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VQF指的是TwinVQ(Transform-domain WeightedI Nterleave Vector Quantization),VQF是一種音頻壓縮技術。VQF所採用的是一種稱為「矢量化編碼(vectorquantization)」的壓縮技術。對計算機的配置要求為奔騰75或更高。

1 VQF -簡介

VQFVQF
VQF格式實際指的是TwinVQ(transform-domain weighted interleave vector quantization),是日本ntt(nippon telegraph and telephone)集團屬下的ntt human interface laboratories開發的一種音頻壓縮技術。VQF格式技術受到yamaha公司的支持,vqf是其文件的擴展名。VQF格式和mp3的實現方法相似,都是通過採用有失真的演算法來將聲音進行壓縮,不過VQF格式與mp3的壓縮技術相比卻有著本質上的不同:VQF格式的目的是對音樂而不是聲音進行壓縮,因此,VQF格式所採用的是一種稱為「矢量化編碼(vector quantization)」的壓縮技術。該技術先將音頻數據矢量化,然後對音頻波形中相類似的波形部分統一與平滑化,並強化突出人耳敏感的部分,最後對處理后的矢量數據標量化再進行壓縮而成。

VQF使用範圍從電話、AM短波乃至音頻CD;從單聲道信號到立體聲信號,它都能提供了很好的編碼/壓縮支持。還有糾錯能力。VQF特別提供了一個糾錯環境來處理數據錯誤及幀丟失的情況。它使用修正幀頻率技術,然後強化矢量量化以保證音質。

2 VQF -優點

VQFVQF優點
VQF的音頻壓縮率比標準的MPEG音頻壓縮率高出近一倍,可以達到18比1左右甚至更高。也就是說把一首4分鐘的歌曲(WAV文件)壓成MP3,大約需要4MB左右的硬碟空間,而同一首歌曲,如果使用VQF音頻壓縮技術的話,那隻需要2MB左右的硬碟空間。因此,在音頻壓縮率方面,MP3和RA格式相對比VQF差。
  
相同情況下壓縮后VQF的文件體積比MP3小30%~50%,更便利於網上傳播,同時音質相對更佳,接近CD音質(16位44.1kHz立體聲)。但VQF未公開技術標準,未能流行開來。
  
VQF格式文件採用的壓縮率是不會對音質造成影響。當VQF以44KHz、80kbit/s的音頻採樣率壓縮音樂時,它的音質優於44KHz、128kbit/s的MP3,當VQF以44KHz、96kbit/s的頻率壓縮時,它的音質幾乎等於44KHz、256kbit/s的MP3。經Sound VQ壓縮后的音頻文件在進行回放效果試聽時,和原音頻文件幾乎一樣。
  
播放VQF對計算機的配置要求僅為奔騰75或更高,當然如果用奔騰100或以上的機器,VQF能夠運行得更加出色。實際上,播放VQF對CPU的要求僅比Mp3高5~10%左右。
  
VQFVQF
無論VQF還是MP3都是一種有損壓縮。44.1khz-128kb/s的MP3隻是接近CD音質,但如果使用較高檔的音響系統測試的話,MP3在音質上的不足是很明顯的,尤其是在高音部分的表現上。而VQF在44.1khz-80kb/s下的表現已經高於44.1khz-128kb/s的MP3,而當VQF在44.1khz-96kb/s下的音質表現幾乎等於44.1khz-256kb/s的MP3。
  
對於相同時間長度的VQF文件要比MP3小30%甚至50%,而且音質更佳。當然如果MP3和VQF都採用80或96kb/s來壓縮的話,他們的文件大小是接近的。
  
MP3的播放器Winamp已經有了播放VQF的插件,可以把VQF和MP3編排在同一個播放列表裡(playlist)。
  
VQF即TwinVQ技術雖然是由NTT和YAMAHA開發的,但它們的應用軟體都是免費的。只是NTT和YAMAHA並沒有公布VQF的源代碼。
  
MP4不是MP3的升級版本,相反它更加接近VQF,(MP4的內核中也應用了VQF技術),而且MP4有版許可權制,不是免費的。像MP2、MP3或MP4都是MPEG的技術標準,它們之間並不是數字越高越好,比如:MP3的音質就遠遜於MP2,而MP3它的優勢只是在壓縮率方面。MP4是AAC技術的發展,它跟MP3沒有什麼關聯。無論在音質還是在壓縮率方面比較,ra格式都不如VQF。

在保證音質的前提下,VQF的壓縮比仍可以遠遠低於1比12;並且,它的容量比基於ISO標準的MPEG音頻壓縮方法的MP3小了一半以上。

3 VQF -缺點

VQFVQF缺點

VQF不使用如合適的比特分配、可變長度編碼等有疑問的技術。雖然VQF的解碼/還原軟體體積很小,NTT公司說能夠對應所有的CPU(486、386都可以)。但是VQF的編碼/壓縮軟體需要極其強勁的CPU。VQF製造商NTT公司建議,要想壓縮立體聲音效的音樂,最好用PII300MHz。但VQF壓縮速度慢。MP3壓縮速度相對較快,在壓縮速度方面VQF比不上MP3文件。


 

4 VQF -適用軟體

VQFVQF適用軟體
一、YAMAHASoundVQ
  
版本:Ver2.51eb1

SoundVQ/index.html
  
下載大小:1.39MB
  
SoundVQ由YAMAHA公司出品。YAMAHA和NTT都有VQF編碼器。該版本還帶IE和航海家的Plugins,供在線播放,同時意味著SounVQ不可能佔用太多的系統資源,這才是讓人興奮的地方。試用結果同樣表明,它消耗的系統資源少於其他播放器。另外SounVQ是一單純的VQF播放器,它沒為播放提供附加功能。可以說SounVQ僅僅是一個VQF解碼器,它只能提供最低限度的播放解決方案。
  
二、K-Jofol
  
版本:v0.6prebeta3
    
下載大小:1.46MB
  
K-Jofol是MP3播放工具,但它支持一些新的音頻格式,包括VQF,還有AAC。K-Jofol的PlayList精美。但K-Jofol會消耗比較多的系統資源,而且很不穩定,就連其編者也列出一些已知的Bugs。在使用過程中曾多次死機。
   
三、WinAMP
   
版本:2.24
    
下載大小:1.16MB
  
WinAMP是MP3播放器支持VQF了。播放VQF音樂時的操作方法和MP3沒有區別,同樣支持EQ設定。不過佔用系統資源則高於SoundVQ。
  
插件的安裝非常簡單,只要解壓到WinAMP的兩個文件Decode32.dll和TwinVQ2.dll。   

四、VVSPlayer
  
版本:v.1.4.0
  
下載大小:2.97MB
  
VVSPlayer軟體對CPU的耗損率為:PⅡ266MHz/64Mb-1.38%、P166MMX/64Mb-11.2%。VVSPlayer沒有最基本的波形表也。
   
五、Esprit
  
版本:1.53
    
下載大小:1.80MB
  
Esprit佔用系統資源小,僅大於SoundVQ。和WinAMP一樣,它播放VQF同樣靠WinAMP的插件。Esprit能和SoundVQ一樣,能識別歌曲包含的信息,如中文歌名。但是Esprit的緩衝處理顯然不如其他同類型軟體,當到DOS方式下來dir/s時候,音樂馬上斷斷續續。

5 VQF -編碼

VQFVQF編碼
VQF格式使用的編碼是「矢量化編碼(vectorquantization)」,這種編碼是70年代後期發展起來的一種數據壓縮技術基本思想:將若干個標量數據組構成一個矢量,然後在矢量空間給以整體量化,從而壓縮了數據而不損失多少信息矢量量化編碼也是在圖像、語音信號編碼技術中研究得較多的新型量化編碼方法,它的出現並不僅僅是作為量化器設計而提出的,更多的是將它作為壓縮編碼方法來研究的。在傳統的預測和變換編碼中,首先將信號經某種映射變換變成一個數的序列,然後對其一個一個地進行標量量化編碼。而在矢量量化編碼中,則是把輸入數據幾個一組地分成許多組,成組地量化編碼,即將這些數看成一個k維矢量,然後以矢量為單位逐個矢量進行量化。矢量量化是一種限失真編碼,其原理仍可用資訊理論中的率失真函數理論來分析。而率失真理論指出,在對無記憶信源下,矢量量化編碼是優於標量量化。在矢量量化編碼中,關鍵是碼本的建立和碼字搜索演算法。

碼本的生成演算法有兩種類型,一種是已知信源分佈特性的設計演算法;另一種是未知信源分佈,但已知信源的一列具有代表性且足夠長的樣點集合(即訓練序列)的設計演算法。可以證明,當信源是矢量平衡且遍歷時,若訓練序列充分長則兩種演算法是等價的。

碼字搜索是矢量量化中的一個最基本問題,VQF編碼量化過程本身實際上就是一個搜索過程,即搜索出與輸入最為匹配的碼矢。矢量量化中最常用的搜索方法是全搜索演算法和樹搜索演算法。全搜索演算法與碼本生成演算法是基本相同的,在給定速率下其複雜度隨矢量維數K以指數形式增長,全搜索矢量量化器性能好但設備較複雜。樹搜索演算法又有二叉樹和多叉樹之分,它們的原理是相同的,但後者的計算量和存儲量都比前者大,性能比前者好。樹搜索的過程是逐步求近似的過程,中間的碼字是起指引路線的作用,其複雜度比全搜索演算法顯著減少,搜索速度較快。由於樹搜索並不是從整個碼本中尋找最小失真的碼字,因此它的量化器並不是最佳的,其量化信噪比低於全搜索。

VQF編碼演算法概述
在1985年Chang-DaBei針對VQF編碼提出的部分誤差演算法,以及隨後出現的超立方體演算法,三角不等式消去法和同心球面演算法等等。S.C.Tai等人提出的動態超平面收縮演算法,利用信號在變換域中能量集中在少數係數上的特點,在對矢量作KLT變換后,定義一動態的搜索範圍,超出該範圍的候選碼字均被排除。實驗結果也表明了在減少運算量上,DHSS演算法取得了顯著效果。基於這種在計算MSE之前便排除了大量候選碼字的思想,周汀、閔昊等人也提出了他們的加速演算法,在採用預排序碼書的基礎上,碼字的排除依據的是一組距離測度的不等式,相對於窮盡搜索演算法,其運算量減少93%以上。Y.H.Chan等人則認為碼字的搜索順序對於矢量量化編碼速度的影響是至關重要的,在基於最小失真的基礎上,通過選取一組合適的映射變換。推導出了一些必要的判據。對於任意給定的輸入矢量,該演算法能自適應地決定碼書中碼字的最佳搜索順序,該演算法可與其他快速演算法結合使用以達到提高編碼效率的目的。B.Marangeli根據所定義的一種誤差可見度來設計矢量量化的碼書,並將碼書劃分成多個子碼書,每個子碼書與一個給定的誤差可見度的分波段有關,子碼書只具有少量的碼字。實驗結果表明。該演算法的碼書搜索時間可減少為固定碼書矢量量化器的10%左右。特別地,通過分析圖像矢量的分佈模型對碼字的搜索沿著一條中心線進行,同時定義了一等均值超平面,該平面內的碼字將成為搜索對象。

6 VQF -相關詞條

WMAASFAVI
WAVOGGDivX


7 VQF -參考資料

[1] 就學網 http://www.joxue.com/
[2] 北極星電力論文網 http://tech.bjx.com.cn/
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