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Unterschied PCMU-PCMA

Dieses Thema im Forum "Grundsätzliches" wurde erstellt von suppa, 12 Apr. 2004.

  1. suppa

    suppa Mitglied

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    Hallo!
    Weiß jemand, wie sich diese beiden G711 Varianten unterscheiden? Ich habe wirklich intensiv gesucht, aber nichts dazu gefunden.
     
  2. rajo

    rajo Admin-Team

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    sehr gute frage....

    also das einzige was ich bisher wusste war, dass alaw in europa/japan und ulaw in USA verwendet wird.

    Nach einwenig rumgegoogle bin ich auf folgende url gestossen:
    http://www.uni-giessen.de/faq/archiv/audio-fmts.part1-2/msg00001.html
    Es gibt also tatsächlich einen Unterschied, der in den verwendeten Algorithmen basiert.

    Code:
    U-LAW and A-LAW definitions
    ---------------------------
    
    [Adapted from information provided by [email]duggan@cc.gatech.edu[/email] (Rick
    Duggan) and [email]davep@zenobia.phys.unsw.EDU.AU[/email] (David Perry)]
    
    u-LAW (really mu-LAW) is
    
              sgn(m)   (     |m |)       |m |
       y=    ------- ln( 1+ u|--|)       |--| =< 1
             ln(1+u)   (     |mp|)       |mp|         
    
    A-LAW is
    
         |     A    (m )                 |m |    1
         |  ------- (--)                 |--| =< - 
         |  1+ln A  (mp)                 |mp|    A     
       y=|
         | sgn(m) (        |m |)    1    |m |
         | ------ ( 1+ ln A|--|)    - =< |--| =< 1
         | 1+ln A (        |mp|)    A    |mp|         
    
    Values of u=100 and 255, A=87.6, mp is the Peak message value, m is
    the current quantised message value.  (The formulae get simpler if you
    substitute x for m/mp and sgn(x) for sgn(m); then -1 <= x <= 1.)
    
    Converting from u-LAW to A-LAW is in a sense "lossy" since there are
    quantizing errors introduced in the conversion.
    
    "..the u-LAW used in North America and Japan, and the
    A-LAW used in Europe and the rest of the world and
    international routes.."
    
    References:
    
    Modern Digital and Analog Communication Systems, B.P.Lathi., 2nd ed.
    ISBN 0-03-027933-X
    
    Transmission Systems for Communications
    Fifth Edition
    by Members of the Technical Staff at Bell Telephone Laboratories
    Bell Telephone Laboratories, Incorporated
    Copyright 1959, 1964, 1970, 1982
    


    ...frag mich bitte jetzt aber nicht, was das ganze genau bedeutet :)
    Das sollte jemand beantworten, der sich mit Audio besser auskennt.
     
  3. Robinson

    Robinson Aktives Mitglied

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    Ok, also wenn ich in der entsprechenden Vorlesung nicht die Hälfte verpennt habe, dann sind das unterschiedliche Verstärker- bzw. A/D-Kennlinien.

    Bei der Analog-Digital-Wandlung (A/D-Wandlung) will man sich dem Gehör anpassen. Kleine Lautstärkeunterschiede bei leisen Tönen kann man besser unterscheiden als bei lauten. Diese Fähigkeit ist ungefähr logarithmisch, was man ja auch in den Formeln erkennt. Die leisen Töne werden also feier aufgelöst (z.B. 0,05V) als laute (z.B. 0,1V).

    Jetzt muß die Gegenseite aber die gleiche Kennlienie haben, um verzerrungsfrei zu arbeiten. Würde sie z.B. eine lineare Kennlinie haben (z.B. überall 0,07V) dann würden die leisen Töne teilweise zu laut und die lauten teilweise zu leise. Das ganze wäre zwar noch verständlich, aber nicht ideal.

    Und schon sind wir beim A- und U-Law. Das sind ganz einfach zwei unterschiedliche Kennlinien - ähnlich, aber nicht gleich (die Amis brauchten mal wieder ne Extrawurst). Will man also jemanden anrufen, der mit dem A-Law arbeitet, dann immer dieses verwenden, sonst das andere. Allerdings kann es auch sein, dass irgendwo zwischendurch schon angepasst wird ....

    Kurz: Unterschiedliche Kennlinien führen zu leichten Verzerrungen, die aber nicht wirklich stören.
     
  4. Tor

    Tor Neuer User

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    Naja, der Unterschied ist schon ein Bisschen mehr als nur die logarithmische Kennlinie. Vorzeichen, Exponent und Mantisse werden auf Bit-Ebene unterschiedlich kodiert, so dass nur ein Rauschen rauskommt, wenn A-law-kodierte Daten in ein µ-Law-Dekoder geschoben werden (oder umgekehrt).

    Die Qualität ist im Prinzip gleich und eine Konvertierung zwischen den Formaten kann mit einer einfacher 1-zu-1-Tabelle gemacht werden.

    Gruß, Tor


    Gruß, Tor
     
  5. rajo

    rajo Admin-Team

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  6. pfeffer

    pfeffer Mitglied

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    super Link!

    Wenn das stimmt, was da steht, und ich es richtig verstanden habe, dann:

    Ist ein verlustfreies Umsettzen von A-Law auf u-Law nicht möglich. Denn dort steht das uniforme PCM-Äquivalent ist bei A-Law 13 Bit und bei uLaw 14bittig. Wenn beide die gleiche maximale Spannung rausgeben, dann müssen die Digitalisierungsintervalle an etwas anderer Stelle liegen.

    Interessant auch: G.726 (=ADPCM) ist demnach eine (weitgehend) verlustfreie Kompression von G.711. Lediglich sehr steile Flanken (z.B. Knackser) können in ADPCM nicht verlustfrei kodiert werden, weil immer nur die Differenz zum vorhergehenden Wert übertragen wird und dafür weniger Bits verwendet werden als nötig wären, um einen vollen Sprung vom Maximum zum Minimum in einem Schritt zu erreichen. - Hmmm, komisch ich hätte gedacht, dass man damit auch faxen können müsste. Das klappt bei mir aber nicht. Arbeitet die Modulation des Faxsignals offenbar mit sehr steilen Flanken?

    Gruß,
    Pfeffer.
     
  7. Maik

    Maik Gesperrt

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    Bei G.711 werden bei beiden Varianten immer nur 8 Bit uebertragen. Eine Wandlung zwischen den Formaten ist also verlustfrei ueber eine Tabelle moeglich.
     
  8. pfeffer

    pfeffer Mitglied

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    ja, es werden zwar nur 8 Bit übertragen, aber sie haben unterschiedliche Bedeutung. Die 8 Bit sind eben einmal komprimierte 13 und einmal komprimierte 14 Bit. Jedenfalls verstehe ich den Abschnitt aus dem cisco-Link so. ("A-law requires 13-bits for a uniform PCM equivalent. u-law requires 14-bits for a uniform PCM equivalent.")

    Gruß,
    Pfeffer.
     
  9. jhartmann

    jhartmann Neuer User

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    Korrekt. Und dieses Problem (der nicht verlustfrei möglichen Wandlung) samt Diskussion um selbiges gibt es seit den Anfängen von ISDN, da eben US-ISDN (und NTDoCoMo) nicht die sonst überall übliche (und normierte) Kodierung benutzt. (Wenigstens ist die Seite, die PCMU=µ-Law=G.711u benutzt und damit von den internationalen Abreden abweicht, für die Umwandlung zuständig, also muß sie die für US<->Europa-Telefonate z.B. nötige Wandlertechnik betreiben.)

    Abgesehen davon ist die Wandlung selbst noch ein erhebliches Problem, denn sie kostet ja Zeit/Rechenleistung und führt daher zu Verzögerungen/Latenzen, was schon für Sprache nicht sehr fein ist, erst recht aber für's Faxen.

    Das Problem ist bei komprimierenden Codecs wie G.726 ungleich größer, die Latenzen/Verzögerungen sind dort um Größenordnungen höher, weshalb Faxen damit ausscheidet.