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所謂無損壓縮格式,是利用數據的統計冗餘進行壓縮,可完全回復原始數據而不引起任何失真,但壓縮率是受到數據統計冗餘度的理論限制,一般為2:1到5:1.這類方法廣泛用於文本數據,程序和特殊應用場合的圖像數據(如指紋圖像,醫學圖像等)的壓縮。

1概述

由於壓縮比的限制,僅使用無損壓縮方法是不可能解決圖像和數字視頻的存儲和傳輸的所有問題.經常使用的無損壓縮方法有 Shannon-Fano 編碼,Huffman 編碼,遊程(Run-length)編碼,
無損壓縮
LZW(Lempel-Ziv-Welch)編碼和算術編碼等。
所謂無損壓縮格式,顧名思義,就是毫無損失地將聲音信號進行壓縮的音頻格式。常見的像MP3、WMA等格式都是有損壓縮格式,相比於作為源的WAV文件,它們都有相當大程度的信號丟失,這也是它們能達到10%的壓縮率的根本原因。而無損壓縮格式,就好比用Zip或RAR這樣的壓縮軟體去壓縮音頻信號,得到的壓縮格式還原成WAV文件,和作為源的WAV文件是一模一樣的!但是如果用Zip或RAR來壓縮WAV文件的話,必須將壓縮包解壓后才能播放。而無損壓縮格式則能直接通過播放軟體實現實時播放,使用起來和MP3等有損格式一模一樣。總而言之,無損壓縮格式就是能在不犧牲任何音頻信號的前提下,減少WAV文件體積的格式。

2優缺點

不足
1、佔用空間大,壓縮比不高
比起有損壓縮格式來,無損壓縮格式的壓縮能力要差得多,一般都在60%左右。而192Kbps的有損格式只有原文件的14%左右,兩者在壓縮率上的差異相當懸殊。如圖5所示,用不同的格式壓縮了一首U2的《BeautifulDay》,包括Normal模式的APE,High模式的La。但是可以看到,同樣是100%保存數據,無損格式的壓縮能力比專門對多媒體格式進行了優化的RAR都要強,而Zip則幾乎不能壓縮WAV格式。再加上無損格式具備RAR和Zip都沒有的實時播放能力,對於無損格式的技術我們還是相當佩服的!
2、缺乏硬體支持
目前FLAC格式僅得到為數不多的硬體支持,但Sony的atrac advanced lossless在Sony隨身聽中有廣泛的支持。能播放無損壓縮格式的隨身聽除了Karma這一台還有Sony nw-x1000系列,nw-a840系列,nw-s740系列。主流快閃記憶體MP3隨身聽的容量已經有4GB至16GB。但對無損格式了解的人不多,也鮮有人願意在下載音樂上花時間,市場需求小,供應自然小,所以隨身聽的發展緩慢,支持無損的較少。

3無損格式

比較出名的無損壓縮格式有APE、FLAC、TAK、WavPack、TTA等。
APE
APE(Monkey's Audio)無疑是一個很著名的無損壓縮格式,在國內應用得已經比較廣泛了。它的壓縮率相當優秀,而且效率高、速度快,綜合能力絕對屬於當今的佼佼者。通過BT或者電驢你能夠下載到大量的APE格式音樂。而且廣泛使用的Monkey'sAudio製作軟體也大大推動了該格式的普及。不過APE也存在不少的缺點,它的解碼速度不夠理想,對CPU運算能力要求較高,只能在Windows平台上使用,任何數據損壞將導致整個文件報廢等。此外,雖然APE免費提供源代碼,但並不屬於開源協議,這一點導致改進受到限制,所以APE格式正在走下坡路,一些歐美音樂論壇已經拋棄該格式。
WavPack
相當有特點的格式,非常值得一試。WavPack不僅僅是一個無損壓縮
無損壓縮文件

  無損壓縮文件

格式,它還能同時作為有損壓縮格式。在其獨特的「hybrid」模式下,WavPack可以壓縮成wv文件(有損壓縮格式,大小一般相當於WAV文件的23%左右)+wvc文件(修正文件,大小一般相當於WAV文件的41%左右)的組合。有了對應的wvc文件,有損壓縮格式的wv文件就變成了無損格式,播放時和普通的無損壓縮格式完全一樣。如果為了減少文件體積,你可以去掉這個wvc文件,這時wv文件就變成有損格式了,播放起來和高比特率的MP3完全一樣!WavPack同時包容了無損格式和有損格式,神奇吧?通過WavPackFrontend前台程序,我們可以方便地使用WavPack格式。
WMALossless
微軟在WindowsMediaPlayer9.0以後也開始提供無損壓縮功能了。只需點擊菜單「工具」=》「選項」,在「複製音樂」選項卡里選擇「WindowsMedia音頻無損」格式。以後通過WMP的「從CD複製」功能里,就能直接將CD保存成WMALossless格式了,使用起來確實非常方便。不過除了WindowsMediaPlayer外,幾乎沒有其它軟體能支持該格式。
La
La,是LosslessAudio的簡稱,該格式名氣雖然不大,但卻是壓縮比冠軍,壓縮率方面無人能敵,包括一向以壓縮率高而著稱的APE!正因為壓縮得太厲害了,它編解碼速度實在夠慢的,而且支持它的軟體也比較少。僅限於自己開發的Winamp解碼插件和Windows界面的編碼器LosslessAudioCompressor。
Shorten
編碼速度非常快的無損格式,但是壓縮率就讓人很失望了!該格式也是開放源碼,同時支持Windows和Mac,不過好久沒有更新編碼版本了,估計已經夭折。
無損壓縮格式還遠不止上面這些,還有像RKAU、SZIP、Bonk、Kexis等等,由於非常少見而且很不完善,所以就不予介紹了。
TAK
TAK(Tom's Audio Kompressor)是一種新型的無損音頻壓縮格式,全稱是Tom's Audio Kompressor,產於德國,流行程度正在上升。非開源,但作者表示會在適當的時候開源。最新版本是2.0,採用高版本壓縮的TAK已經不能被低版本的所識別。它類似於FLAC和APE,總體來說,壓縮率類似APE而且解壓縮速度類似FLAC,算是綜合了兩者的優點。另外,用此格式的編碼器壓縮的音頻是VBR,即可變比特率的。
幾大特點:
-較為優秀的壓縮率。使用Extra參數的壓縮率類似APE的High參數,而使用TAK最快的壓縮參數Turbo得到的結果和FLAC壓縮率最大的參數效果有得一比。
-較快的壓縮速度。作者說在相同壓縮率的情況下,據他了解尚未有別的格式能夠比TAK的Turbo和Fast的參數壓縮得更快。
-非常快的解壓速度。類似於FLAC的解壓速度。
-支持很多常用音頻格式轉換為TAK。
-流支持。每隔兩秒,包含解碼所需全部信息的一楨會被插入到音頻中。
-容錯度。1比特的信息出錯,最多影響到250毫秒的音頻。由於有上文提到的技術支持,利用本格式壓縮的損壞嚴重的音頻也可照樣播放,代價是損壞的部分由靜音代替。
-錯誤校驗。24比特的CRC校驗用於每一楨上。
-簡單快速的查找能力。即在你需要從中間某一點播放的時候,能夠很快地找到你想要的地方開始播放,定位也十分準確。
-支持音頻信息。同時支持利用外掛CUE分割音軌和添加音頻信息。類似APE等。

TTA

TTA(True Audio) 是一種自由又簡單的實時無損音頻編解碼器,不過流行程度正在下降。TTA是一種基於自適應預測過濾的無損音頻壓縮,主要的其他格式相比,能有相同或更好的壓縮級別,同時保持較高的速度運行。
TTA無損音頻編碼的特徵有:
第一,壓縮比可達10:3;第二,實時編碼;第三,自由開放的源代碼和文件;第四,可對不同平台進行編譯;第五,簡單和方便的數據格式;第六,可以作為各種音樂播放器的輸入插件;第七,為Windows用戶提供圖形用戶界面( GUI );第八,DirectShow技術支持。
TTA無損音頻編解碼器可對多通道的8 , 16位和24位數據格式的音頻文件進行壓縮。這種壓縮的結果沒有任何資料或質量損失;而當解壓縮后,與源音頻文件的數據位相同。TTA解碼器所取得的不同壓縮比取決於音樂類型,但範圍從30 % - 70 %。TTA無損壓縮音頻格式支持ID3v1和ID3v2標籤信息。
TTA無損音頻編解碼器,可存儲多達20個音頻CD的音樂,這相當於一個單一的DVD - R ,並保留原來的CD音質以及流行的ID3標籤格式的詳細信息。
所有TTA源代碼和二進位代碼都是免費提供並分發開放源碼許可證。

4前景

儘管還有一定的不足,但是無損壓縮格式的前景無疑是光明的,從存在的無損壓縮格式種類之多就可以看出這一點!隨著時間的推移,限制無損格式的種種因素將逐漸被消除!比如硬碟容量的不斷增加,機械硬碟1TB已成主流,固態硬碟200GB也將普及,無損格式佔用空間大的問題將不再是問題。而速度更快的解碼晶元也將被開發出來,相信會有越來越多的硬碟隨身聽支持無損格式。而在不久的將來,連快閃記憶體隨身聽的容量都要以TB來計算時,為了追求更高的音質,無損壓縮格式會越來越被人重視!
QQ音樂作為國內領先的音樂服務平台,為廣大用戶獨家研發並推出了無損格式TAC音樂,與MP3等有損壓縮方式不同,tac是騰訊在FLAC基礎上進行加密製作的一種無損音頻壓縮技術,本質是經過修改的FLAC格式,與其他無損格式一樣,能保證音質沒有任何損失。由於採用封閉的加密方式,該格式能保證音樂版權人的成果不被盜版、侵佔,確保該音樂僅能使用QQ播放器上播放,而不被拷貝到任何未經授權的播放器上播放。綠鑽用戶只要在樂庫中選擇要下載的高品質,在下載頁面」選音質」部分選擇「無損音質」,點擊「開始下載」,用戶就可以輕輕鬆鬆將無限好音樂盡收囊中。

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