为什么从解码的 MP3 编码的 FLAC 比 MP3 大？

Question

比标题更准确，假设我有一个 320 kbps 的 MP3 文件。如果我解压缩它，那么从逻辑上讲，除了每秒音频中大约 320 KB 之外的所有数据都应该是冗余数据，可以被压缩掉。那么，当我将解压缩文件编码为 FLAC 或任何其他无损编解码器时，为什么它会大得多？

在相关说明中，理论上是否可以从解压缩的 wav 无损恢复源 mp3 音频？（我知道 mp3 本身是有损的。我在问是否可以重新编码而不会造成任何进一步的损失。）

编辑：让我澄清相关问题及其背后的基本原理。假设我有一个从 MP3 文件解压缩的 wav（并且假设我由于某种原因没有 mp3 本身）。如果我不想再损失任何质量，我可以使用 FLAC 或任何其他无损编码器对其重新编码，并获得更大的文件以保持相同的质量。或者，我可以再次将其重新编码为 mp3 并获得与原始大小相同的大小，但会丢失更多数据。显然，这两种情况都不是理想的。我可以拥有原始大小或原始质量，但不能同时拥有（我指的是原始 mp3 的质量，而不是原始无损源的质量）。我的问题是：我们可以同时获得吗？理论上是否可以从有损解压数据中恢复有损压缩数据，而不会丢失更多？

如果可能的话，我可以想象一个无损压缩算法，用 FLAC 压缩音频。然后它还会扫描音频以查找先前有损压缩的任何迹象，如果检测到，则将其无损地重新压缩为原始有损文件。然后它保留较小的文件。

Answer 1

FLAC 比相同数据的 MP3 大的原因是因为它们的编码不同。:) MP3 只是对感知信息进行编码，而 FLAC 以更紧凑的格式存储每一点数据。

• 将 WAV 转换为 FLAC 就像将 BMP 转换为 PNG。
  • 相同的精确像素，但像 ZIP 文件一样无损地压缩成更小的尺寸。
• 将 WAV 转换为 MP3 就像将 BMP 转换为 JPEG。
  • 它不是存储精确的像素，而是存储用于生成看起来有点像原始颜色波纹的正方形的指令。

类似地，MP3 只存储产生涟漪的指令，当这些涟漪加在一起时，听起来有点像原始的。但真实信号和生成信号（误差信号）之间的差异包含随机噪声伪影，如JPEG 锯齿。当您将其存储为 FLAC 等完美主义格式时，它需要存储所有这些锯齿，而随机噪声更难以无损压缩，因此会增加文件的大小。（真正的随机噪声是不可压缩的。当您无损压缩文件时，您正在消除多余的重复模式，使其看起来更像随机噪声。）

我敢打赌，如果您将 JPEG 转换为 PNG，您会看到与将 MP3 转换为 FLAC 时所看到的相同的大小增加，因为完美主义者的无损编解码器需要记住原始 bmp 中没有的每一个小锯齿和伪像。

这个类比并不完美，因为音频更像是照片而不是艺术线条图，但它有助于理解这个想法：

原始 BMP 大小：29 kB

PNG 尺寸：629 B

JPEG 大小：1.7 kB

从 JPEG 创建的 PNG：6.2 kB