FLAC формат - теория lossless

Одним из самых популярных и свободных аудио-кодеков является FLAC. Его предназначение – сжатие звуковых данных без потерь качества. Отличительной чертой от аудио-кодеков, которые сжимают аудиоданные с потерями, таких как Mp3, WMA, AAC, является то, что FLAC не допускает удаления никакой информации, которая находится в аудио-потоке. Звуковые данные такого формата отлично подойдут и для архивированной аудио-коллекции, и для обычного прослушивания на звуковой аппаратуре высокого качества.

Сегодня формат FLAC поддерживают почти все популярные аудио-приложения. Кроме этого имеется огромное количество аппаратных реализаций. Основными составляющими аудио-потока являются блок метаданных Streaminfo, аудио-фреймы, а так же стройка из четырех байт fLac. Эти байты являются идентификаторами потока, после них идут метаданные, а затем уже сжатые данные. Метаданные и аудиоданные не чередуются между собой. Входной поток делится на блоки и происходит независимое кодирование. После этого блоки упаковываются во фреймы и добавляются к потоку. В таком формате предусмотрено наличие блоков с разной длиной.

Важный этап кодирования - разбивание на блоки. Одним из главных параметров является размер блока. Если поставить его сильно маленьким можно получить много заголовков фреймов в потоке. Из-за этого уровень сжатия будет уменьшен. Если поставить его большой – не подберется эффективная модель сжатия. При использовании линейного прогнозирования, оптимальным размером блока является диапазон от 2 до 6 тысяч семплов. При этом частота дискреции должна быть 44,1 кГц.

После этого начнется аппроксимирование сигнала функцией. Результат необходимо закодировать минимальным количеством битов. Его еще называют остатком, ошибкой или разностью. Так же должны быть записаны параметры функции. Их размер не должен быть большим. При аппроксимации используется два метода формирования.

Когда мы имеем подобранную модель, кодер начинает вычитать приближение из оригинала, для получения остаточного сигнала. После этого он без потерь кодируется. Начинается этап составления фреймов. Заголовок аудио-фрейма обычно начинается с кода синхронизации. В нем содержится минимум информации, которая необходима декодеру для воспроизведения потока. В конце фрейма идет 16-битная контрольная сумма. При ошибках генерируется блок тишины. Компания Xiph.Org Foundation включила формат FLAC в линейку своих продуктов.

Вопросы можно задать в теме «Вопросы и ответы по lossless»