Flac формат кодек – FLAC

Flac формат кодек – FLAC — Wikipedia

alexxlab 25.12.2019 Leave a comment

Содержание

Сравнение одиннадцати лучших lossless кодеров (2017) / Audiophile’s Software

Полное или частичное копирование текста допускается только с письменного разрешения автора.

Обратите внимание: это обновлённая версия теста. С результатами теста за 2011 год (для сравнения) можно ознакомиться здесь.

1. Вступление

Идея о создании этого теста родилась у меня, когда я обнаружил, что существующие на тот момент аналогичные сравнения сильно устарели (последний тест датирован 2007 годом). Большинство из них проводилось на старых слабых процессорах, с использованием давно забытых версий кодеров.

Идея же моего теста заключается в том чтобы показать возможности последних версий кодировщиков на более современном оборудовании. Значительный прирост скорости кодирования/декодирования в этом случае можно получить за счет использования таких наборов инструкций, как SSE2, SSE3, SSSE3, которые поддерживаются новыми процессорами, и конечно же — за счет многоядерности.

Стоит заметить, что в тесте рассматривается лишь три параметра: скорость кодирования, скорость декодирования и степень сжатия. Я умышленно не беру во внимание проблемы совместимости, так как это значительно затрудняет возможность сделать какое-либо конкретное заключение.

2. Подготовка к тесту

2.1 Оборудование

Процессор: Intel Core i3 530, 2933 MHz (x86, x86-64, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2)
Мат. плата: Asus P7H55-V
RAM: 4x2Gb DDR3-1333
Видеокарта: nVidia GTX460 MSI Hawk 1GB DDR5

Все технологии энергосбережения и HyperThreading отключены в BIOS материнской платы. Чтобы исключить задержки, связаные с записью/чтением HDD, для тестов используется RAM диск (Z:, 3 Гб).

2.2 Программное обеспечение

По возможности используются 64-битные версии кодеров. Для теста была специально произведена установка портативного foobar2000 последней версии с необходимым плагинами и кодировщиками, после чего предварительно были созданы профили конвертера для каждого кодера.

ОС: Windows 10 Pro 64-bit
Видеодрайвер: ForceWare 385.41 WHQL

——————————————————

foobar2000:
Core (2017-07-10 05:24:08 UTC)

foobar2000 core 1.3.16

foo_benchmark.dll (2017-09-04 20:26:52 UTC)
Decoding Speed Test 1.2.3

foo_bitcompare.dll (2017-09-04 20:26:52 UTC)
Binary Comparator 2.1.1

foo_converter.dll (2017-07-10 05:22:28 UTC)
Converter 1.5

foo_input_la.dll (2010-12-08 22:45:00 UTC)
Lossless Audio(La) decoder 0.01

foo_input_monkey.dll (2017-09-04 20:26:54 UTC)
Monkey’s Audio Decoder 2.1.7
foo_input_ofr.dll (2017-09-05 14:18:58 UTC)
OptimFROG Lossless/DualStream Decoder 1.31

foo_input_std.dll (2017-07-10 05:22:04 UTC)
FFmpeg Decoders 3.2.4
Standard Input Array 1.0

foo_input_tak.dll (2017-09-04 20:26:54 UTC)
TAK Decoder 0.4.7

foo_input_tta.dll (2017-09-04 20:26:54 UTC)
TTA Audio Decoder 3.4

foo_ui_std.dll (2017-07-10 05:22:34 UTC)

Default User Interface 0.9.5

foo_verifier.dll (2017-09-04 20:26:54 UTC)
File Integrity Verifier 1.1.2
——————————————————

Кодеры:
FLAC 1.3.2 GIT20170314 x64 ICL
Flake 0.11
FLACCL 2.1.6
Lossless Audio (LA) Compressor v0.4b
Monkey’s Audio Console Front End v4.22
OptimFROG Lossless Audio Compressor v5.100 x64
refalac 1.64
TAK v2.3.0
TTA 2.3 64-bit SSE4
WMA 0.2.9c 64-bit
WavPack v5.1.0

[СКАЧАТЬ ТЕСТОВУЮ СБОРКУ] (4.79 МБ)

Для процесса плеера (а также для конвертера в его настройках) был установлен приоритет реального времени.

2.3 Музыкальный материал

Для теста был выбран образ диска одного из современных композиторов электронной музыки. Запись имеет широкий частотный и относительно неплохой динамический диапазоны.

Artist/Album: Armin van Buuren — Mirrage
File path : D:\lossless comparison\Image.wav
File size : 804MB (843 702 428 bytes)

Duration : 1:19:42.893 (210925596 samples)
Sample rate : 44100 Hz
Channels : 2
Bits per sample : 16
Bitrate : 1411 kbps
Codec : PCM
Encoding : lossless

2.4 Подбор параметров кодирования

Изначально я планировал провести сравнение при максимальных настройках сжатия для каждого кодера. Но по некоторым причинам это представилось невозможным, да и смысл такого теста был бы весьма сомнителен. Например, чтобы закодировать 30-секундный отрезок стандартного звукового материала кодеком OptimFROG с максимальными параметрами, уходит 230 секунд (скорость кодирования около 0.13х). Таким образом я сформулировал следующие требования:

скорость кодирования не менее 1x
скорость декодирования не менее 2х
возможность использовать для сжатых файлов прокрутку (seeking).

Так как прирост сжатия по мере увеличения параметров уменьшается, степень сжатия с выбранными мною параметрами практически не отличается от максимальной.

Общие параметры конвертера:

Output bit depth: Auto
Dither: Never
Output folder: Source track folder
Fiilename pattern: %filename%
Processing: None
When finished: Do nothing

Кодеры и параметры

Примечание: для кодеров, не имеющих возможности кодировать на лету, входной файл был указан непосредственно в параметрах (вместо переменной %s). Это сделано с той целью, чтобы кодирование происходило непосредственно из файла-источника в конечный, без создания временного (что занимает значительное время и искажает результаты). Ниже параметры для упомянутых кодеров указаны с переменной %s.

FLAC 1.3.2 -s --ignore-chunk-sizes -8 — -o %d

Установлена максимальная степень сжатия, включён тихий режим и игнорирование размера в заголовке WAV.

Flake 0.11 -q -12 %s -o %d

Установлена максимальная степень сжатия, включён тихий режим.

FLACCL 2.1.6 -q -11 --lax --slow-gpu --cpu-threads 2 — -o %d

Установлена максимальная степень сжатия, включён тихий режим, включён режим переноса части расчетов на CPU.

Lossless Audio (LA) Compressor v0.4b -high %s %d

Включён режим повышенного сжатия.

Monkeys Audio Console Front End v4.22 %s %d -c5000

Установлена максимальная степень сжатия (Insane).

OptimFROG Lossless Audio Compressor v5.100 x64 --silent --encode --mode bestnew --experimental %s --output %d

Включён тихий режим, режим наилучшего сжатия, а также экспериментальная технология сжатия.

refalac 1.64 -s --ignorelength — -o %d

Включён тихий режим.

TAK v2.3.0 Параметры:
1 ядро: -e -p4m -ihs -silent — %d
2 ядра: -e -p4m -ihs -tn2 -silent — %d

включён режим максимального сжатия, игнорирование размера в заголовке, тихий режим. Второй набор параметров содержит ключ, включающий использование двух ядер процессора.

TTA 2.6 -eb — %d

Данный кодер не требует дополнительных параметров кодирования.

WMA 0.2.9c 64-bit - %d --silent --codec lsl

WMA 9.2 lossless (16 бит, 44.1 кГц), тихий режим.

WavPack v5.1.0 -q -i -hh -x6 — %d

Extra High сжатие, асимметричное кодирование 6й степени, игнорировать размер в заголовке, тихий режим.

3. Методика тестирования

3.1 Кодирование

После подготовки дело остается за малым. Первый этап тестирования выглядит следующим образом:

Закрыть в диспетчере задач все процессы, кроме необходимых.
Запустить foobar2000 и установить для процесса foobar2000.exe максимальный приоритет.
Добавить в плейлист файл Z:\Image.wav
Выделив файл в плейлисте, нажать кнопку конвертации, загрузить первый профиль конвертера и запустить процесс кодирования.

По окончании конвертирования записать время и скорость кодирования (в виде N*realtime) из консоли плеера.
Выполнить то же самое с использованием каждого из 9-ти профилей конвертера. Полученные файлы добавить в плейлист.
Записать размер сжатого файла, степень сжатия (в %) и FBR (см. ниже) для каждого кодера.

После выполнения кодирования я получил следующий результат:

В плейлисте отображается имя файла, кодек, FBR (file-based bitrate = размер файла/продолжительность), степень сжатия в % и размер файла в мебибайтах.

3.2 Верификация

Сжатый файл должен нести все необходимые для восстановления исходного потока данные. Для проверки достоверности я произвел сравнение всех полученных файлов с исходным с помощью плагина Binary Comparator. Для того чтобы провести такое сравнение, надо выделить несжатый и тестируемый сжатый файлы в плейлисте, в контекстном меню выбрать

Utilities->Bit-Compare Tracks.

Для всех форматов, кроме LA, результат был положительным (No differences in decoded data found).

В случае с LA плеер закрывался с ошибкой. По этой причине, декодирование файла Image.la пришлось производить с помощью консольного кодера/декодера la.exe и библиотеки la-core.dll (которые использовались для кодирования). Полученный таким образом несжатый поток оказался идентичным исходному. Из этого можно сделать заключение, что декодер LA в foobar2000 работает некорректно, но при кодировании кодер информации не теряет и её можно восстановить.

3.3 Декодирование

Скорость декодирования оценивалась с помощью плагина Decoding Speed test. Декодирование происходило с высоким приоритетом, в 5-10 проходов. Буферизация в память отключена (файлы и так физически находятся в ОЗУ), количество потоков установлено в 1 (в стандартных условиях декодирование происходит именно в один поток). Окно плагина изображено ниже.

Для каждого кодера записывалось среднее время и скорость декодирования.

Примечание: для формата LA декодирование выполнялось через консоль (см. «Верификация»).

4. Результаты

Результаты тестирования оформлены в таблицу и отсортированы по убыванию степени сжатия.

Кодек	Степень сжатия	FBR, кбит/с	Размер файла, МБ	Время сжатия, c	Скорость сжатия	Время декодирования, с	Скорость декодирования
LA	66,55%	939	535,55	589,28	8,11x	519,90	9,20x
OFR	66,74%	941	537.06	1028,78	4,65x	558,19	8,57x
APE	67,23%	948	540,98	252,92	18,91x	327,8	14,59x
TAK	67,79%	956	545,53	128,91	37,10x	12,62	379,02x
TAK (2 ядра)	67,79%	956	545,53	78,92	60,60x	12,67	377,36x
WV	68,75%	970	553,28	1741,86	2,74x	39,86	119,99x
FLACCL	69,51%	980	559,36	14,01	341,40x	10,99	435,21x
TTA	69,60%	982	560,12	22,94	208,51x	32,42	147,53x
Flake	69,67%	983	560,66	432,33	11,06x	14,07	340,03x
FLAC	69,90%	986	562,49	39,98	119,61x	9,13	523,48x
ALAC	71,00%	1002	571,38	42,56	112,37x	18,92	252,822x
WMA	71,68%	1011	576,81	38,72	123,52x	32,26	148,28x
PCM	100%	1411	804,67	—	—	—	—

5. Заключение

1. Lossless Audio (LA) — этот весьма старый кодек (2004 г.) стал безусловным победителем по сжатию. При этом надо отметить вполне приемлемую (в сравнении с тем же OptimFROG или WavPack) скорость кодирования, а также достаточную скорость декодирования. Хоть файл LA и не декодировался с помощью плагина foo_benchmark, проигрывался он прекрасно, без запинок и задержек при прокрутке.
Остаётся только удивляться, почему автор забросил такой прекрасный кодек, даже не открыв при этом исходный код.

2. OptimFROG — не слишком отстает от LA. Но по скорости его едва ли можно назвать быстрым. Кроме того, неприятным моментом является высокая задержка при прокрутке файла — порой это сильно напрягает.

3. Monkey’s Audio — популярный, но ресурсоёмкий кодек. Дает действительно высокое сжатие, но, опять же, имеет проблемы с прокруткой.

4. TAK — этот активно разрабатываемый кодек не перестает радовать. Если брать во внимание все три параметра (сжатие, кодирование, декодирование), TAK выглядит наиболее привлекательно. Высокая скорость работы объясняется активным использованием процессорных оптимизаций (в т.ч. SSSE3). А использование двух ядер дает почти двукратный прирост скорости кодирования! Таким образом, в случае с TAK преимущество от использования современных процессоров наиболее ощутимо.

5. WavPack — честно говоря, я не знаю, за счет чего этот кодек приобрел популярность. Кодирование со средней степенью сжатия дает результаты сравнимые с FLAC, а использование режимов высокого сжатия приводит к неоправданному понижению скорости. Хотя, главным плюсом этого кодека является его широкая поддержка и функциональность (в т.ч. поддержка многоканального аудио, гибридного режима), но напомню, что эту сторону вопроса мы в данном тесте не рассматриваем.

6. FLACCL — без сомнений, это очень высокопроизводительный кодер, который рекомендуется к использованию всем, у кого есть видеокарта с поддержкой CUDA. Кроме того, с его помощью можно, хоть и незначительно, но увеличить степень сжатия во FLAC.

7. True Audio (TTA) — тут надо отметить разве что очень высокую скорость кодирования и приемлемую степень сжатия (чуть выше чем у FLAC). При этом скорость декодирования нельзя назвать очень высокой.

8. Flake — преимущество от использования этого кодера с максимальным сжатием весьма сомнительно. Кроме того, такие высокие настройки сжатия могут привести к потере обратной совместимости с некоторыми аппаратными декодерами. Вероятно, этот кодек даст какое-то реальное преимущество по скорости (в сравнении с референсным flac.exe) только при уровне 8 и ниже.

9. FLAC — степень сжатия средняя, но вот скорость декодирования порадовала. Правда, главной причиной лидерства этого кодека среди общественности является открытый исходный код, и, как следствие, широчайшая аппаратная/софтовая поддержка.

10. Apple Lossless (ALAC) — низкий уровень сжатия, скорость сжатия — средняя. Стоит отметить значительный рост скорости декодирования по сравнению с результатами 2011 года (253x против 39x) — это, скорей всего, результат обновления декодера ALAC в foobar2000 (не так давно он был встроен в плеер).

11. WMA Lossless — ещё меньшая степень сжатия, чему ALAC, средняя скорость сжатия. Скорость декодирования приемлемая. Трудно представить случай, в котором возникла бы необходимость использовать именно этот lossless кодек.

Вывод: по результатам теста победителем становится самый молодой из кодеков — TAK, обеспечивщий очень высокую степень сжатия при хороших показателях скорости кодирования/декодирования.

audiophilesoft.ru

Как и чем открыть FLAC? :: SYL.ru

Со времени своего возникновения формат .flac являлся довольно специфичным. Дело в том, что не каждая программа обработки аудио или программный проигрыватель были способны его открыть или обработать, не говоря уже о стандартных домашних DVD-плеерах. Это только последние модификации, работающие с дисками типа Blu-ray, способны его читать. Однако, как оказывается, вопрос, сводящийся к тому, чем открыть FLAC-формат на компьютере, не так уж и сложен.

Что такое формат FLAC?

Грубо говоря, если подходить к вопросу, чем открыть .flac, нужно отталкиваться от истории его возникновения. В принципе, этот формат является обычным контейнером, в котором заключено сжатое аудио. Это даже не формат, а кодек для сжатия звука, воспроизводимый на самом высоком уровне. Расшифровка этого сокращения и дает представление о том, что он собой представляет на самом деле (Free Lossless Audio Codec).

Начальный кодек

Вообще-то, если кто не знает, чем открыть .flac, нужно понимать, что этот кодек изначально основан на использовании технологий кодирования и декодирования аудио, которые впервые были применены с появлением продукта под названием LAME MP3 Encoder.

Тогда еще использовались звуковые файлы типа .wav. Однако они были достаточно «тяжелыми» в смысле размера. Понятно, что возникла необходимость преобразования звука в более легковесный формат, воспроизводимый всеми типами проигрывателей.

Формат .mp3 таковым и стал. Однако и он не всегда давал ощутимое качество звучания музыки. Тогда-то и появился новый кодек со своим форматом, который, правда, все равно базировался на .mp3.

Вопрос даже не в том, расширение FLAC чем открыть. Все намного проще. Для проигрывания файлов такого типа в системе должен быть установлен сам кодек, отвечающий за корректное проигрывание аудио. LAME MP3 – еще далеко не все, хотя и присутствие этого кодека в некоторых случаях может сыграть ключевую роль. Тут стоит обратить внимание на программные плееры, способные воспроизводить звук, заключенный в контейнере такого типа.

Использование виртуальных плееров

Перед тем как использовать программные проигрыватели и прийти к пониманию того, чем открыть .flac, нужно сообразить, что сам кодек подразумевает очень высокое качество звука. В частности, никогда практически не встретишь композиции, кодированной с частотой дискретизации 44100 (а то и 48000) Гц и качеством 320 кбит/сек. Стандартное аудио в том же формате .mp3 имеет качество на уровне 44100 Гц/16 бит.

Конечно, если вы не профессиональный музыкант, разница на слух особо будет не ощутима. Но любой профессионал, слыша частотную характеристику, сразу поймет разницу в звучании.

Тут еще вопрос о том, чем открыть .flac, может сводиться к тому, что разделение на дорожки в стандартном варианте без соответствующего кодека отсутствует. Вся информация представлена в виде единого файла (.flac или .mp3). Если же проигрыватель устанавливает собственный кодек, можно прослушать каждую композицию по отдельности.

К таковым продуктам можно отнести наиболее популярные плееры типа WinAMP или AIMP. Второй программный продукт, правда, предпочтительнее, поскольку работает с форматом .flac как с обычным плейлистом, создаваемом в том же проигрывателе WinAMP. Попросту говоря, программа способна единый файл разбивать на составляющие его треки.

Обработка аудио в формате FLAC

Итак, FLAC-формат — чем открыть? Все эти нюансы неразрывно связаны и с вопросами редактирования аудио. Если использовать только частотное усиление характеристик, можно взяться за настройку того же эквалайзера, который имеется на любом плеере.

Если же подходить к вопросу о том, чем открыть .flac глубже, здесь не обойтись без профессиональных или полупрофессиональных программ обработки звука. Не вдаваясь в тонкости процесса, можно отметить только то, что сами приложения такого типа файлы с расширением .flac по умолчанию не открывают.

Но если использовать команды типа «Open As…» или «Open Waveform, можно добиться желаемого результата, а затем отредактировать аудио.

www.syl.ru

FLAC 1.3.2 (GIT 2017-03-14) x86/x64 / Audiophile’s Software

Дата обновления: 18 Мая 2017

Кодер/декодер FLAC работающий через командную строку.

FLAC — самый популярный среди lossless (безпотерьных) кодеков аудио. Обладает достаточно высокой скоростью компрессии и очень большой скоростью декомпрессии. На данный момент FLAC имеет самую широкую софтовую и аппаратную поддержку.

[СКАЧАТЬ] (0.72 МБ)

Параметры командной строки

Кодирование:
flac.exe [параметры кодирования] -o

Примечание: укажите «-» вместо входного файла для кодирования со STDIN.

Основные параметры:

* -V проверить

Проверить корректность кодирования путем параллельного декодирования и сравнения с оригиналом.

* -s тихий режим

Не записывать статистику кодирования/декодирования.

* -0...-8 степень сжатия

Указывает степень сжатия. Целые числа от -0 (минимальное) до -8 (максимальное).

* --ignore-chunk-sizes игнорировать продолжительность (недокументированная опция)

Игнорировать продолжительность указанную в заголовке WAV.

[Полный список параметров (EN)]

Скриншот с примером:

[Обсудить на форуме]

ВАЖНО:
[Принципы настройки конвертера foobar2000]

Информация от спонсора

KARAOKE-MARKET: караоке онлайн. Огромная база качественных композиций. Здесь вы сможете исполнить современные караоке-песни прямо в режиме онлайн.

Самый широко распространенный формат сжатия аудио без потерь. Обладает хорошей степенью сжатия и высокой скоростью кодирования-декодирования.

audiophilesoft.ru

Расширение файлов FLAC

Все конвертеры

Формат файлов FLAC Audio

Формат FLAC был разработан сотрудниками веб-сайта Xiph.org. Его использовали для сжатия аудиофайлов. Сжатие не приводит к потере качества, что означает, что при выполнении этого процесса данные не теряются. Формат FLAC позволяет пользователям сохранять оригинальное качество файлов; именно это свойство превращает формат в идеальный метод резервного копирования аудиоданных, т.к. физические носители звука со временем могут испортиться. Файлы FLAC используют для резервного копирования высококачественного звука с компакт-диска, т.к. качество файлов MP3 оставляет желать лучшего. Лицензия на файлы FLAC совершенно бесплатна и общедоступна. Возможно добавление в формат средств проверки целостности записи, метаданных и изображений.

Технические сведения о файлах FLAC

Благодаря высокой скорости кодирования файлы FLAC очень часто имеют размер, который на не менее чем 50% меньше размера оригинального файла. Такое сжатие, впрочем, не приводит к какой-либо потере качества. Часто файлы FLAC используются для он-лайн вещания и он-лайн кодирования в реальном времени. При этом проект FLAC содержит следующие элементы: формат вещания, формат контейнера, справочную библиотеку кодеков, а также входные плагины. Формат FLAC поддерживает семплы с фиксированной точкой с диапазонами бит PCM от 4 до 32 бит на семпл и частотой дискретизации до 655 350 Гц (кол-во каналов — от 1 до 8). При добавлении новых полей существующие декодеры не ощущают никакого влияния благодаря защите файлов FLAC.

Дополнительная информация о формате FLAC

www.online-convert.com

Конвертация FLAC в MP3 / Habr

Всегда хочется слушать музыку в хорошем качестве. Но к сожалению, многие устройства не поддерживают lossless форматы. У меня возникала проблема преобразования flac формата в mp3 формат для автомагнитолы и плеера.
FLAC (англ. Free Lossless Audio Codec) — популярный свободный кодек, предназначенный для сжатия аудиоданных без потерь.
В отличие от аудио-кодеков, обеспечивающих сжатие с потерями (MP3, AAC, WMA, Ogg Vorbis) FLAC, как и любой другой lossless-кодек, не удаляет никакой информации из аудиопотока и подходит как для прослушивания музыки на высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, так и для архивирования аудиоколлекции.[FLAC на Википедии]

Решение искал и опишу для ubuntu. В интернете можно найти множество скриптов для этого, но многие имеют недостатки типа проблем работы с тэгами. Дальше опишу простое решение для преобразования файлов flac с cue файлом в mp3 треки. Для этого используем flac, lame, cue2tracks.

Инсталляция

Устанавливаем flac
sudo apt-get install flac

Устанавливаем lame
sudo apt-get install lame

Устанавливаем cue2tracks

cue2tracks — инструмент для разбивки на файлы рипа диска с использованием информации с cue файла. Страница проекта.
Качаем (https://code.google.com/p/cue2tracks/downloads/list) и ставим пакет.
Преобразование

Все просто:
cue2tracks -c mp3 -Q 0 -B 320 -M C -o " %N - %t " -R file.cue
Параметры запуска

-c mp3 — устанваливаем кодек в mp3, также можно использовать и другие кодеки (wav, flac, flake, ape, wv, shn, ofr, m4a, ogg).
-Q 0 — устанавливаем максимальное качество.
-B 320 ставим битрейт в 320
-M C ставим постоянный битрейт
-o » %N — %t » — шаблон для имени выходных файлов, данный номер по порядку — название композиции (05 — Someone Like You .mp3)
-R запускаем работу
file.cue — cue файл
Схема наименования выходных файлов

%A — название альбома
%P — исполнитель альбома
%D — дата выхода альбома
%G — жанр альбома
%a — номер диска
%t — название трека
%p — исполнитель трека
%g — жанр трека
%n — номер трека
%N — номер трека с 0 сначала
Работа с русскими тегами
cue2tracks -c mp3 -Q 0 -B 320 -M C -f WINDOWS-1251 -o " %N - %t " -R file.cue

Документация

См. https://code.google.com/p/cue2tracks/w/list
Выводы

Вот таким вот простейшим способом, можно конвертировать flac файлы в отдельные mp3 файлы с сохранением тегов и качества.
habr.com
Что такое FLAC, его особенности и отличия
Первые цифровые носители звука, компакт-диски, хранили музыку в дискретном формате, с частотой дискретизации 44 кГц. Это значит, что одна секунда звука записывается с помощью 44 тысяч импульсов. Такая дискретизация выбрана согласно теореме Котельникова, которая гласит: для записи и передачи сигнала без потерь его разрешение должно быть в 2 раза выше, чем разрешение исходного сигнала. А порог слышимых человеком частот как раз находится в районе 20 кГц. Однако такая музыка занимала много места: компакт-диск, как и аудиокассета, максимум вмещает около 20 треков.
В условиях, когда емкость жестких дисков составляла всего несколько сотен мегабайт (в 90-х годах прошлого века), много музыки в формате AudioCD на них не влезало. Для хранения аудио на HDD были придуманы форматы сжатия с потерями, самыми известными среди которых стали MP3, OGG и AAC. Однако для аудиоаппаратуры Hi-Fi они недостаточно хороши, и когда проблема памяти была решена (емкость HDD достигла десятков и сотен гигабайт), специалисты активизировали разработку кодеков хранения звука для сжатия без потерь. Самым известным из таких форматов сейчас является FLAC.

При сжатии с потерями сигнал записывается в ступенчатом виде, мелкие детали теряются
FLAC – это свободный аудио-кодек, лишенный потерь: именно так расшифровывается аббревиатура Free Lossless Audio Codec. Кодек позволяет записывать сигнал в исходном качестве, но при этом обеспечивает до 50% меньший размер файла, чем в формате AudioCD аналогичного качества.
Чем FLAC отличается от форматов сжатия с потерями
Кодеки для сжатия с потерями, такие как MP3, работают по принципу упрощения сигнала, для уменьшения занимаемого им места. При этом некоторые данные сигнала, считающиеся менее значимыми и хуже воспринимаемыми на слух, удаляются. В итоге при воспроизведении музыки она теряет детали, которые делают звук более сухим и бедным на некоторые частоты. Если проводить более наглядную аналогию, то со звуковым сигналом происходит примерно то же самое, что с фотографией, которую сперва сжали с 8 до 2 МП, а потом обратно растянули до 8 МП. Несмотря на возврат к исходным размерам, изначальной четкости на картинке уже не будет.

Сжатие с потерями на примере фотографии
Формат FLAC работает по иному принципу. Он не вносит изменений в звуковой поток, а только переводит его в цифровой формат. Музыка в формате AudioCD или DVD записывается аналогично, но формат FLAC отличается тем, что сжимает трек для уменьшения его объема в мегабайтах. Для сжатия используются те же принципы, что при создании архива RAR или ZIP. То есть, в самой цифровой записи находятся закономерности, которые записываются в упрощенном виде, но могут быть восстановлены к исходному виду при разархивировании. Например, последовательность из 100 единиц занимает 100 ячеек (бит), но если записать ее в виде 100*1, то размер уменьшится до 5 бит, а зная формулу, можно легко восстановить исходный вид этой последовательности.
Основным отличием алгоритма сжатия FLAC от алгоритмов ZIP является разбиение файла на мелкие блоки, размером по несколько килобайт. Для каждого из блоков подбирается оптимальная формула сжатия, поэтому если AudioCD (700 Мб) просто архивировать в ZIP, он займет около 550-650 Мб, а при перегонке во FLAC можно достичь уменьшения до 350-500 Мб. Качество сигнала, опять же, никак не ухудшается в обоих случаях.

Наглядная иллюстрация потери деталей при кодировании из FLAC в MP3
Еще одной особенностью кодека FLAC является то, что он свободен и распространяется по лицензиям GNU GPL. Это значит, что бесплатно использовать его в своих целях может любой производитель аудиотехники или издатель музыкальных произведений. Это выгодно отличает кодек от формата AudioCD, который защищается патентами Sony, Philips и других фирм, участвовавших в разработке. Формат MP3 тоже долгое время был защищен патентами. И хотя довольно быстро были придуманы «пиратские» методы кодирования аудиосигнала в MP3, официально срок действия защиты формата истек только в 2017 году.
Особенности воспроизведения музыки в FLAC на устройствах
Теоретически воспроизводить музыку, сжатую кодеком FLAC, способен любой современный компьютер. Под компьютером следует понимать не только ПК или ноутбук, но и любое другое устройство с универсальным центральным процессором, ОЗУ и прочими атрибутами вычислительной техники. Для того, чтобы играть FLAC на ПК или смартфоне, требуется только установленный программный кодек, занимающийся расшифровкой сигнала, и на актуальных версиях Android он есть «из коробки».
Минусом программного декодирования аудио является повышенная нагрузка на центральный процессор. И если в случае с настольным ПК это не критично (вычислительной мощности достаточно, автономность не имеет значения), то на смартфоне сильно сжатая музыка заставит заряд таять на глазах, а устройство будет греться. Кроме того, возможны и искажения, ухудшение качества звука из-за недостатка производительности.
Для оптимизации воспроизведения музыки во FLAC производители оснащают технику специальными аудиопроцессорами. Звуковой процессор может быть как частью чипсета (наряду с центральным и графическим процессорами), так и выполняться в виде отдельной микросхемы. Она изначально заточен на решение узкого круга задач (расшифровка звукового сигнала), а потому более эффективно расходует заряд и снимает нагрузку с ядер ЦП. Музыка на интегрированном аудиопроцессоре декодируется лучше, чем на ЦП, а на дискретном декодере с ЦАП – еще эффективнее.

Аудиотракт устройства с поддержкой FLAC: звук проходит через аппаратный декодер и цепочку фильтров и усилителей
Какие смартфоны поддерживают FLAC
Поддержка музыки в кодеке FLAC теоретически есть в любом современном смартфоне. Однако дешевые китайские трубки декодируют звук на центральном процессоре, а их звуковой тракт (конденсаторы, дорожки, усилители) упрощен и слаб, поэтому всех прелестей звука в Hi-Res на каком-нибудь Oukitel C5 оценить не получится.
Актуальные чипсеты среднего класса, такие как Snapdragon 625, оснащены достаточно продвинутым интегрированным кодеком. Он способен воспроизводить LoseLess музыку высокого разрешения, вплоть до 192 кГц. Такие решения позволяют снять нагрузку с центрального процессора, уменьшить расход батареи, но слабый звуковой тракт может накладывать ограничения на качество звука на выходе. Например, мой Redmi Note 4X крутит FLAC в формате 24/192 без заминок, при этом не создавая нагрузки на ядра. Однако слепой тест показал, что ощутимой разницы с MP3 320 кбит/с не видно (на ПК в тех же наушниках я ее заметил).
Лучше всего справляются с FLAC, да и другими кодеками для сжатия музыки без потерь, смартфоны с дискретным декодером и ЦАП, выполненными отдельно от чипсета. Сейчас к таковым относятся Apple iPhone, Samsung Galaxy серий A, S и Note, LG линеек G и V, топовые Sony Xperia. Также дискретный ЦАП, обеспечивающий эффективное декодирование кодека FLAC, есть во многих аппаратах концерна BBK (Oppo, Vivo и OnePlus), LeEco, флагманах Meizu и отдельных устройствах, заточенных на аудиофилов и меломанов, выпускаемых другими фирмами.
mobcompany.info
DSD или FLAC [Сравнение, Инфографика, Объяснение]
DSD и FLAC (реализация PCM) на первый взгляд являются альтернативными форматами. Но разница между ними меньше чем принято считать (читайте подробности здесь и здесь). Прочтите и посмотрите видео о ключевых характеристиках и сравнении DSD vs FLAC.
Также читайте статью DSD vs PCM >
Сравнение DSD vs FLAC

Смотрите и делитесь: DSD или FLAC [Сравнение форматов]

1. Что такое DSD и FLAC
DSD (Direct Stream Digital) — это формат аудио записей и потоков (stream) от Sony и Philips.
DSD может быть сохранен в DoP формате (DSD over PCM) внутри файла-контейнера lossless PCM (FLAC, WAV, AIFF и пр.).
DSD имеет реализации: DSF, DFF, SACD оптический диск, SACD ISO файл (образ оптического диска SACD), DoP.
FLAC (Free Lossless Audio Codec) — это аудио файл-контейнер. А также, метод сжатия размера аудио данных без потерь качества для записи и потокового вещания.
FLAC — это одна из реализаций PCM без потерь (lossless).

2. Модуляция
Главное различие между FLAC и DSD — это вид модуляции музыкального сигнала (способ кодирования в цифровую форму). Далее будут рассмотрены сходства и различия этих видов модуляции.

3. Битовое разрешение
Битовое разрешение DSD, как правило, сокращено до 1 бит. Но это может прривести к очень значительным шумам квантования и низкому соотношению сигнал/шум (качество звука). Для улучшения соотношения сигнал/шум, энергия шума выталкивается за слышимый диапазон частот.
Энергия — это геометрическая площадь части спектра.
Берется часть площади спектра внизу и добавляется к площади верхних частот.
Это похоже на запакованный пакет с водой, лежащий на земле. Если надавить на него с одной стороны, то уровень воды понизится в месте надавливания. А противоположная сторона увеличится в высоту, потому, что вода, не меняя общего объема, выдавится в свободную сторону.

4. Частота дискретизации
Для сохранения качества звука необходимо сохранить на заданном уровне соотношение сигнал/шум в звуковом диапазоне 0 … 20 кГц.
При сокращении битового разрешения шум квантования.
Выталкивание шум за звуковой диапазон требует резерва общего частотного диапазона (общей полосы частот). Запас общей полосы может быть увеличен за счет более высокой частоты дискретизации.

5. Полезная полоса аудио
PCM использует всю полосу [sample rate]/2 для передачи полезного сигнала. Некоторая ее часть может быть израсходована на переходную полосу фильтра при ресемплинге или преобразовании из цифровой в аналоговую форму.
Вышеописанный резерв полосы DSD сокращает долю полезной полосы в общей.
Следует помнить, что DSD прежде всего предназначен для передачи слышимого частотного диапазона. Как правило, DSD64 имеет почти одинаковый (и/или ниже допустимого значения) уровень шума в полосе ниже 20 … 24 кГц. Выше этих частот уровень шум начинает быстро расти с частотой. Упомянутые величины прежде всего зависят от реализации DSD модулятора.

6. Сжатие размера файла
DST (Direct Stream Transfer) это метод сжатия размера аудио данных в DSD формате. Он реализован в DFF и SACD ISO файлах. В DSF сжатие размера не предусмотрено.
FLAC формат изначально был создан для уменьшения размера. Существует мнение (без объективных доказательств, известных автору), что вычисления компьютера при расжатии FLAC приводят к дополнительным электрическим помехам, которые ухудшают звук. Для того, чтобы избежать распаковки используется несжатый (uncompressed) FLAC. FLAC используется по причине поддержки метаданных, совместимых со многими устройствами и программами.
FLAC файл-контейнер может содержать MQA-сжатые аудио данные. Такой FLAC может быть проигран без декодирования MQA.
FLAC файл-контейнер содержащий DSD в формате DoP (DSD over PCM), должен быть декодирован соответствующим образом с помощью ЦАП или программного обеспечения или музыкального проигрывателя.

7. Устройство ЦАП (DAC)
Как правило, PCM ЦАП (PCM DAC), предназначенный для проигрывания PCM аудио форматов, включая FLAC, базируется на сигма-дельта модуляторе и демодуляторе. Демодулятором является фильтр низких частот.
DSD ЦАП (DSD DAC) может содержать только этот фильтр.

8. Текстовые метаданные
Текстовые метаданные (исполнитель, альбом, название трека и пр.) содержатся в SACD ISO, DSF, FLAC файлах стандартным образом и достаточно широко поддерживаются. DFF не имеет широко поддерживаемого способа хранения метаданных.

9. Графические метаданные
SACD ISO и DFF не поддерживают графические метаданные (обложка альбома, фото группы и пр.) стандартным образом. FLAC и DSF оба могут содержать по несколько изображений.

10. Разница звучания DSD vs FLAC
Сравнение DSD с FLAC по качеству звука является сложным вопросом. Потому, что на результат влияет множество переменных: запись, программный или аппаратный проигрыватель. И большинство из этих переменных определяются реализацией аппаратуры и программного обеспечения. Поэтому невозможно сказать для любого случая, что будет звучать лучше DSD или FLAC. Необходимо изучать каждый случай отдельно.

Юрий Корзунов Google+ (основатель Audiophile Inventory), 2018
Читайте еще

Читайте другие статьи на сайте:
DFF File Format Audio. DFF File Extension >
DSF File Format Audio. DSF File Extension >
Audio converter >
DSF DFF WAV FLAC AIFF mp3 … converter >
ISO converter [1-bit audio] >
CD ripper audio >
Metadata editor >
Обучающие материалы по конвертации аудио >
Audio Basis — просветительские статьи >
Читайте статьи
samplerateconverter.com