FLAC

O FLAC (acrónimo de Free Lossless Audio Codec; en galego: Códec libre de compresión de son sen perdas) é un formato de compresión de son similar ao MP3, que posúe un algoritmo de compresión que non causa perdas de calidade no son. Traballa dunha maneira similar ao Zip pero está pensado especificamente para son, e os arquivos comprimidos pódense escoitar cun programa reprodutor como cun arquivo MP3. A gran vantaxe deste tipo de formatos de compresión de MP3 popular ou prorrogado en tendas que venden descargas de cancións (AAC ou WMA) é que poden reducir o tamaño do arquivo sen perder absolutamente nada de calidade.

No mundo profesional o WAV e o PCM son e serán os formatos de son máis importantes grazas ao fácil uso no proceso de consolidación e o  alto grao de fiabilidade. Pero na música que temos nas nosas bibliotecas, iso é improbable, debido á gran cantidade de espazo que ocupa.

Lossless
O Formatos Lossless é un termo xenérico para calquera tipo de arquivo dixital, que reduce o tamaño sen perda de datos. Por exemplo, o FLAC (Free Lossless Audio Codec) aplica unha redución de tamaño do arquivo de son moito menor do que é utilizado en formatos lossy como o MP3 ou WMA, pero mantén íntegro o importe de información. Na práctica, os formatos sen perdas empregan un algoritmo baseado na predición lineal para converter mostras en conxuntos menores de números non correlacionados, o que sumado á codificación por lonxitude da pista, que aproveita os silencios e os lugares onde a representación numérica de son presenta repeticións, reduce o tamaño do arquivo.

Exemplo de codificación en PCM, onde nun silencio úsase unha cantidade de mostras fixas. Exemplo de codificación en FLAC, onde aplícase unha codificación por lonxitude de pista, tomando tan so unha mostra ó inicio e unha ó fin dos datos repetitivos.

Ficheiro:Son_mostreo.png

‎Ficheiro:Son_mostreo_2.png‎

Características
 Non hai perda de calidade: a codificación do son (PCM) non produce perda de información e o son descodificado é idéntico bit a bit ao arquivo inicial. Cada cadro contén un CRC de 16 bit dos datos do propio cadro para detectar erros de transmisión. A integridade dos datos de son pode asegurarse aínda máis gardando unha sinatura MD5 dos datos orixinais na cabeceira do arquivo, que pode ser comparada máis adiante durante a descodificación.
 Rápido: FLAC é asimétrico en favor da velocidade de descodificación. A descodificación require aritmética de enteiros, e precisa de moitos menos recursos de computación que para a maioría de códecs. A descodificación en tempo real pódese conseguir doadamente incluso en hardware modesto.
 Soporte hardware: FLAC está soportado por ducias de aparatos, dende reprodutores portátiles a radios de coche, pasando por equipos de alta fidelidade.
 Metadatos flexibles: o sistema de metadatos de FLAC soporta etiquetas, portada, táboas de busca e cue sheets. As aplicacións poden escribir os seus propios metadatos unha vez rexistren un ID. Pódense definir e implementar novos bloques de metadatos no futuro sen prexudicar ás aplicacións antigas.
 Buscable: FLAC soporta unha rápida busca con precisión de mostras. Non é só útil para a reprodución, senón que fai que FLAC se axeite ás aplicacións de edición.
 Axeitado para arquivar: FLAC é un formato aberto, e non se producen perdas se precisas converter os teus datos a outro formato no futuro. Ademais ao CRC de cada cadro e á sinatura MD5, FLAC ten unha opción de verificación que descodifica o fluxo de datos codificados en paralelo ao proceso de codificación e compara o resultado ao orixinal, abortando cun erro se os datos non son iguais.
 Práctico para arquivar CD: FLAC ten metadatos de "cue sheet" para gardar a táboa de contidos dun CD e todos os puntos de pista e índice. Por exemplo, podes converter un CD nun só arquivo, importar a cue sheet do CD durante a codificación para conseguir unha representación do CD nun só arquivo. Se o teu CD orixinal resulta danado, a cue sheet pode ser exportada máis adiante para poder gravar unha copia exacta. 
 Resistente aos erros: Debido ao encadrado de FLAC, os erros de fluxo limitan o dano ao cadro no que o erro ocorreu, normalmente unha pequena fracción dun segundo de datos.

Diferenzas MP3 e FLAC
Principalmente, a codificación MP3 reduce o rango dinámico irrelevante e se aproveita da incapacidade do sistema auditivo para detectar erros de cuantificación en termos de enmascaramento, é dicir, enmascara os erros de cuantización co nivel das súas frecuencias veciñas.

Isto faise en base a un método chamado "Predición polinómica", que analiza o sinal de son e prevé a cantidade de ruído de cuantización que pode ser inducida en función da frecuencia, obtendo así un limiar de enmascaramento, aproveitando que o noso sistema auditivo non pode determinar os cambios de frecuencia que están dentro dun 1 / 3 de oitava, pola mesma razón os ecualizadores gráficos teñen bandas de 1 / 3 de oitava. Este proceso faise a través dunha análise discreta mediante unha serie de Fourier, a través do algoritmo de transforma rápida de Fourier (FFT).

No caso de producir un ruído branco e codificalo en FLAC e en MP3 para analizar os espectros de frecuencia pódese observar coma o FLAC é máis escuro có MP3, debido a que ten a enerxía en cada frecuencia de maneira uniforme. Ademais pódese notar que o codificar en MP3 aplícase un filtro “corta altos” dunha orde que tende a infinito, cunha frecuencia de corte nos 15,kHZ, polo que non existe enerxía en frecuencias superiores a 15,5 kHz. O problema é que noso oído é capaz de percibir frecuencias de ata 20kHZ, polo que isto provocará unha perda de coloración no son resultante ó ser escoitado en sistemas de alta fidelidade.

Ficheiro:Ruido_blanco.png‎

O mesmo sucede se en vez dun ruído branco úsase unha melodía, espectrograma frecuencia dunha canción en 128 kbps MP3:

Ficheiro:Spectro.png

Espectrograma da frecuencia da mesma canción en FLAC:

Ficheiro:Espectro_2.png‎

Aínda que nun oído non adestrado, a diferenza entre un MP3 codificado a 192kbps contra o formato Lossless nun sistema de casa non é perceptible, se ouvirmos e comparar nun sistema de alta fidelidade, nun mp3 vai notarse a falta de agudos e graves mentres que nos medios haberá un ruído, polo tanto a coloración do son será diferente.

Véxase tamén
Outros artigos
Códec
MP3
Algoritmo de compresión sen perda
Algoritmo de compresión con perda

Ligazóns externas
Páxina web oficial do códec FLAC

Categoría:Codecs de son