Câu hỏi đặt ra là giữa vô vàn định dạng nhạc số hiện nay, từ MP3, WMA, AAC cho đến FLAC, ALAC, APE hay WAV,AIFF – chất lượng chúng khác nhau ra sao, chúng ta nghe nên loại nào, lưu trữ định dạng nào? Hãy cùng “giải ngố”!
Chơi đồ gì, nghe nhạc gì ?
Trước hết, chúng ta sẽ cần tìm hiểu những yếu tố căn bản của định dạng âm thanh với khái niệm PCM (Pulse-Code Modulation). Ra đời năm 1937, PCM là một trong những công nghệ đầu tiên hỗ trợ chuyển tín hiệu sóng âm (analog) thành kĩ thuật số (digital). Nôm na là nhờ PCM, chúng ta mới có thể nghe nhạc trên máy tính, đầu đĩa CD thay vì đĩa than, vinyl hay băng cát sét như các bậc cha ông trước đây.
PCM được đặc trưng bởi hai thành phần:
Tần số mẫu (sample rate): cho biết số lần tín hiệu âm thanh được đo và lấy mẫu trong một giây.
Độ dày bit (bit-depth): Hiểu một cách đơn giản, bit là những mã nhị phân (số 0 và số 1) dùng để tạo ra dữ liệu – hay những file nhạc mà chúng ta tải về. Đối với âm thanh kĩ thuật số (digital audio), bit-depth sẽ cho biết số lượng các bit được sử dụng để lưu trữ tín hiệu âm thanh.
Trên cả lý thuyết lẫn thực tế, âm thanh có độ phân giải cao sẽ chi tiết hơn âm thanh có độ phân giải thấp. Tuy nhiên, nó còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác như chất lượng thu âm, hệ thống âm thanh (đặc biệt là DAC – Digital to Analog Converter) và quan trọng nhất là thính giác con người – đã là “tai trâu” thì nghe mp3 với lossless cũng như nhau mà thôi.
Trước đây, nhạc số thường được ghi lại trên đĩa CD 16 – bit với tần số 44.1 kHz. Tuy nhiên với sự tăng trưởng nhanh gọn của công nghệ tiên tiến âm thanh, những bản ghi âm với độ phân giải lên tới 24 – bit, 32 – bit cùng sample rate 96 khz và thậm chí còn là 192 khz Open ngày càng thông dụng .
Về bản chất, các loại định dạng âm thanh phổ biến trên thế giới sẽ được chia thành 3 nhóm: không nén (uncompressed), nén nhưng bảo toàn dữ liệu (lossless) và nén không bảo toàn dữ liệu (lossy).
Không nén (uncompressed): WAV, AIFF
Đúng như tên gọi, loại định dạng âm thanh này là nguyên bản, không bị nén và có dung tích khá lớn như WAV, AIFF. Theo chuẩn định dạng này, cứ mỗi giây, âm thanh sẽ được lẫy mẫu với tần số 44.1 KHz ( 44100 lần / giây ), mỗi mẫu được diễn đạt bởi 16 bit tài liệu. Vậy với 1 phút âm thanh, ta có :
44100 Hz x 2 kênh trái phải x 2 bytes (16 bit = 2 bytes) x 60 giây = 10.584.000 bytes = 10.1 MB.
Điều này lý giải tại sao, thường thì 1 đĩa CD có dung tích 750 MB sẽ lưu được khoảng chừng 74 phút nhạc, tương ứng bit rate chuẩn của âm thanh gốc là 44100 Hz X 2 kênh X 16 bit = 1411 kbps ( Kilobits / second )
File nhạc định dạng WAV với bit-rate chuẩn 1411 kpbs
WAV
WAV là dạng file âm thanh không nén dựa trên định dạng PCM, được tăng trưởng bởi Microsoft và IBM vào năm 1991 để giúp người dùng sử dụng thuận tiện hơn trên những máy Windows. Tuy nhiên ở thời gian hiện tại WAV đã trở nên thông dụng trên cả Mac và Windows .
AIFF
Giống như WAV, AIFF cũng dựa trên công nghệ tiên tiến PCM, nhưng được tăng trưởng bởi Apple cho những máy Mac của mình. Ngoài ra AIFF còn có những phiên bản khác là AIFF-C và Apple Loops, được sử dụng bởi những ứng dụng làm nhạc GarageBand và Logic Pro. Tuy được phong cách thiết kế cho Mac, những máy Windows vẫn hoàn toàn có thể sử dụng định dạng này một cách thông thường .
Nén không mất dữ liệu (Lossless Compression): FLAC, APE, ALAC
Nếu dùng máy tính, bạn sẽ không xa lạ gì với Zip hay Rar – 2 phần mềm có khả năng giảm thiểu dung lượng file một cách đáng kể, nhưng dữ liệu của nó thì vẫn y nguyên. Đó cũng là mục đích của công việc nén không mất dữ liệu (lossess compression): giữ nguyên tín hiệu của âm thanh gốc.
Làm điều đó như thế nào? Đơn giản, nó sử dụng thuật toán để tìm ra quy luật lặp của dữ liệu, sau đó tìm 1 cách hiển thị khác tối ưu hơn, tốn ít dữ liệu hơn. Ví dụ thay vì chuỗi “ggggg eeee nnn kkkkkkk“, chúng ta có cách diễn giải tốt mà ít chữ hơn nhiều: “gx5 ex4 nx3 kx7”.
Như vậy, thuật toán nén không mất tài liệu sẽ bảo vệ chất lượng bắt đầu sau khi giải nén, vì nó không lược bỏ đi bất kể cái gì, nó chỉ tìm cách hiển thị tài liệu khác mà thôi .
Định dạng Flac ( nhạc lossless ) đã bị nén – bit-rate giảm xuống 1041 kbps – dung tích cũng nhẹ hơn
Trên thực tiễn, tài liệu âm thanh trong 1 bản thu cực kỳ phong phú và sử dụng nhiều tài liệu nên việc nén không có hiệu suất cao tối đa như Zip hay Rar đâu. Hiện tại, độ nén cao nhất hoàn toàn có thể của kỹ thuật lossless compression là bằng khoảng chừng 1/3 => 1/2 dung tích gốc của âm thanh gốc, mỗi album lossless sẽ có dung tích khoảng chừng 200 đến 300 Mb .
FLAC ( Free Lossless Audio Codec ), ALAC ( Apple Lossless Audio Codec ) và APE ( Monkey’s Audio ) là 3 định dạng lossless thông dụng lúc bấy giờ. Trong số đó, FLAC được ưu thích nhất và tương hỗ chơi trên khá nhiều máy nghe nhạc, APE giải thuật phức tạp hơn còn ALAC của Apple thì không thông dụng bằng 2 định dạng còn lại .
Nén không bảo toàn dữ liệu (Lossy): MP3, AAC, WMA, Vorbis,…
Ở cái thời Internet chậm như rùa bò, giá ổ cứng thì đắt đỏ, việc download hay lưu trữ một đĩa nhạc CD với dung lượng hơn 700 MB tốn rất nhiều và thời gian, công sức. Đó là lý do tại sao những định dạng “nén mất dữ liệu” (lossy) ra đời, bằng cách hi sinh chất lượng và độ chính xác của âm thanh để giảm nhẹ dung lượng file nhạc.
Ngoài ra, tai con người cũng chỉ có năng lực cảm nhận những âm thanh có tần số nằm trong khoảng chừng 16H z – 20KH z, tần số ở ngoài dải âm này sẽ bị thuận toán nén vô hiệu. Việc này vừa tiết kiệm ngân sách và chi phí được số lần lấy mẫu cũng như số bit để mã hóa, từ đó tiết kiệm chi phí được dung tích tối đa .
Trên thực tiễn, nhạc mp3 thường được nén với bit-rate là 128 kbps cho tới 320 kbps – chỉ bằng 1/10 so với bit-rate của WAV ( 1411 kbps ). Dễ hiểu tại sao, mỗi phút nhạc mp3 128 kbps chỉ tốn khoảng chừng 1MB và một chiếc đĩa CD hoàn toàn có thể lưu tới hàng trăm bài hát .
Định dạng nhạc mp3 đã mở ra thời hoàng kim cho máy nghe nhạc Sony
Vậy cái giá của việc tiết kiệm dung lượng là gì? Trong quá trình nén, những âm thanh giả sẽ được “bù đắp” vào những phần mà nó loại bỏ đi, dẫn đến hiện tượng méo âm so với âm thanh gốc. Bạn cứ thử so sánh 1 bản mp3 64kbps với 1 file nén lossless hoặc 1 track trong CD gốc và dễ dàng nhận ra sự thay đổi này.
Ngoài ra, khi đã nén sang định dạng lossy, tất cả chúng ta không hề quy đổi nó lại chất lượng như bắt đầu như lossless. Nôm na là WAV hoàn toàn có thể convert sang FLAC và ngược lại mà vẫn giữ nguyên chất lượng âm thanh, còn WAV sang mp3 128 kbps thì vĩnh viễn mất đi chất lượng của file gốc .
Tuy vậy, những định dạng lossy như MP3, AAC, WMA, Vorbis vẫn được sử dụng thông dụng lúc bấy giờ vì tính gọn nhẹ của nó. Nếu không qúa không dễ chiều trong việc thẩm âm hoặc đơn thuần là nghe Pop, Rock, Dance ( chứ không phải là nhạc cổ xưa, vocal với những tần số âm thanh cao, nhạc cụ nhiều ) thì định dạng lossy trọn vẹn hoàn toàn có thể phân phối được nhu yếu của bạn .
Như vậy, đến đây bạn đã hoàn toàn có thể phân biệt được nguồn gốc và sự khác nhau của WAV, FLAC và MP3 – những định dạng nhạc số phổ cập lúc bấy giờ rồi. Việc nghe loại nào, tàng trữ loại nào sẽ nhờ vào vào 3 yếu tố chính :
Bạn muốn chất lượng âm thanh như thế nào?
Khả năng thẩm âm của bạn tốt đến đâu?
Thiết bị âm thanh (loa, đài, DAC/AMP, headphone,…) của bạn có khả năng đến đâu?
Cá nhân tôi thì nghĩ rằng, khi bắt đầu tìm tòi, download những bản nhạc lossless hay hi-res chất lượng cao – nghĩa là nhu cầu thưởng thức âm nhạc của bạn đã thực sự thay đổi. Chẳng sớm thì muộn, bạn cũng sẽ bước chân vào con đường “sướng cái tai, khổ cái ví” này.
Tổng hợp
Source: https://blogchiase247.net
Category: Hỏi Đáp
