Trong vài thập kỷ trở lại đây, cuộc cách mạng công nghệ số trên thế giới đã làm thay đổi phương thức sống, cách thức làm việc và thay đổi hình thức tổ chức sản xuất, các sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt đời sống vui chơi giải trí trên bình diện toàn cầu.
Công nghệ mới đang và sẽ mang đến những tiến bộ vượt bậc về năng suất, hiệu quả trong làm việc,sản xuất và kinh doanh. Đồng thời, cũng dẫn đến sự thay đổi toàn diện: Từ các công việc chủ yếu là thủ công, giản đơn sang các công việc yêu cầu kỹ năng và trình độ chuyên môn kỹ thuật cao hơn; từ các công việc truyền thống sang các công việc hiện đại, đòi hỏi những kỹ năng mới ( IT, Điều khiển – Tự động hóa…);
Trong lĩnh vực giải trí,nghệ thuật cũng không ngoại lệ: Công nghệ số đã chiếm lĩnh toàn bộ và thay thế cho các công nghệ cũ ( Analog ) trước đây, như chụp ảnh kỹ thuật số, phim ảnh kỹ thuật số ( DVD, Bluray..) Truyền hình kỹ thuật số…vv… với chất lượng vượt trội. Thưởng thức âm nhạc cũng không ngoại lệ trong xu thế chung đó.
Smarthome SIG xin giới thiệu với các bạn loạt bài khái quát về âm thanh kỹ thuật số và sự lựa chọn của bạn trong tương lai.

SỰ LỰA CHỌN HỢP LÝ GIỮA CÁC ĐỊNH DẠNG NHẠC SỐ

Khi nói đến định dạng nhạc số hiện nay thì có rất nhiều loại khác nhau cũng như mỗi định dạng của file sẽ có dung lượng và chất âm mang đến cũng sẽ khác nhau. Hiện nay định dạng MP3 là một trong những định dạng file được nhiều người dùng biết đến và lựa chọn sử dụng nhiều nhất, vậy còn những định dạng khác như AAC, FLAC, OGG hay WMA thì sao?
Trong thời đại công nghệ phát nhiển như vũ bão, thúc đẩy sự đa dạng các loại định dạng âm thanh cho phép người sử dụng ngày càng có nhiều sự lựa chọn và bạn đã bao giờ tìm hiểu đâu là định dạng file tối ưu, phù hợp với mình ?
Hiện nay để nghe những bài hát, bản nhạc có chất lượng âm tốt, các định dạng file âm thanh được phân ra làm 3 định dạng cơ bản. Tùy theo nhu cầu sử dụng mà bạn sẽ lựa chọn được cho mình định dạng phù hợp nhất.

1. Chuẩn định dạng file không nén (Uncompress)
Chất lượng âm thanh khi nghe bằng định dạng này sẽ giống chính xác khi bạn nghe thực tế ở môi trường xung quanh, tức các sóng âm thanh nguyên bản ở bên ngoài khi được thu sẽ được chuyển đổi sang định dạng kỹ thuật số mà không hề qua bất kỳ công đoạn chỉnh sửa nào. Kết quả là các file âm thanh chuẩn định dạng không nén mang đến cho người nghe những trải nghiệm âm thanh chính xác nhất. Tuy nhiên nhược điểm của định dạng file này chính là dung lượng của file rất lớn, đồng nghĩa với việc chiếm rất nhiều không gian lưu trữ và các không gian đĩa – khoảng 34 MB mỗi phút cho 24-bit 96 KHz stereo

• Định dạng file PCM
PCM viết tắt của cụm từ 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,DVD thay vì đĩa than, vinyl hay băng cát sét như các bậc cha ông trước đây. Đây là loại định dạng âm thanh khởi đầu, là đại diện cho các loại âm thanh Analog
Định dạng âm thanh Analog tồn tại dưới dạng sóng âm và để chuyển đổi một dạng sóng vào bit kỹ thuật số, âm thanh phải được lấy mẫu và ghi lại trong khoảng thời gian nhất định (hoặc dao động).

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.
Trước đây, nhạc số thường được ghi lại trên đĩa CD 16-bit với tần số 44.1 kHz. Tuy nhiên với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ âm thanh, những bản ghi âm với độ phân giải lên tới 24-bit, 32-bit cùng sample rate 96khz và thậm chí là 192khz xuất hiện ngày càng phổ biến.

• Định dạng WAV
WAV là viết tắt của cụm từ Waveform Audio File Format. Đây là định dạng âm thanh tiêu chuẩn được phát triển bởi sự hợp tác giữa Microsoft và IBM vào năm 1991.
Các file WAV có thể chứa âm thanh ở dạng nén, tuy nhiên người ta ít khi dùng nó như vậy. Hầu hết các file WAV chứa âm thanh không nén đều ở định dạng PCM. Các tập tin WAV chỉ là “vỏ bọc” cho việc mã hóa file PCM, làm cho nó phù hợp hơn để sử dụng trên các hệ thống Windows. Ở thời điểm hiện tại WAV đã trở nên phổ biến trên cả Mac và Windows

• Định dạng AIFF
AIFF viết tắt của cụm từ Audio Interchange File Format. Tương tự như cách mà hai hãng Microsoft và IBM phát triển định dạng file WAV cho Windows, AIFF là một định dạng được phát triển bởi công ty Apple dành cho hệ thống Mac vào năm 1988. Ngoài ra AIFF còn có các phiên bản khác là AIFF-C và Apple Loops, được sử dụng bởi các phần mềm làm nhạc GarageBand và Logic Pro
Tương tự như WAV, hầu hết các file AIFF chứa âm thanh không nén ở định dạng PCM, cũng như các tập tin AIFF chỉ là một ‘vỏ bọc” cho việc mã hóa định dạng PCM, làm cho nó phù hợp hơn để sử dụng trên hệ thống Mac. Tuy vậy hệ thống Windows vẫn có thể khởi chạy các file AIFF mà không xảy ra bất kỳ vấn đề nào.

2. Chuẩn định dạng file nén giảm chất lượng (Lossy Compress)
Những định dạng “nén mất dữ liệu” (lossy) ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu gọn nhẹ, thuận tiện sử dụng cho những người dùng không quá khó tính và tiết kiệm được dung lượng lưu trữ tối đa bằng cách hi sinh chất lượng và độ chính xác của âm thanh để giảm nhẹ dung lượng file nhạc.
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, chúng ta không thể chuyển đổi nó lại chất lượng như ban đầu như lossless. Nôm na là WAV 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.

• Định dạng MP3
MP3 là viết tắt của MPEG-1 Audio Layer 3, được phát hành vào năm 1993 và phát triển một cách rất nhanh chóng, cuối cùng MP3 trở thành định dạng âm thanh phổ biến nhất trên thế giới về các định dạng file nhạc.
Mục đích chính của sự ra đời định dạng MP3 chính là loại bỏ ra tất cả các dữ liệu âm thanh nằm ngoài tầm nghe của hầu hết những người bình thường, cũng như giảm chất lượng âm thanh mà không phải bất kỳ ai cũng có thể nghe được. Công đoạn cuối cùng là nén tất cả các dữ liệu âm thanh có hiệu quả càng cao càng tốt.
Chính vì mức phổ biến của file MP3 rất lớn nên gần như gần như mọi thiết bị kỹ thuật số trên thế giới đều có thể đọc và chơi các tập tin MP3 rất dễ dàng, từ máy tính cá nhân, máy tính Mac, Android, iPhone, smartTV hoặc bất cứ các thiết bị điện tử khác.

• Định dạng file AAC
AAC là viết tắt của cụm từ Advanced Audio Coding, định dạng này được phát triển vào năm 1997 cũng như là sự kế thừa cho định dạng file MP3. Và trong quá trình định dạng file này dần trở nên phổ biến cho đến hiện tại, định dạng này đã vượt mặt định dạng MP3 để trở thành sự lựa chọn hàng đầu của người dùng về việc nghe nhạc hay thu âm.
Các thuật toán nén được sử dụng bởi AAC với nhiều cải tiến và kỹ thuật hơn hẳn so với MP3, vì vậy khi bạn so sánh một đoạn ghi âm ở định dạng MP3 và AAC ở cùng bitrate thì định dạng file AAC thường sẽ có chất lượng âm thanh tốt hơn.
Mặc dù, định dạng MP3 vẫn được sử dụng rất phổ biến hiện nay. Tuy nhiên trong thực tế, định dạng AAC đã và đang chiếm được sự hài lòng cao ở rất nhiều người dùng và là sự lựa chọn âm thanh nén tiêu chuẩn được sử dụng trên YouTube, Android, iOS, iTunes, các thiết bị di động của Nintendo và các dòng PlayStation sau này.

• Định dạng OGG (Vorbis)
OGG là một chuẩn định dạng riêng và nó cũng không phải là định dạng file nén. OGG thực chất là một file đa phương tiện có thể chứa tất cả các loại định dạng nén, nhưng chủ yếu được sử dụng để chứa các file Vorbis. Chính vì thế mà các tập tin âm thanh này được gọi là OGG Vorbis.
Vorbis được phát hành lần đầu tiên vào năm 2000 và trở nên phổ biến bởi hai lý do: tuân thủ các nguyên tắc của phần mềm mã nguồn mở và có chất lượng nén tốt hơn so với hầu hết các định dạng nén lossy khác (tức là tạo ra một file nén có dung lượng nhỏ hơn nhưng vẫn cho âm thanh tương đương cho với các định dạng nén lossy khác). Chính vì mức độ phổ biến của hai định dạng MP3 và AAC quá lớn nên định dạng OGG đã phải trải qua khoảng thời gian khó khăn để tiếp cận với người dùng, cũng như không có nhiều thiết bị hỗ trợ định dạng này. Và giờ đây, nó chủ yếu được sử dụng bởi những lập trình viên các phần mềm mã nguồn mở.

• Định dạng WMA
WMA là viết tắt của Windows Media Audio, được hãng Microsoft phát hành độc quyền vào năm 1999. Trải qua một thời gian dài, định dạng âm thanh này vẫn được giữ nguyên cái tên WMA cùng nhiều định dạng file khác ra đời có định dạng tương tự.
Không giống với hai định dạng AAC và OGG, WMA được làm ra để giải quyết một số sai sót trong phương pháp nén định dạng MP3, cũng như cách tiếp cận của định dạng này khá tương tự như AAC và OGG. Nói một cách khách quan, về chất lượng âm thanh thì định dạng WMA tốt hơn so với MP3. Tuy nhiên, do việc định dạng WMA gắn mác độc quyền nên không có nhiều thiết bị và nền tảng hỗ trợ chơi định dạng này, cũng như chất lượng âm thanh không tốt so với AAC hay OGG. Chính vì thế, trong trường hợp bạn cảm thấy chưa hài lòng lắm với định dạng MP3 thì WMA chỉ đơn giản là sự lựa chọn thay thế.

3. Chuẩn định dạng file nén giữ nguyên chất lượng (Lossless Compress)
Là định nghĩa mang tính đối lập, nén Lossless là phương pháp giúp làm giảm kích thước tập tin mà không có bất kỳ hao hụt nào về mặt chất lượng giữa tập tin gốc và file xuất ra sau khi nén. Nhược điểm của chuẩn định dạng này là cơ chế nén không hiệu quả so với nén Lossy, với các tập tin tương đương thì nén Lossless kích thước tập tin có thể lớn hơn gấp 2 đến 5 lần. Một vài định dạng file phổ biến hiện nay sử dụng phương pháp này, lưu ý là bạn không nên nhầm lẫn giữa hai khái niệm Lossless và âm thanh độ phân giải cao (Hi-res Audio)

• Định dạng FLAC
FLAC là viết tắt của Free Lossless Audio Codec, được ra mắt vào năm 2001 và đây cũng là một trong định dạng file Lossless phổ biến nhất hiện nay. Đặc điểm nổi bật trên định dạng FLAC là có thể giúp nén 1 tập tin âm thanh gốc lên đến 60% mà vẫn giữ nguyên được chất lượng, thậm chí định dạng này là một mã nguồn mở và bản quyền hoàn toàn miễn phí chứ không đòi hỏi bản quyền như trên định dạng WMA của Microsoft. Định dạng FLAC được hầu hết các chương trình và các thiết bị điện tử lớn hỗ trợ và là sự thay thế chính cho định dạng MP3 trên đĩa CD.

• Định dạng ALAC
ALAC là viết tắt của Apple Lossless Audio Codec, được phát triển và ra mắt vào năm 2004 và được xem như là một định dạng độc quyền nhưng cuối cùng đã trở thành mã nguồn mở và miễn phí bản quyền trong năm 2011. ALAC còn có tên gọi khác là Apple Lossless.
Ngoài ra, định dạng ALAC hơi kém hiệu quả hơn so với định dạng FLAC về khả năng nén. Tuy nhiên, người dùng Apple không có sự lựa chọn giữa hai định dạng này, bởi iTunes và iOS cung cấp hỗ trợ cho định dạng ALAC nhưng lại không hỗ trợ với định dạng FLAC.

• Định dạng WMA lossless
WMA là viết tắt của Windows Media Audio, mặc dù có sự thất thoát chất lượng trong quá trình nén nhưng vẫn được nhắc đến bởi đây là sự thay thế của định dạng file có tên là WMA Lossless sử dụng phần mở rộng tương tự. So với hai định dạng trên là FLAC và ALAC, WMA Lossless là thấp nhất xét về mặt hiệu suất nén. Một lưu ý trên định dạng này đó là định dạng độc quyền nên sẽ không phải là sự lựa chọn tốt cho những ai sử dụng phần mềm mã nguồn mở, mặc dù định dạng vẫn được hổ trợ trên cả hai hệ thống Windows và Mac.
Vấn đề lớn nhất với định dạng WMA Lossless nằm ở việc hỗ trợ phần cứng còn hạn chế. Nếu bạn muốn trải nghiệm âm thanh lossless trên nhiều thiết bị, tốt nhất bạn nên lựa chọn định dạng FLAC trừ khi tất cả các thiết bị của bạn đều sử dụng Windows.

Vậy đâu là sự lựa chọn hợp lý cho bạn?

• Nếu công việc của bạn liên quan đến việc thu âm hay chỉnh sửa âm thanh với mong muốn chất lượng cao nhất, bạn nên chọn chuẩn định dạng không nén. Với sự lựa chọn này, kết quả thu được: bạn sẽ có chất lượng âm thanh được thể hiện chính xác nhất, khi việc thu âm đã hoàn tất, bạn có thể xuất sang một định dạng nén khác nếu muốn.
• Nếu bạn là một người thích nghe nhạc và có đôi tai khó tính, mong muốn chất lượng âm mang đến phải thật sự hoàn hảo thì chuẩn định dạng Lossless sẽ là sự lựa chọn hợp lý. Đây chính là lý do tại sao các album nhạc của các ca sĩ nổi tiếng đều lựa chọn định dạng FLAC chứ không phải là định dạng MP3.
Một điều lưu ý, rằng bạn sẽ cần rất nhiều không gian lưu trữ đối với định dạng này.
• Nếu bạn là người dùng đơn thuần, chỉ đơn giản là muốn có một chất lượng âm thanh đủ nghe, hoặc muốn tiết kiệm không gian lưu trữ hay thiết bị của bạn bị hạn chế về mức dung lượng lưu trữ thì định dạng MP3 luôn là sự lựa chọn hàng đầu.

Đối với những ai muốn có chất lượng âm thanh đạt mức tối đa nhất có thể, ngoài việc bạn phải có sẵn những tập tin ở định dạng âm thanh không nén thì nguồn phát của bạn cũng phải thật sự tốt để trung hòa về âm thanh. Có nghĩa là, bạn cần phải có bộ loa chất lượng tốt hay tai nghe chất lượng tốt.

Nguồn: Tổng hợp (Genk, Lao Động- N.P và các nguồn khác…)

 Bài tiếp theo : Đi tìm âm thanh số chất lượng cao