μ-lawとは？初心者向けガイド：デジタル音声の基本と仕組みをやさしく解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

はじめに

この記事では「μ-law（ミュー・ロー）」について、初心者にも分かるように丁寧に解説します。μ-lawは電話回線やデジタル音声の処理で長く使われてきた「圧縮の法則」です。音声データをそのまま送るとデータ量が多くなり、伝送帯域を圧迫します。そこで圧縮という工夫を使い、品質を保ちながらデータ量を減らすのが目的です。

μ-lawとは何か

μ-lawは、音声信号を「非線形に圧縮」して8ビットのコードに変換する仕組みです。通常の線形量子化では音量が小さい部分と大きい部分で同じくらいの情報量になりがちですが、μ-lawは低い音量を細かく、低下した大きな音量を大まかに扱うように設計されています。これにより、聴感上の違いを崩さずにデータを小さくすることができます。

どう使われるのか

μ-lawはITU-TのG.711規格で標準的に用いられ、北米や日本の伝統的な電話網でよく使われてきました。現在のVoIP（インターネット電話）でも互換性のある形式として採用されることがあります。実務では、アナログ音声をデジタルに変換する際、まずアナログ-デジタル変換を行い、その後μ-lawで圧縮してデータを送ります。

A-lawとの違い

ヨーロッパなどではlawと呼ばれる別の圧縮法が使われています。どちらも同じ目的を持ちますが、非線形の定数や分布が異なるため、聴感上の微妙な違いが生まれます。以下の表は、μ-lawとの違いをざっくり比較したものです。

<th>特徴

μ-law
使用地域	北米・日本・一部の国際領域
規格	ITU-T G.711 8-bit
主な利点	聴感上の品質を保ちつつデータ量を削減
注意点	他地域の規格との互換性調整が必要なことがある

仕組みの概要

μ-lawは入力信号を「段階的な量子化レベル」に割り当てることで、低信号は細かく、高信号は粗く表現します。これが聴感上の品質を維持しつつ、デジタルデータのビット数を減らす鍵です。実際には、8ビットのコードが1つの音声サンプルを表し、これをデコーダで再生時には元の音声に戻します。量子化の非線形性は人間の聴覚の特性を前提に設計されており、静かな部分と大きな音の部分の表現バランスをとっています。

実務でのポイント

通信の現場では、μ-lawはデジタル音声を効率よく伝えるための基盤技術のひとつです。特に既存の電話網やVoIP機器の多くがこの方式に対応しており、音質とデータ量の両立を実現しています。学ぶ際には、まず「圧縮とは何か」「非線形圧縮の意味」「8ビットコードとは何か」を押さえると理解が進みます。

まとめ

本記事の要点は次のとおりです。 μ-lawは電話網で使われる非線形圧縮方式で、8ビットのコードに音声を変換します。聴感上の品質を保ちながらデータ量を削減できる点が大きな魅力です。地域差のある規格との違いに注意しつつ、ITU-T G.711という世界的な規格の一部として覚えておくと、デジタル音声の基礎がつかみやすくなります。

μ-lawの同意語

μ-law: デジタル音声信号のダイナミックレンジを抑制するための圧縮・展開を行う規格で、音声を伝送する電話網などで広く使われる μ-law コンパンディングの名称。
µ-law: μ-law の別表記。表記の違いだけで意味は同じです。
mu-law: μ-law の英語表記の一つで、意味は μ-law と同じです。
mu-law encoding: μ-law による音声信号のエンコード（符号化）手法で、ダイナミックレンジを圧縮して量子化を安定化させます。
μ-law encoding: μ-law による音声信号のエンコード手法。圧縮と展開を組み合わせてデータを符号化します。
mu-law algorithm: μ-law を実現するアルゴリズム。入力信号を圧縮・量子化・展開する手順を指します。
μ-law algorithm: μ-law を実現するアルゴリズム。英語表記の別名で、同じ意味です。
mu-law companding: μ-law コンパンディング。音声信号を圧縮して量子化を安定させるための手法です。
μ-law companding: μ-law コンパンディング。圧縮と展開を組み合わせる技術です。
mu-law companding algorithm: μ-law コンパンディングを実装するアルゴリズムです。
μ-law companding algorithm: μ-law コンパンディングを実現するアルゴリズムです。
μ-law コンパンディング: μ-law の日本語表記の別名。意味は同じです。
mu-law コンパンディング: μ-law の別表記。意味は同じです。
μ-law 圧縮: μ-law によるダイナミックレンジの圧縮処理を指します。

μ-lawの対義語・反対語

A-law: μ-lawと対になる欧州圏のコンパンディング規格。ITU-T G.711で使用され、ビット割り当てや圧縮特性がμ-lawと異なるため、音質やダイナミックレンジの印象が変わる。欧州の電話網で広く採用される。
線形PCM: μ-lawが非線形のコンパンディングを用いるのに対し、線形PCMは音声信号をそのままのダイナミックレンジで量子化する。均等な量子化ステップを使い、非圧縮に近い形式。
均等量子化: 線形（均等）量子化のこと。μ-lawの非線形量子化と対照的で、振幅に関係なく同じ量子化ステップを使う。圧縮効果が少なく、低振幅のノイズが目立ちやすい。

μ-lawの共起語

ITU-T: 国際電気通信連合の勧告。μ-lawはITU-T G.711の規格として定義される。
G.711: 音声の標準PCM規格の一つで、8ビットのμ-lawまたはA-lawを用いてサンプリングされた音声を伝送する規格。
A-law: 欧州圏で主に使われる対数圧縮方式。μ-lawと同様に8ビットPCMを圧縮する。
PCMU: RTPにおけるμ-lawの表現名。payload typeとして広く使われる。
PCM: パルス符号変調の総称。μ-lawはこのPCMの一部を対数圧縮して扱う方法。
8-bit: μ-lawは1サンプル8ビットで表現される。
8 kHz: 電話回線の標準サンプリング周波数。μ-lawのサンプリングに使われる。
64 kbps: 8ビット×8 kHzで得られる伝送レート。
RTP: リアルタイム輸送プロトコル。VoIPでμ-lawの音声をパケット化する際にPCMUが使われる。
VoIP: Voice over IP。μ-lawはVoIPの音声伝送でよく使われる。
コンパンディング: 圧縮と展開を行う技術。μ-lawは対数圧縮の一種で、音声信号のダイナミックレンジを効率よく表す。
対数量子化: 量子化の手法の一つ。μ-lawの核心技術。
ダイナミックレンジ: 音声の強さの幅。μ-lawはこのレンジを広げ、量子化ノイズを低減する。
量子化ノイズ: サンプル化誤差に起因するノイズ。μ-lawの対数圧縮で影響を緩和する。
リニアPCM: 直線的な量子化を行うPCM。μ-lawは非線形（対数）量子化でこれと対比される。

μ-lawの関連用語

μ-law: G.711 のうち、北米・日本などで用いられる対数圧縮（コンパンディング）方式。8ビット PCM に適したダイナミックレンジを確保するため、入力信号を μ=255 の対数関数で圧縮して符号付き整数として表現する。
A-law: G.711 の対数圧縮方式。欧州で広く用いられる。μ-lawと比べて対称性と歪み特性が異なる。
G.711: ITU-T が定める音声伝送標準。8 kHz のサンプリング周波数と 8 ビットの量子化で、μ-law と A-law の2つのコンパンディングを採用する。
コンパンディング: アナログ信号を圧縮して量子化ノイズを低減し、デコード時に元のダイナミックレンジへ戻す処理（μ-law/A-law が代表例）。
PCM: パルス符号化変調。アナログ音声をサンプリングしてデジタル値で表現する基本技術。
線形PCM: 線形量子化を用いる PCM の基本形。入力振幅と量子化値の関係がほぼ直線的。
8-bit PCM: 1サンプルを8ビットで表現する PCM。データ容量と再現性のトレードオフを伴う。
サンプリング周波数: 1秒間に信号を何回サンプルするかを示す指標。G.711 では通常 8000 Hz。
ビットレート: 1秒間に転送・格納されるデータ量。G.711 μ-law では 64 kbps（8000×8）となる。
μ-law公式: μ-law の圧縮関数。符号付き入力を対数で圧縮する。実装では y = sgn(x) · log(1 + μ|x|) / log(1 + μ)（|x| ≤ 1、μ=255）となることが多い。
逆μ-law: 圧縮後のデータを元のダイナミックレンジへ戻す展開処理。
μ-law曲線: 対数的な圧縮曲線。小さな振幅を相対的に大きく、大きな振幅を抑える形状。
ルックアップテーブル: μ-law の変換を高速に実施するための事前計算表。ハードウェアやソフトウェアで使われる。
ITU-T: 国際電気通信連盟の標準化部門。G.711 などの音声規格を策定する機関。
テレフォニー: 電話網を用いた音声伝送の総称。μ-law/A-law はデジタル音声の標準技術として長く用いられている。
VoIP: IPネットワーク上で音声を伝送する技術。多くの実装で μ-law/A-law の PCM を採用することがある。
デジタル信号処理: 信号をデジタルで処理する分野。 μ-law の圧縮・展開、フィルタリング、エンコードなどを含む。
D/A変換: デジタル信号をアナログ信号へ変換する装置。最終的な再生や出力に用いられる。
A/D変換: アナログ信号をデジタル信号へ変換する装置。サンプリングと量子化を含む。
ダイナミックレンジ圧縮: 信号のダイナミックレンジを圧縮して伝送・記録時のノイズ性能を向上させる技術。μ-law/A-law が代表例。