FLAC与APE详解

发表于 2021-7-28 11:57:10

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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。另一种音频压缩被称为无损压缩。无损压缩能够在100%保存原文件的音频数据的前提下，将音频文件的体积压缩得更小，而将压缩后的音频文件还原后，能够得到与源文件完全相同的PCM数据。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的音频文件听起来与原文件完全一样。Monkey's Audio文件的播放列表使用.apl（也支持cue）。同时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率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，应用非常广泛，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，而且支持所有的操作系统平台。它的编码算法相当成熟，已经通过了严格的测试，当FLAC文件受损时依然能正常播放。另外，该格式是最先得到广泛硬件支持的无损格式。
前面已经说明，无损压缩是在保证不损失源文件所有码率的前提下，将音频文件压缩得更小，也就是说这两种音频格式都能保证源文件码率的无损。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、压缩率决定无损压缩文件所占存储空间
所有的无损压缩编码的压缩率都较为相近，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音频文件经压缩后得到的APE文件，一般会比压缩为FLAC文件稍微小一些。由于不同的WAV文件信息量不同，以上数据仅供参考。（注：flac.exe为1.3.0版，MAC.exe为4.11版）

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著优于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的压缩率一直低于FLAC，APE的FAST压缩下得到的文件体积已经可以和FLAC最低压缩率的文件体积媲美（经测试，一首49784KB的“5 Star Grave - In Bed With The Dead.wav”文件，经FAST压缩后得的APE文件和最低压缩率Level 8下得到的FLAC文件大小分别为36854KB、36960KB）。也就是说，如果以速度为基准比较的话，在相同压缩速度的设定下，两者的压缩率差不多。

三、平台的支持决定普及度
FLAC相比APE的解码复杂程度要较低（解码运算量小、只需要整数运算），解码速度快，对计算硬件要求很低，在很普通的硬件上就可以轻松实现实时解码播放。FLAC是唯一获得广泛硬件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，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，但是没有结果。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使用的插件。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。但是这个非官方移植计划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库可以借助Wine在GNU/Linux平台运行。硬件支持方面，由于采用了浮点运算，编码解码速度慢，对硬件的要求较高，硬件支持度不如FLAC。

四、两者的开源特性
APE属于个人作品，未来不排除出现版权问题；技术水平和支持方面逊色于国际通用标准格式的FLAC。
FLAC是一个开放源代码并且完全免费的无损音频编码压缩格式，是国际通用标准，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版权官司。受益于此，有很多音频处理软件默认都可以输入、输出FLAC格式文件，这给音频的后期处理带来了方便。
两者的开源或部分开源，对音频软硬件的设计们提供了很大的便利，不但几乎所有主流播放软件都支持二者，硬件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文件都可以被硬件播放器流畅播放，也更耗电。

五、容错能力
APE文件的容错性差，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文件因为每帧数据之间无关联。因此当FLAC文件在传播过程中受损，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，但也因此FLAC的压缩率略低。

总结：
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。同时，FLAC有广泛的硬件平台的支持，几乎所有采用便携式设计的高端解码芯片都能够支持FLAC格式的音乐，FLAC第三个优势在于：优秀的编码使得硬件在解码时只需采用简单的整数运算即可，这将大大降低所占用的硬件资源，解码速度极快，这也是硬件播放器对FLAC支持更好的原因。