樣本 8 位元 |
| 碼率 | 64 kbit/s | 64 kbit/s |
實務上大部分 IP 電話設備同時支援兩種制式,通話建立時自動協商;香港的系統一般統一選用 A-law,與本地電訊網絡保持一致。
64 kbit/s 是怎樣得出來的?
G.711 的碼率是一條簡單直接的算式,理解它有助掌握話音系統的頻寬規劃:
- 取樣頻率 8 kHz——每秒對話音波形取樣 8000 次,足以還原 300–3400 Hz 的話音頻帶。
- 每樣本 8 位元——每個取樣值經對數壓擴後量化為 8 位元。
- 相乘得出碼率——8000 次/秒 × 8 位元 = 64000 位元/秒,即 64 kbit/s。
- 加上網絡開銷——經 IP 網絡傳送時,話音數據還要包上 RTP、UDP、IP 等封包標頭,實際佔用頻寬高於 64 kbit/s,規劃線路時需要預留餘量。
G.711 家族的延伸標準
ITU-T 其後為 G.711 發布了兩個增強版本:G.711.0 利用無損數據壓縮減少頻寬佔用;G.711.1 則透過增加頻寬提升音質。不過在一般商用 IP 電話與對講工程中,原版 G.711(PCMA/PCMU)仍然是最普及、互通性最高的選擇;除非設備兩端明確支援延伸版本,選型時以原版 G.711 為準即可。