波形编码就是根据话音信号波形导出相应的数字编码形式，使其在接收端能忠实地再现原始话音。最早的也是最著名的波形编码就是PCM。波形编码广泛应用于传统的电信网络以及ATM网络上的话音传送(VoiceOverATM),它包含三个过程：抽样、量化和编码。
根据奈奎斯特定理，为了保证信息不丢失，抽样频率至少应为模拟信号所含最高频率的2倍，因此话音抽样频率均为8kHz,这是所有话音编码方法的基本假设。量化就是将连续的模拟波形划分为若干离散的区段，以便用数字形式表示每个抽样值。由于用量化值表示连续抽样值是近似的，由此必然带来所谓“量化噪声＂。如果按均匀分段的方式划分量化区间，就称之为均匀量化或线性量化，其主要问题是小信号处量化噪声大，信号过大超过量化范围时又会产生显著的过载戴化噪声。因此，实际采用的都是非均匀量化。在编码器中，先对信号进行压缩变换，然后进行均匀量化，解码器则需对信号进行逆＄扩张变换，整个过程称之为＂压扩"(companding)。所谓压缩实际指是对信号的不同区段进行不同程度的放大，其放大倍数随着信号的增大而减小。其结果是小信号被放大了，而大信号被压缩了，从而使整个区段的信噪比均匀一致。理想的压缩特性曲线为：
y=h+klogW (3.1)式中，w为输入信号，y为压缩后的信号，h、K为常数。因此又称非均匀量化为对数量化。由于语音是过零点的双极性信号，上述理想压缩是不可实现的，实际采用的是折线近似曲线，即著名的A律和律变换。每个置化值采用数字码字表示就称之为编码。显然量化级数越多，精度越高，所需编码位数也越多，一般最高位为符号位。在PCM中每个量化值用8bit码字表示，编码速率为64kbit/s。
