FLAC(无损音频压缩编码)

生活百科 2023-01-17 20:00生活百科www.aizhengw.cn

FLAC(无损音频压缩编码)

FLAC中文可解释为无损音频压缩编码。FLAC是一套着名的自由音频压缩编码,其特点是无损压缩。不同于其他有损压缩编码如MP3及AAC,它不会破坏任何原有的音频资讯,所以可以还原音乐光碟音质。2012年以来它已被很多软体及硬体音频产品(如CD等)所支持。

基本介绍

  • 中文名无损音频压缩编码
  • 外文名Free Lossless Audio Codec
  • 外语缩写FLAC
  • 类型无损压缩
  • 项目启动时间2000年
  • 发布时间2001年1月15日
  • 最新稳定版v1.3.2(2017-01-01) 

解析区别

FLAC与MP3不同,MP3是有损音频压缩编码,但FLAC是无损压缩,也就是说音频以FLAC编码压缩后不会丢失任何信息,将FLAC档案还原为WAV档案后,与压缩前的WAV档案内容相同。这种压缩与ZIP的方式类似,但FLAC的压缩比率大于ZIP和RAR,因为FLAC是专门针对PCM音频的特点设计的压缩方式。而且可以使用播放器直接播放FLAC压缩的档案,就象通常播放你的MP3档案一样(近几年已经有许多汽车播放器和家用音响设备支持FLAC,在FLAC的网站上你可以找到这些设备厂家的连结)。
FLAC是免费的并且支持大多数的作业系统,包括Windows,基于Unix Like核心(Linux,BSD,Solaris,IRIX,AIX等)而开发的系统,BeOS,OS/2,Amiga。并且FLAC提供了在开发工具autotools,MSVC,Watcom C,Project Builder上的build系统。
FLAC
现各大网站都有FLAC音乐下载,发布者一般是购买CD后把.cda音轨直接抓取成.flac,以保证光碟的原无损质量。
无损格式配上好耳机的效果是非常棒的!

项目

FLAC 数据流的格式
以库的形式提供的参考编码器和解码器 ;
flac,一个以命令行方式工作的可以编解码FLAC档案的程式;
metaflac,以命令行方式工作的FLAC档案的metadata编辑器。
FLAC 不同音频播放器的输入外挂程式
我们所说的“FLAC是自由(free)的”不仅仅意味着你可以不花钱而得到它。更重要的是FLAC的档案格式是对公众完全开放的,你可以以任何目的使用它(FLAC 项目只保留维护 FLAC 格式规格和确认兼容特性的权利),FLAC的档案格式和编码/解码的实现方式都不受任何已知专利的限制。还有,所有的原始码都在开放原始码的授权方式下可以得到。
FLAC

历史

FLAC项目由Josh Coalson于2000年启动。进入beta阶段后并在2001年1月15日发布的0.5版的参考实现时,FLAC位流格式冻结。
2001年6月FLAC发布了1.0版。
2003年1月29日, "Xiph. Org"基金会和FLAC项目宣布FLAC成为"Xiph. Org"旗下的独立公司 banner. 除此之外,"Xiph. Org"还对许多免费压缩格式提供支持,如Vorbis、Theora、Speex等等。
FLAC
2007年9月17日FLAC发布了1.2.1版。
2013年6月1日六年来发布更新,从v1.2升级到v1.3。主要变化包括支持RF64和Wave64 格式,ReplayGain支持最高192kHz音频取样率,等等。

特性

无损失压缩被编码的音频(PCM)数据没有任何信息损失,解码输出的音频与编码器的输入的每一个位元组都是一样的。每个数据帧都有一个当前帧的 16-bit CRC校验码,用于监测数据传输错误。对整段音频数据,在档案头中还保存有一个针对原始未压缩音频数据的MD5标记,用于在解码和测试时对数据进行校验。 电脑在播放WAV档案时,是把WAV档案中的PCM数据直接传送给音效卡,而电脑在播放FLAC时,需要先把FLAC解码为PCM数据,然后在传送给音效卡。就是多了一个解码的环节,就像是给RAR文档解压一样。其PCM数据是与压缩前的WAV没有区别的。
FLAC
快速FLAC更看重解码的速度。解码只需要整数运算,并且相对于大多数编码方式而言,对计算速度要求很低。在很普通的硬体上就可以轻鬆实现实时解码。
硬体支持由于FLAC提供了免费的解码範例,而且解码的複杂程度低,直至2012年以来FLAC是唯一获得广泛且良好的硬体支持的无损压缩编码。
可以用于流媒体FLAC的每个数据帧都包含了解码所需的全部信息。解码当前帧无需参照它前面或后面的数据帧。FLAC使用了同步代码和CRC(类似于MPEG等编码格式),这样解码器在数据流中跳跃定位时可以有最小的时间延迟。
可以定位FLAC支持快速採样精确定位。这不仅对于播放有益,更使得FLAC档案便于编辑。
富于弹性的metadata可以定义和实现新类型的metadata数据块,而不会影响旧的数据流和解码器的使用。目前已有的metadata类型包括tag,cue表,和定位表。 已经注册的应用程式可以定义自己专用的metadata类型(译注这一点与MIDI标準相似)。
非常适合于存档套用FLAC是一个开放的编码格式,并且没有任何数据的损失,你可以将它转换为你需要的任何其他格式。除了每个数据帧的CRC和MD5标记对数据完整性的保障,flac(译注FLAC项目提供的命令行方式编码工具)还提供了一个verify(校验)选项,当使用该选项进行编码的时候,编码的就会立即对已编码数据进行解码并与原始输入数据进行比较,一旦发现不同就会退出并且报警提示。
便于对CD进行备份FLAC有一个“CUE表”metadata数据块用于保存CD的内容列表和所有音轨的索引点。你可以将一张CD保存到一个单一档案,并导入CD的cue表格,这样一个FLAC档案就可以完整地记录整张CD的全部信息,也就是说,可以把平时单独存放的CUE档案嵌入到FLAC档案里。当你的原来的CD损坏的时候,你就可以用这个档案恢复出与原来一模一样的CD副本。
抗损伤由于FLAC的帧结构,使得一旦发生数据流的损坏,损失会被限制在受损伤的数据帧之内。一般只是会丢失很短的一个片段。而很多其他无损音频压缩格式在遇到损伤的时候,一个损伤就会造成后面所有数据的丢失。

软体支持

编码

跨平台
Audacity
1.2.5版之后
KMPlayer
通过官方解码器
Flake(libFlake)
一个第三方开发的实验性的版本对多执行绪/核提供支持。
Windows平台
ALLPlayer
通过外部解码器
12.0.3xx版以后
通过可选的外部分离器外挂程式
10.2版以后
Producer版,7版以后
9版以后
Pro 8/Pro 9
5.35版之后通过Flake,5.54版之前会产生不正确的MD5检验
Mac OS X
Toast Titanium
版本7开始支持
xACT
不要与微软的XACT库混淆

解码

跨平台
Boxee
FFmpeg
aTunes
PS3 Media Server
Adobe Audition
Audacity 1.3.5 Beta
MPlayer
Songbird
Squeezebox
The Core Pocket Media Player with FLAC plugin
VLC media player
XBMC Media Center
Mixxx Digital DJ software
Windows平台
Ableton Live
Windows Media Player 12.0.9800
类Unix
GnomeBaker
GNOME
Quod Libet
GNOME
Rhythmbox
GNOME
Totem Movie Player
GNOME
Serpentine
GNOME
Amarok
KDE
JuK
KDE
Audiokonverter
KDE
Mac OS X
Fluke
Quicktime
Ableton Live
Cog
Plex Media Center
xACT
TRAKTOR 3
TRAKTOR Scratch
Palm OS
TCPMP
0.72rc1版,开源,通过外挂程式

CD抓轨

跨平台
Songbird
aTunes
Windows平台
Audiograbber
AudiTranscoder
BonkEnc
CDex
DBpoweramp
Exact AudiCopy
Easy CD-DA Extractor
foobar2000
iriver plus 3
JetAudio
MediaMonkey
Winamp
Yahoo! Music Jukebox
类Unix
ABCDE
Asunder
Banshee
Cdda2wav
Cdparanoia
Mencoder
crip
Grip
Sound Juicer
K3b
Konqueror
soundKonverter
Mac OS X
Max
Mac OS 10.4版或更高版本

硬体支持

原生支持

苹果 (Apple ) iPhone 7, 7 Plus, 8, 8 Plus, X, XS, XS Max, XR 
更新至iOS 11后可以实现原生播放,仅支持lightning输出。
不支持蓝牙耳机,不支持iPhone 6s, 6s Plus及以下机型。
TRAXMOD
支持44.1 kHz/16位 立体声回放
Onkyo TX-NR906
支持播放外部USB设备上的16位/24位
Pioneer SC-05, SC-07, SC-25, SC-27 以及 SC-09TX
支持外部USB设定 (网路支持特性待验证)
Denon AVP-A1HDCI, AVR-4810, AVR-4310, AVR-3310等
Yamaha RX-V2065 功放
Meridian Sooloos
Escient
iAudio (Cowon) - A2, A3, 6, 7, F2, M3, M5, X5, U3, U5
通过刷入最新固件可以实现原生播放
Olive (Symphony, Musica, Opus)
PhatBox
Rio Karma
SanDisk Sansa Fuze
更新固件后支持
Squeezebox 和Transporter(Logitech的网路音乐播放器)
最新产品支持原生解码。早期产品需要在伺服器端转换为PCM编码
Sonos
魅族(Meizu) M6 Mini Player, M3 Music Card, M8, M9
VEDIA A10, B6
Pixel Magic Systems' HD Mediabox
1.3.4版或之后的固件
嵌入式Waveplayer
支持FLAC 0-2级
Teclast T29, T39, C260, C280, C290
Trekstor Vibez
T+A Music Player
Linn Klimax DS (Digital Stream)
Linn Akurate DS
Linn Majik DS
Linn Sneaky Music DS
iriver E100, E50, E30, Lplayer, SPINN
NMT players
Archos 5 网际网路平板电脑
Archos网际网路多媒体平板电脑
Naim Audio HDX 硬碟播放器
Samsung YP-U5
Creative Zen X-Fi 2
WD TV
索尼(SONY) BDV-E4100//M 3D蓝光家庭影院 (黑色)
支持FLAC

其他平台

Nintendo Wii
通过Wii自製程式,MPlayerWii或MPlayer CE
Apple TV,BMC Media Center 或 Boxee
1-5.5代iPod, iPod Mini,1代iPod nano
通过第三方Rockbox固件
绝大多数兼容Rockbox的数码音乐播放器(DAP)
包括iriver和Gigabeat (东芝公司)的产品,以及上面提到的iPod
Sound Devices 7-Series专业音频录音机
通过更新"badger" 固件 (v.2.24版)
Sony PlayStation Portable(PSP)
使用自製LightMP3程式
Samsung YP-P3, YP-Q1, YP-Q2, YP-U5, YP-S5,YP-RO
通过三星网站上发布的新版固件
Windows Mobile, Symbian OS(S60, S80 和 S90平台),
通过免费的开源音乐播放程式OggPlay。
Google Android 设备
通过运行CM 3.9.6版(或更高版本)

打开方式

FLAC可以通过很多播放器直接播放,比如千千静听(已改名百度音乐),Foobar2000,AIMP等,甚至部分视频播放器如KMPlayer都能直接播放。,为了音质考虑,建议使用专业音乐播放器进行播放。
在特殊情况下,可以将FLAC档案视为一个光碟镜像,并载入到虚拟光碟机上,这可以通过Nero将FLAC档案刻录到映像档案然后通过虚拟光碟机(如Daemon Tools)载入来实现,也可以通过WinMount软体可以直接把Flac档案挂载到一个虚拟光碟机。因为操作繁琐,所以除非在必要情况下,一般我们都是通过播放软体直接播放的。

缺点

FLAC仅仅是一个无损音频编码,不含有有损压缩的功能。当需要小体积有损编码的音频档案时,你将仍然需要MP3、AAC、Ogg Vorbis等编码。
FLAC不支持任何着作权保护(防複製)方法,自行尝试对FLAC档案进行保护是徒劳无功的。

FLAC与APE

在音频压缩领域,有两种压缩方式,分别是有损压缩和无损压缩!我们常见到的MP3、WMA、OGG被称为有损压缩,有损压缩顾名思义就是在压缩过程中会让原始音频信息受损和失真,意义在于输出的音频档案可以比原档案小很多。另一种音频压缩被称为无损压缩,也就是我们今天所要说的主题内容。无损压缩能够在100%保存原档案的音频数据的前提下,将音频档案的体积压缩得更小,而将压缩后的音频档案还原后,能够得到与源档案完全相同的PCM数据。目前无损压缩格式有APE、FLAC、WavPack、TAK、TTA、WMA Lossless、Apple Lossless、La、OptimFROG、Shorten等,而在中国最流行的无损压缩格式是APE和FLAC。下面就针对这两种无损压缩格式进行一下对比。
APE即Monkey's Audio,是一种常见的无损音频压缩编码格式,扩展名为.ape。与有损音频压缩(如MP3、Ogg Vorbis或者AAC等)不同的是,Monkey's Audio压缩时不会丢失数据。一个压缩为Monkey's Audio的音频档案听起来与原档案完全一样。Monkey's Audio档案的播放列表使用.apl(也支持cue)。它提供的开源开发包使得播放器开发者们可以较容易地让播放器产品支持APE格式。在现有不少无损压缩方案中,APE是一种有着优势并不突出的压缩比以及较慢的解码速度。由于推出时间较FLAC早,APE格式占据了大多数PC-HIFI友的心,在国内很快流行,套用非常广泛,成为了国内许多无损音乐爱好者的首选格式。
FLAC是Free Lossless Audio Codec的简称,是一种非常成熟的无损压缩格式,名气不在APE之下。该格式的源码完全开放,而且支持所有的作业系统平台。它的编码算法相当成熟,已经通过了严格的测试,当FLAC档案受损时依然能正常播放。,该格式是最先得到广泛硬体支持的无损格式。
前面已经说明,无损压缩是在保证不损失源档案所有码率的前提下,将音频档案压缩得更小,也就是说这两种音频格式都能保证源档案码率的无损。但两种压缩格式毕竟为两种压缩算法,下面比较一下这两种压缩格式的特点
一、压缩比决定无损压缩档案所占存储空间
所有的无损压缩编码的压缩比都较为相近,但在这些无损压缩编码之中,APE具有较好的压缩率,FLAC的压缩率略有不如。以一首49784KB的“5 Star Grave - In Bed With The Dead.wav”为例,转换为flac后大小为37006KB,转换为ape后大小为36460KB,两者的压缩率分别为74.33%和73.24%。大多数情况下,一个WAV音频档案经压缩后得到的APE档案,一般会比压缩为FLAC档案稍微小一些。由于不同的WAV档案信息量不同,以上数据仅供参考。(注flac.exe为1.3.0版,MAC.exe为4.11版)
FLAC
二、编码速度考验用户的耐心,速度快者优
FLAC的压缩和解码速度均显着优于APE,APE只有在FAST的编码强度下,速度才能和FLAC一拼。但相应的,APE的压缩率一直高于FLAC,APE的FAST压缩下得到的档案体积已经可以和FLAC最高压缩比的档案体积媲美(经测试,一首49784KB的“5 Star Grave - In Bed With The Dead.wav”档案,经FAST压缩后得的APE档案和最高压缩比Level 8下得到的FLAC档案大小分别为36854KB、36960KB)。也就是说,如果以速度为基準比较的话,在相同压缩速度的设定下,两者的压缩比差不多。
三、平台的支持决定普及度
FLAC相比APE的解码複杂程度要较低(解码运算量小、只需要整数运算),解码速度快,对计算硬体要求很低,在很普通的硬体上就可以轻鬆实现实时解码播放。FLAC是目前唯一获得广泛硬体支持的无损压缩编码,在消费领域,已经有很多移动多媒体播放器、汽车、家用音响设备支持FLAC格式了。
APE格式,目前官方只提供Windows支持。虽然也有提供GNU/Linux和Macintosh平台的官方支持的讨论,没有结果。目前只有一位名为SuperMMX的开发者于2003年7月释出了一个非官方移植版本。它包括了供XMMS与Beep Media Player回放Monkey's Audio使用的外挂程式。该移植本来只支持GNU/Linux,但从3.99 update 4 build 4版本开始支持Mac OS X和基于PowerPC、SPARC平台的GNU/Linux。这个非官方移植计画没有得到官方的承认,受制于官方发行许可证的限制,其未来并不明朗。不过据称Monkey's Audio的Win32库可以藉助Wine在GNU/Linux平台运行。硬体支持方面,由于採用了浮点运算,编码解码速度慢,对硬体的要求较高,硬体支持度不如FLAC。
四、两者的开源特性
APE属于个人作品,未来不排除出现着作权问题;技术水平和支持方面逊色于国际通用标準格式的FLAC。
FLAC是一个开放原始码并且完全免费的无损音频编码压缩格式,是国际通用标準,这种与CD质量相同的音乐格式在音质上一样是无可挑剔的,以FLAC方式压缩不会丢失PCM音频的任何信息。而且你永远不必担心惹上着作权官司。受益于此,目前有很多音频处理软体默认都可以输入、输出FLAC格式档案,这给音频的后期处理带来了方便。
两者的开源或部分开源,对音频软硬体的设计们提供了很大的便利,目前不但几乎所有主流播放软体都支持二者,硬体方面也有很多播放器支持了FLAC和APE。只不过因为APE解码的运算量太大的问题,导致并不是每一个APE档案都可以被硬体播放器流畅播放,也更耗电。
五、容错能力
APE档案的容错性差,只要在传输过程中出现一点差错,就会让整首APE音乐作废。而FLAC档案因为每帧数据之间无关联。当FLAC档案在传播过程中受损,导致某帧数据损坏缺失的话,只会损失该帧的音频信息,不会影响到前后的数据。这是FLAC的优势,但也FLAC的压缩率略低。
无论FLAC还是APE,因为所占空间都比有损音乐大很多,单从技术角度讲,FLAC要比APE更有优势,因为FLAC完全开源,许多播放器可以自由地将FLAC解码功能内建在自己的解码器中。,FLAC有广泛的硬体平台的支持,几乎所有採用携带型设计的高端解码晶片都能够支持FLAC格式的音乐,FLAC第三个优势在于优秀的编码使得硬体在解码时只需採用简单的整数运算即可,这将大大降低所占用的硬体资源,解码速度极快,这也是硬体播放器对FLAC支持更好的原因。

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