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Vorbis

Vorbis是一種有損音頻壓縮格式，由Xiph.Org基金會所領導並開放原始碼的一個免費的開源軟件項目。該項目為有損音頻壓縮產生音頻編碼格式和軟件參考編碼器╱解碼器（編解碼器）。Vorbis通常以Ogg作為容器格式，所以常合稱為Ogg Vorbis。

Vorbis
Vorbis Logo
副檔名
.ogg
網路媒體型式
audio/ogg,
audio/vorbis,
audio/vorbis-config
開發者Xiph.Org基金會
首次釋出2000年5月8日 (2000-05-08)[1][2]
最新版本
Vorbis I
2020年7月4日 (2020-07-04)[3]
格式類型音頻壓縮格式
使用容器Ogg、Matroska、WebM
標準xiph.org/vorbis/doc/Vorbis_I_spec.html
網站xiph.org/vorbis/
libvorbis
開發者Xiph.Org基金會
首次釋出2002年7月19日 (2002-07-19)
目前版本1.3.7（2020年7月4日，​4年前​（2020-07-04））
程式語言C
類型音頻編解碼器、參考實作
特許條款BSD特許條款[4]
網站xiph.org/downloads/

Vorbis是1993年由克里斯·蒙哥馬利（英語：Chris Montgomery）開始的音頻壓縮開發的延續[5][6]。1998年9月，夫朗和斐協會宣佈計劃收取MP3音頻格式的專利許可費用，該事件觸發了Vorbis的密集開發[7][8]。Vorbis項目是Xiphophorus公司的Ogg項目（也稱為OggSquish多媒體項目）的一部分[9][10]。克里斯·蒙哥馬利開始了這個項目的工作，並得到越來越多的其他開發者的幫助。他們繼續改進原始碼，直到Vorbis檔案格式在2000年5月被凍結為1.0[11][12][13]。原來特許為LGPL，2001年，Vorbis特許條款被更改為BSD特許條款，以鼓勵採納，理查德·斯托曼參考軟件的穩定版本（1.0）於2002年7月19日發佈[14][15][16]。

Xiph.Org基金會維護一個參考實現編解碼器libvorbis[17]。還有一些微調的分支，最引人注目的是aoTuV，提供更好的音頻質素，特別是在低位元速率。這些改進會定期地合併回參考代碼庫。

目前Xiph.Org基金會建議使用延遲更低、音質更好的Opus編碼來取代Vorbis[18]。

技術特點

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  1. 32 kb/秒（-q-2）到500 kb/秒（-q10）的位元速率。
  2. 取樣率從8 kHz（窄頻）到192 kHz（超頻）。
  3. 支援採樣精度 16bit\20bit\24bit\32bit。
  4. 採用可變位元速率（VBR），動態調整位元速率達到最佳的編碼效果。
  5. 支援單聲道、立體聲、四聲道和5.1環繞聲道；支援多達255個音軌（多資料流的幀）。
  6. 可動態調節位元速率，音頻頻寬和幀大小。
  7. Vorbis使用了一種靈活的格式，能夠在檔案格式已經固定下來後還能對音質進行明顯的調節和新演算法調校。
  8. 可以封裝在多種媒體容器格式中，如Ogg（ .oga）、Matroska（ .mka）、WebM（ .webm）等。

技術細節

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Vorbis標稱位元速率在44.1 kHz立體聲輸入的質素級別。新的libvorbis v1.2通常壓縮比這些值更好（有效的位元速率可能會有所不同）。
音質 名義位元速率
官方Xiph.Org基金會Vorbis aoTuV beta 3及更高版本
-q-2 不可用 32 kbit/s
-q-1 45 kbit/s 48 kbit/s
-q0 64 kbit/s
-q1 80 kbit/s
-q2 96 kbit/s
-q3 112 kbit/s
-q4 128 kbit/s
-q5 160 kbit/s
-q6 192 kbit/s
-q7 224 kbit/s
-q8 256 kbit/s
-q9 320 kbit/s
-q10 500 kbit/s

Vorbis適用於從8 kHz（語音）到192 kHz（數碼專業）和一系列聲道表示（單聲道，複音，立體聲，四聲道，5.1環繞聲道或最多255個離散音軌）的採樣率[19]。根據指定的質素設置，給定44.1 kHz（標準CD音頻採樣頻率）立體聲輸入，編碼器將產生大約45到500 kbit / s的輸出（對於aoTuV調諧，為32到500 kbit / s）。Xiph庫的質素設置為-0.1至1.0，aoTuV為-0.2至1.0。編碼前端將這些值對映到基於整數的質素設置，對於Xiph庫為-1到10，對於aoTuV為-2至10。使用給定質素設置編碼的檔案應在編碼器的所有版本中具有相同的聲音質素，但較新版本應能夠以較低的位元速率實現該質素。上述比率僅為近似值；Vorbis是原生的可變位元速率（VBR），因此位元速率可能會從樣本到樣品差異很大。（它是一個自由形式的可變位元速率編解碼器，封包沒有最小大小，最大大小或固定/預期大小[20]。）

Vorbis旨在比MP3更有效率，數據壓縮透明度可在較低的位元速率下獲得。

編碼演算法的概要

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Vorbis I是基於改進的離散餘弦變換（MDCT）的前向自適應單片變換編解碼器[21]。Vorbis使用修改後的離散餘弦變換將聲音數據從時域轉換為頻域。所得到的頻域數據被分解為本底噪聲和殘差分量，然後使用基於碼本的向量量化演算法進行量化和熵編碼。解壓縮演算法反轉這些階段。當本地位元速率太低而無法對音頻進行編碼而無可察覺的損耗時，本底噪聲方式會使Vorbis成為其類似模擬噪聲的故障模式。

調整版本

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編碼器（Garf，aoTuV或MegaMix）的各種調優版本試圖在指定的質素設置下提供更好的聲音，通常通過暫時提高位元速率來處理某些有問題的波形。大多數調音版本的Vorbis都嘗試修復前回波問題，並提高質素較差設置（-q-2至-q4）的聲音質素。由Vorbis用戶社區（特別是aoTuV beta 2調音）創建的一些調優建議已被納入1.1.0版本[22]。

容器格式

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主要是Ogg，除了Ogg，Vorbis流可以封裝在其他媒體容器格式中[23]。通常使用的另一種方法是Matroska的。它也用於WebM，一種基於Matroska子集的容器格式[24][25][26]。Vorbis的流也可以在封裝的RTP Payload格式[27]。

元數據

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Vorbis元數據稱為Vorbis評論，支援類似於ID3標準中實現的元數據標籤。元數據儲存在任意長度和大小的八位乾淨的字串的向量中。向量的大小和每個字串的大小（以位元組為單位）限制為2 32 -1（約43 億，或可以以32位元表示的任何正整數）。該向量儲存在開始Vorbis位元流的第二標頭包中[28]。假設字串被編碼為UTF-8。

部署與採用

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Vorbis格式已被證明在自由軟件的支持者中受到歡迎[29]。他們認為，其更高的忠誠度和完全自由的性質，不受專利的約束，使其成為專利和限制格式的合適替代品。

Vorbis對消費品有不同的用途。許多視頻遊戲標題將遊戲中的音頻儲存為Vorbis，包括「失憶症：黑暗後裔」，「俠盜獵車手：聖安地列斯」，「最後一戰：戰鬥進化」和「魔獸世界」等。流行的軟件播放器支援Vorbis播放本機或通過外部外掛程式。許多網站使用它，包括維基百科[30][31][32][33]。其他包括Jamendo和Mindawn，以及幾個國家廣播電台，如JazzRadio，絕對電台，全國公共廣播電台，新西蘭電台[34]和德國廣播電台[35]。國際串流音樂服務商Spotify使用Vorbis格式為它的音頻流[36]。而且，法國音樂網站Qobuz為客戶提供了以Vorbis格式下載他們購買的歌曲的可能性，美國音樂網站Bandcamp也是如此[37]。

Vorbis面臨來自其他音頻格式的競爭，如MP3。雖然Vorbis在技術上是優越的，但MP3具有更高的公眾形象[38]。由於Vorbis沒有大型組織的財務支援，對格式的支援並不那麼普遍，儘管Audacity等程式可以轉換為更受歡迎的格式[39]，遊戲支援也逐漸提高[40]。

參考資料

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  1. ^ Christopher Montgomery. vorbis-dev - Merge done. 2000-05-08 [2009-09-03]. （原始內容存檔於2022-04-11）. 
  2. ^ Xiph.Org Foundation. xiph.org Ogg Vorbis. [2009-09-11]. （原始內容存檔於2021-03-31）. 
  3. ^ Xiph.Org Foundation. Vorbis I specification. Xiph.Org Foundation. 2010-02-03 [2010-03-28]. （原始內容存檔於2022-04-03）. 
  4. ^ Sample Xiph.Org Variant of the BSD License. Xiph.Org Foundation. [2009-08-29]. （原始內容存檔於2020-04-11）. 
  5. ^ Interview: Christopher Montgomery of Xiphophorus. Advogado. 2000-04-04 [2009-09-02]. （原始內容存檔於2017-06-28）. 
  6. ^ naming. Xiph.Org Foundation. [2017-05-02]. （原始內容存檔於2012-02-27）. 
  7. ^ About. Xiph.org. [2009-08-31]. （原始內容存檔於2022-04-27）. 
  8. ^ Robertson, Michael. Fraunhofer Lowers Patent Boom on MP3 Software Developers. 1998-09-11 [2009-08-31]. （原始內容存檔於2000-08-16）. 
  9. ^ Zisk, Brian. Dvorak Interviews Monty. vorbis. Xiph. 2000-04-19 [2008-09-04]. （原始內容存檔於2022-04-11）. 
  10. ^ Ogg (project homepage). Xiphophorus. 2000-05-20 [2008-09-02]. （原始內容存檔於2000-05-20）. 
  11. ^ Montgomery, Christopher. Merge done. vorbis-dev. 2000-05-08 [2009-09-03]. （原始內容存檔於2022-04-11）. 
  12. ^ Ogg Vorbis. Xiph.Org Foundation. [2009-09-11]. （原始內容存檔於2021-03-31）. 
  13. ^ The Ogg Vorbis CODEC project. Xiphophorus co. 2000-05-11 [2009-09-03]. （原始內容存檔於2000-06-10）. 
  14. ^ OGG Vorbis 1.0 officially released. AfterDawn. 2002-07-19 [2009-06-04]. （原始內容存檔於2009-08-17）. 
  15. ^ Ogg Vorbis official release is here. News. CNET. 2002-07-19 [2009-06-04]. （原始內容存檔於2014-11-24）. 
  16. ^ Montgomery, Christopher. Vorbis 1.0 released. vorbis (郵寄清單). 2002-07-19 [2009-06-04]. （原始內容存檔於2022-04-11）. 
  17. ^ Xiph.Org. libVorbis 1.3.4 released. 2014-01-22 [2014-02-09]. （原始內容存檔於2022-05-13）. 
  18. ^ Vorbis.com. Check out the latest royalty-free audio codec from Xiph.Org: Opus! Better quality and lower latency than Vorbis, AAC, MP3, and others 
  19. ^ Xiph.org Foundation. Application. Vorbis I specification. Xiph.org Foundation. 2009-06-02 [2009-09-11]. （原始內容存檔於2022-04-03）. 
  20. ^ Xiph.Org Foundation. Vorbis I specification. Xiph.Org Foundation. 2012-01-20 [2012-01-31]. （原始內容存檔於2022-04-03）. 
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  22. ^ Recommended Encoder Versions and Settings - Hydrogenaudio Forums. [2008-01-13]. （原始內容存檔於2015-06-21）. 
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  34. ^ Radio New Zealand Oggcasts. [2009-01-14]. （原始內容存檔於2018-02-09）. 
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  38. ^ Sharpless Smith, Susan. Web-based Instruction: A Guide for Libraries. American Library Association. 2010: 138. ISBN 978-0-8389-1056-6. 
  39. ^ Brown, Andrew. Computers in Music Education: Amplifying Musicality. Routledge. 2007: 148. ISBN 978-0-4159-7850-7. 
  40. ^ Dawes, Adam. Windows Mobile Game Development: Building games for the Windows Phone and other mobile devices. Apress. 2010: 158. ISBN 978-1-4302-2929-2. 

外部連結

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