Vorbis与Opus:多见于语音编码
说Vorbis这个名字可能大家都不知道是啥,但是一说Ogg那肯定都会“啊我知道”了 。其实Ogg是Vorbis编码的音频常用的一种容器,而Vorbis编码则是在2000年公布的一种计划取代所有有损音频压缩的编码,对,它的野心极大 。
Vorbis编码的原理与其他有损编码相比也是大同小异,基于MDCT的时频转换,然后过心理声学进行频段舍弃,不过之后的处理有些不同,它使用矢量量化算法,在低码率情况下有着很好的表现,接近于HE-AAC,但没能完成超越 。前面也说了,直到今天MP3也仍然稳坐着音频领域第一编码的位置,所以很明显Vorbis没有完成自己的计划 。
之后它的主要开发者Xiph.Org基金会又推出了一种新的编码——Opus,这种编码有着比Vorbis更好的低码率表现,在同码率下终于实现了对HE-AAC的超越 。而它还有一个低时延的特性,可以做到目前最低的编码延迟,这也使得它在数字语音通信领域中大放异彩,它现在也是IETF标准中的一员 。
常见的无损音频编码在自己的硬盘空间逐渐大到放CD原盘都没有问题了之后,新的问题出现了,网速跟不上 。回想一下05年左右,国内家庭普遍还是在用ADSL上网,速率可能也就只有1~2Mbps,用这个速度下点MP3还行,但是下原盘就太慢了,但很多音乐爱好者就是想收藏“没有瑕疵”的无损音频,怎么办呢?这时无损音频压缩编码走上了舞台,首先登场的是Monkey&39;s Audio,又叫APE 。
APE:无损音频压缩的先行者
APE是Monkey&39;s Audio这个编码使用的扩展名,但是叫得多了大家都只知道APE而不知道Monkey&39;s Audio了 。它是可考的、比较早出现的一种无损音频编码,后面要提到的WavPack(.wv)比它出现的还要早,但是APE却是头一个大范围流行起来的无损音频编码,最初版本公开于2000年 。
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问题来了,前面不是说对传统压缩方式对于音频数据并不能起到很好的效果吗?那APE是怎么在无损的情况下实现如此高的压缩率的?答案也很简单,传统方式不行,那我就用新的针对性算法呗 。
APE主要使用了三大算法来实现对原始音频数据的无损压缩,第一个是Joint Coding,简单说就是将左右两个声道的共同信息进行复用,从而减小音频体积;第二个是线性预测编码(Linear Predictive Coding),因为音频信号前后关联性非常大,可以根据前面一段音频波形预测后面的音频波形,如果预测得到的值与真实值有差距,则对差值进行编码,这种算法是音频无损编码的核心杀手级算法,可以做到在没有损失的情况下大幅提升压缩比;第三个就是预测编码所需要的量化位数 。
这三种主要算法使得APE可以在没有损失的情况下达到约50%的压缩比,这是之前的无损音频编码做不到的事情 。
但是APE也有较大的缺陷,最高只支持双声道、24-bit的量化位数让它在新世代落后于FLAC,因为存在浮点计算,所以对硬件性能的需求要高于FLAC,在编解码上面也更慢,而它也没有针对数据完整性做
另外由于APE虽然标了自由软件,但是它使用的许可证并不能让人们直接使用Monkey&39;s Audio现成的源代码,必须自行动手去实现对它的解码支持,这也限制了它的应用范围 。
FLAC:免费开放,新的业界事实标准
FLAC基本上是与APE同时间提出来的,稍微晚了那么一丢丢,它直接将编码的最大特点写在自己的名字里了——Free Lossless Audio Codec,自由、无损 。
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相对于APE,虽然同样使用了线性预测算法,但它的压缩比稍微差了一点,不过由于FLAC使用全整数的数据计算方式,所以低端电子设备也可轻松对其进行解码,而它在数据结构上考虑到了数据完整性和流传输,它采用帧结构设计确保了即使文件的部分片段遭遇不测,其他部分也能够正常播放,而支持流传输的特性使得它在可以在流媒体时代占据一席之地 。并且它对于多声道的支持比APE强很多,最高可以支持8声道 。
FLAC身上的种种优点使得它成为了目前最为流行的无损音频压缩编码,Android早就添加了对于FLAC的支持,而iOS也在第11个大版本中放下自己的矜持加入了对它的支持 。FLAC已经俨然成为了新的业界通用编码,各大Hi-Res音乐售卖网站也在使用FLAC作为载体传播Hi-Res及普通无损音乐 。
Apple Lossless(ALAC)
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