Những trang nghe nhạc trực tuyến, những bản Mp3 mà chúng ta tải về máy tính, điện thoại mỗi ngày đã giải quyết phần lớn nhu cầu nghe nhạc của nhiều người. Tuy nhiên với những người chơi âm thanh chuyên sâu, thì họ luôn chú trọng tới chất lượng nguồn nhạc và đánh giá rất thấp nguồn nhạc từ các trang nghe nhạc trực tuyến phổ thông hiện giờ. Lossless là một thuật ngữ được các audiophiles nhắc tới rất nhiều khi nói về chất lượng nguồn nhạc. Vậy nhạc Lossless là gì và nó khác gì với những bản Mp3 thông thường, bài viết này sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ.
Nhạc số
Trước hết chúng ta cần phải hiểu về âm thanh số - digital sound. Âm thanh số dùng để mô tả đồ thị sóng âm một cách gần nhất bằng các tín hiệu điện được mã hóa theo phương pháp PCM – pulse code modulation (tạm dịch là phương pháp điều chế xung). Từ những sóng âm với đồ thị hình Sin của tín hiệu analog, phương pháp PCM đã biến chúng thành những tín hiệu cao – thấp và mã hóa dưới dạng bit. Theo chuẩn PCM, công thức lấy mẫu là 44.100 lần trong một giây, và mỗi mẫu được mã hóa bằng 16bit dữ liệu, hay chúng ta còn gọi là 16bit/44.1kHz. Như vậy nếu tính theo công thức mã hóa âm thanh PCM thì chúng ta có dung lượng dữ liệu 1 phút là:
44.100 x 16bit x 2 kênh x 60s = 84.672.000bit = 10.584.000bytes.
Như vậy mỗi phút nhạc có dung lượng xấp xỉ 10Mb và một bài nhạc trung bình khoảng 30Mb-50Mb, một album sẽ có dung lượng hàng trăm Mb. Với dung lượng như vậy thì một CD thông thường chỉ ghi được một album theo chuẩn 16bit/44.1kHz. Tuy nhiên với những người đòi hỏi cầu kỳ trong âm thanh nhưng không có điều kiện để mua CD gốc thì giải pháp cho họ là những file nhạc số. Tuy nhiên với dung lượng lớn như vậy thì sẽ vô cùng khó khăn trong việc chia sẻ lên mạng internet, và giải pháp cho vấn đề này đó là nén dữ liệu. Chúng ta có hai phương pháp nén đó là nén không bảo toàn dữ liệu (nén lược bỏ dữ liệu) và nén bảo toàn dữ liệu. Và nén bảo toàn dữ liệu – lossless compression là một giải pháp tối ưu cho trường hợp nói trên.
Nén không bảo toàn dữ liệu – lossy compression
Theo ngưỡng nghe của tai người là từ 20Hz – 20kHz, những dải âm thanh với tần số thấp hơn hoặc cao hơn ngưỡng này thì tai người không thể nghe thấy và dĩ nhiên là chúng sẽ được loại bỏ để giảm nhẹ dung lượng cho một bài nhạc. Đây là phương pháp nén mất dữ liệu lossy. Nén mất dự liệu là việc nén và cắt giảm đi một phần tín hiệu không cần thiết để hạ thấp dung lượng bài nhạc. Việc nén mất dữ liệu có thể giảm đến 10 lần dung lượng của một bài hát. Các định dạng lossy chúng ta thường gặp đó là MP3, WMA, OGG, ATRAC, MPC, v.v…
Một ví dụ cho việc nén mất dữ liệu – lossy compression đó là định dạng MP3. Ở định dạng MP3 320kbps, dung lượng của một bài nhạc khoảng trên dưới 10MB. Nếu chúng được nén tiếp xuống chỉ còn 128kbps, dung lượng của chúng chỉ còn 3-4MB.
Hình ảnh phía trên là sound histogram của một file mp3 và một file gốc wav. So sánh biểu đồ của 2 file này, chúng ta có thể thấy phần âm cao của file mp3 bị cắt bỏ, đồng thời lượng thông tin trong file cũng bị lược bỏ đi rất nhiều, khiến histogram trở nên "thấp hơn" về cao độ, thưa hơn về mật độ.
Việc nén không bảo toàn dữ liệu giúp cho việc chia sẻ âm nhạc một cách dễ dàng hơn, nhanh chóng hơn và tiết kiệm được tài nguyên lưu trữ. Tuy nhiên điều này đã khiến những bản nhạc trở nên tồi tệ hơn bản gốc. Những bản nén không bảo toàn dữ liệu chỉ giữ lại được những phần âm thanh chính còn các chi tiết nhỏ đã bị lược bỏ hoặc bù vào bằng các tín hiệu phục hồi nhưng gần như lại khiến bản nhạc càng trở nên tệ hơn. Với những người chơi âm thanh thì lossy là một thảm họa đối với các bản nhạc. Và giải pháp cho họ đó là những bản nén bảo toàn dữ liệu – lossless compression.
Nén bảo toàn dữ liệu – lossless compression
Nếu chúng ta muốn gửi nhiều file cho một ai đó, chúng ta có thể nén nó lại dưới dạng file Rar hoặc Zip. Khi người nhận có được file nén kia, họ có thể giải nén và nhận lại trọn vẹn những file nhỏ ở trong mà không thất thoát đi đơn vị dữ liệu nào. Đây được gọi là nén bảo toàn dữ liệu – lossless compression.
Trong âm thanh, việc nén bảo toàn dữ liệu dựa trên việc tìm ra những đoạn tín hiệu có giống nhau và thu gọn chúng lại. Ví dụ aaaaa = a x 5. Việc tối ưu mã hóa giúp độ lớn dữ liệu được thu gọn mà dữ liệu không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên nhược điểm của dạng nén lossless đó là tỷ lệ nén rất thấp, chỉ thu gọn được khoảng 30% kích thước dữ liệu mà thôi.
Một số định dạng lossless: FLAC, ALAC, APE, …
Giải mã định dạng lossless
Hiện nay trên thị trường đã xuất hiện rất nhiều mẫu máy nghe nhạc có khả năng xử lý định dạng lossless. Từ chiếc máy vài triệu đồng tới vài chục triệu đồng đã có thể xử lý tốt các đuôi nhạc này. Sandisk Sansa Clip là một mẫu máy nghe nhạc rẻ tiền nhưng làm việc này rất tốt. Chỉ với hơn 1 triệu đồng bạn đã có thể sở hữu một chiếc máy nghe nhạc nhỏ gọn và chơi được nhạc lossless. Ngoài ra còn rất nhiều đời máy cao cấp khác có tích hợp tính năng này.
Nếu bạn chỉ nghe trên máy tính thì đã có khá nhiều ứng dụng tương thích với Windows hỗ trợ giải mã các định dạng này. Ứng dụng tiêu biểu đó là Foobar 2000. Đây là một ứng dụng có giao diện đơn giản, dễ sử dụng, dễ cài đặt và nhiều tùy biến đẹp. Đồng thời Foobar 2000 cũng hỗ trợ giải mã rất nhiều định dạng âm thanh, trong đó có các định dạng lossless.
Foorbar Zpack với giao diện đẹp và thân thiện, đồng thời xử lý rất tốt các duôi nhạc lossless
Công nghệ nhạc số đã giúp âm nhạc tiếp cận với người nghe dễ dàng hơi và giảm thiểu chi phí thiết bị nghe đáng kể. Chỉ một chiếc máy nghe nhạc nhỏ bé chúng ta đã có thể thưởng thức hàng ngàn bài hát mà không cần đến các dàn CD cồng kềnh.