Tìm Hiểu Các định Dạng âm Thanh: MP3, WAV, WMA, AAC, ALAC ...

Chia sẻ bài viết :

Với rất nhiều định dạng âm thanh có mặt trên thị trường âm nhạc hiện nay. Đâu là định dạng tốt nhất? Đâu là định dạng dành cho bạn?

Nội dung

• Định dạng của một tệp tin âm thanh là gì?
• Các nhóm định dạng tệp tin âm thanh chính
• Định dạng âm thanh không nén
• Định dạng âm thêm nén không mất dữ liệu
• Định dạng âm thanh nén mất dữ liệu
• Các định dạng âm thanh phổ biến
• WAV
• AIFF
• ALAC
• FLAC
• MP3
• AAC
• WMA
• OGG
• Định dạng âm thanh nào là tốt nhất?

Nếu bạn là người đam mê âm nhạc thì trong điện thoại hoặc máy tính cá nhân chắc chắn sẽ lưu trữ rất nhiều bài hát. Chúng có rất nhiều định dạng khác nhau.

Có thể bạn không cần quan tâm tới định dạng của bài hát, miễn là điện thoại hoặc máy tính phát được chúng. Nhưng nếu đào sâu vào tìm hiểu chắc chắn bạn sẽ đặt ra câu hỏi đâu là định dạng âm thanh tốt nhất.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu những định dạng âm thanh phổ biến nhất hiện nay cũng như tìm ra định dạng âm thanh tốt nhất.

Định dạng của một tệp tin âm thanh là gì?

Định dạng tệp âm thanh là một định dạng tệp để lưu trữ âm thanh kỹ thuật số trên các hệ thống như PC, điện thoại,… Thông tin âm thanh được lưu trữ dưới dạng các bit trong tệp và có thể được gọi là bố cục bit.

Những bố cục bit này có thể không nén (uncompressed) hoặc nén bằng cách sử dụng mã hóa không mất dữ liệu (lossless) hoặc mất dữ liệu (lossy).

Các nhóm định dạng tệp tin âm thanh chính

Định dạng tệp tin âm thanh có thể được chia làm 3 nhóm chính:

1. Định dạng âm thanh không nén (uncompressed).
2. Định dạng âm thanh nén không mất dữ liệu (lossless compressed).
3. Định dạng âm thanh nén mất dữ liệu (lossy compressed).

Định dạng	Mã hóa
WAV	Không nén
AIFF	Không nén
ALAC	Không mất dữ liệu
FLAC	Không mất dữ liệu
MP3	Mất dữ liệu
AAC	Mất dữ liệu
WMA	Mất dữ liệu
OGG	Mất dữ liệu

Định dạng âm thanh không nén

Nếu các tệp tin âm thanh của bạn thuộc nhóm không nén (uncompressed) thì từng bit của chúng giống hệt nhau do nhà sản xuất đã tạo ra chúng dưới dạng bản sao kỹ thuật số.

Các định dạng không nén được tạo ra bằng cách điều chế mã xung PCM. Đây là định dạng tương tự được sử dụng trong đĩa CD và DVD.

Vì thế nếu có dữ liệu đầu vào dưới dạng các bit sau: 1100110011000000 thì sau quá trình điều chế PCM sẽ cho ra các bit giống y hệt.

Đây cũng là nguyên nhân các tệp tin thuộc nhóm không nén chiếm rất nhiều bộ nhớ của đĩa.

Định dạng âm thêm nén không mất dữ liệu

Với mã hóa không mất dữ liệu hoặc nén không mất dữ liệu, bạn đều nhận được những tệp âm thanh tốt nhất. Những tệp lossless được nén và giảm dung lượng. Từ đó việc lưu trữ cũng như phân phối trở nên dễ dàng hơn.

Chúng cũng có thể được giải mã để trở về trạng thái không nén ban đầu mà tín hiệu không bị suy giảm trong playback.

Để dễ hình dung, khi nén tài liệu dưới dạng ZIP, nếu để ý bạn sẽ thấy kích cỡ của tệp tin bị giảm đi. Khi giải nén, những tài liệu gốc được tạo lại và không có gì thay đổi.

Nguyên lý hoạt động của nén không mất dữ liệu

Nén không mất dữ liệu (lossless compression) sẽ loại bỏ dữ liệu một các thông minh cho phép tái tạo lại bản gốc. Điều này được thực hiện bằng cách xác định các mẫu và biểu diễn dữ liệu theo một cách ngắn gọn hơn.

Ví dụ với dữ liệu đầu vào có dạng: 1100011110000000, bộ mã hóa lossless có thể loại bỏ tất cả các bit 0 và thay thế chúng bằng một ký tự chiếm ít dung lượng hơn. Kết quả cho ra: 11___1111_______

Khi bộ giải mã nhận được đoạn bit trên nó sẽ thay thế lại các ký tự kia bằng bit 0 để tái tạo dữ liệu gốc.

Định dạng âm thanh nén mất dữ liệu

Mã hóa mất dữ liệu hay nén mất dữ liệu sử dụng phân tích tâm lý. Thuật toán phát sẽ phát hiện ra những nội dung không nghe được (âm thanh không nghe được bởi âm thanh khác). Sau đó loại bỏ những nội dung này.

Ưu điểm là kích cỡ tệp tin có thể được giảm đi đáng kể, có khả năng lên tới 1/10 tệp gốc. Tuy nhiên, không có cách nào để nhận lại dữ liệu đã mất và khôi phục tệp tin về định dạng không nén ban đầu.

Chính điều này làm ảnh hưởng tới chất lượng của bài hát. Dấu hiệu để nhận biết chất lượng âm thanh phát trực tuyến đó là tốc độ bit (bitrate), đơn vị là kbps và được tính bằng công thức: bitrate = tốc độ lấy x độ sâu bit x số lượng kênh.

Tốc độ bit càng thấp thì dữ liệu càng bị mất nhiều. Chất lượng âm thanh cũng vì thế mà giảm xuống.

Các định dạng âm thanh phổ biến

WAV

• Kiểu nén: Không nén
• Extension: .wav

WAV là viết tắt của Waveform Audio. Các tệp tin có định dạng này có đuôi “.wav”. Định dạng âm thanh này đước phát triển bởi IBM và Microsoft. Đây cũng được biết đến là một trong những kiểu tệp âm thanh đầu tiên dành cho PC.

WAV hỗ trợ tốc độ lấy mẫu lên đến 192kHz, độ sâu bit lên tới 32 bit. Đây là định dạng HD mà không cần thêm bất kỳ quá trình xử lý hoặc mã hóa nào.

Do có tuổi đời khá lâu (ra mắt năm 1991), WAV tương thích với hầu hết các thiết bị có thể phát nhạc, phần mềm chơi nhạc.

Nhược điểm duy nhất đối với tất cả các tệp tin thuộc định dạng không nén đó là kích cỡ lớn.

Vì thế chúng chiếm rất nhiều bộ nhớ. Hệ quả dẫn đến việc download/upload các tệp này trên internet cũng lâu hơn và tốn băng thông.

Ưu điểm

• Chất lượng âm thanh cao.
• Bản sao giống với bản gốc.

Nhược điểm

• Kích cỡ lớn.
• Tốn nhiều băng thông để truyền trên internet/ Bluetooth.

AIFF

• Kiểu nén: Không nén
• Extension: .aif

AIFF là viết tắt của Audio Interchange File Format. Vào khoảng năm 1988, Apple đã phát triển định dạng này cho những sản phẩm của hãng cùng thời điểm chiếc iMac đầu tiên ra mắt.

Định dạng này rất giống với WAV. Cùng thuộc nhóm không nén, hỗ trợ tốc độ lấy mẫu, độ sâu bit và số kênh giống nhau. AIFF cũng là một định dạng HD. Kích thước tệp cũng khá giống nhau.

Xét về chất lượng âm thanh thì WAV và AIFF đều cho chất lượng giống nhau.

Ban đầu AIFF chỉ dành cho máy tính Mac. Tuy nhiên ngày nay hệ điều hành Windows cũng hỗ trợ định dạng này.

Ưu điểm

• Bản sao giống với bản gốc.
• Chất lượng âm thanh cao.
• Hỗ trợ các thẻ metadata để lưu trữ thêm dữ liệu như album title.

Nhược điểm

• Kích cỡ lớn.
• Tốn nhiều băng thông để truyền trên internet/ Bluetooth.

ALAC

• Kiểu nén: Nén không mất dữ liệu
• Extension: .m4a, .caf

ALAC là viết tắt của Apple Lossless Audio Codec. Đúng như tên gọi, đây cũng là định dạng âm thanh được phát triển bởi Apple và sử dụng nén không mất dữ liệu.

Không giống như hầu hết các định dạng được đề cập đến trong bài viết, extension của ALAC không liên quan gì đến tên của nó. Các tệp âm thanh ALAC có đuôi “.m4a”.

Các tệp tin ALAC khi được nén sẽ có kích thước bằng khoảng 60% kích thước ban đầu. Khi playback, chúng không được nén và có âm thanh giống hệt với bản gốc.

Định dạng ALAC được hỗ trợ bởi rất nhiều trình phát nhạc trên cả Mac và Windows.

Các tệp ALAC có thể được upload lên các dich vụ âm nhạc như Tidal và Google Play Music. Tuy nhiên, khi phát trực tuyến chúng sẽ bị convert sang MP3. Đối với Google Play Music, chúng sẽ có được chuyển sang định dạng MP3 với tốc độ bit 320kbps trong suốt quá trình phát trực tuyến.

Mặc dù các tệp tin lossless tốn nhiều băng thông hơn khi phát trực tuyến. Tuy nhiên khi so với các tệp tin mất dữ liệu thì ưu điểm mà chúng mang lại là không ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh.

Ưu điểm

• Kích cỡ nhỏ hơn các tệp không nén.
• Chất lượng âm thanh có thể ngang với các tệp không nén.

Nhược điểm

• Ít ứng dụng điện thoại hỗ trợ.

FLAC

• Kiểu nén: Nén không mất dữ liệu
• Extension: .flac

FLAC là viết tắt của Free Lossless Audio Codec. Cũng giống như định dạng OGG, đây là mã nguồn mở. Hầu hết những đặc điểm của ALAC và FLAC đều tương tự, chỉ khác extention “.flac”.

Khi so sánh với ALAC, các tệp FLAC có khả năng được phát trực tuyến và giải mã nhanh hơn.

Quá trình nén các tệp tin FLAC có 9 mức độ khác nhau, được đánh số từ 0 tới 8. Mức độ càng cao, tỉ lệ nén càng lớn nhưng tốc độ mã hóa lại chậm đi. Tuy nhiên, tốc độ giải mã ở các mức độ lại khá giống nhau.

Nhược điểm duy nhất của định dạng FLAC nó không hỗ trợ trên các thiết bị của Apple mặc dù ALAC và FLAC rất giống nhau.

FLAC được sử dụng bởi Amazon cho dịch vụ phát trực tuyến HD của họ. Mặc dù không thể kết luận rằng FLAC là định dạng âm thanh nén không mất dữ liệu tốt nhất nhưng nó lại rất được các audiophiles ưa chuộng

Ưu điểm

• Kích cỡ nhỏ hơn so với tệp tin không nén.
• Chất lượng âm thanh có thể so với tệp tin không nén.
• Mã nguồn mở.

Nhược điểm

• Không hỗ trợ Apple Music/iTunes.

MP3

• Kiểu nén: Nén mất dữ liệu
• Extension: .mp3

MP3 là viết tắt của MPEG-1 Audio Layer 3 là một trong những định dạng nén mất dữ liệu phổ biến nhất hiện nay. Được giới thiệu vào năm 1993, nó nhanh chóng trở nên phổ biến trong thế giới âm thanh.

Kích cỡ của các tệp MP3 nhỏ giúp phân phối trên mạng internet nhanh cũng như tốn rất ít băng thông.

Tất cả các tệp MP3 gốc đều ở định dạng không nén như WAV hoặc AIFF. Chúng được xử lý vào tạo ra nhờ vào một bộ mã hóa. Tốc độ bit trong bộ mã hóa này quyết định độ phân giải và chất lượng âm thanh chúng ta nghe được.

320kbps là tốc độ tối đa mà tệp MP3 có thể đạt được. Trừ khi bạn sử dụng thiết bị phát nhạc chất lượng cao, sẽ rất khó để thấy sự khác biệt giữa tệp có bitrate này với âm thanh đĩa CD.

Thông thường người dùng phải trả phí cho các dịch vụ phát trực tuyến nếu muốn nghe nhạc 320kbps.

Ưu điểm chính của định dạng MP3 đó là kích cỡ nhỏ, tương thích với nhiều trình phát nhạc và nền tảng, chất lượng âm thanh cao.

Ưu điểm

• Kích cỡ nhỏ.
• Tương thích cao.
• Tốn ít băng thông khi phân phối trên internet/ Bluetooth.

Nhược điểm

• Khi sử dụng thiết bị phát âm thanh chất lượng cao có thể thấy rõ được chất lượng kém của MP3.

AAC

• Kiểu nén: Nén mất dữ liệu
• Extension: .m4a, .m4b, .m4p, .m4v, .m4r, .3gp, .mp4, .aac

AAC là viết tắt của Advanced Audio Coding. Nó xuất hiện lần tiên vào năm 1997 và được phát triển bởi Bell, Fraunhofer, Dolby, Sony, Nokia, LG Electronics, NEC, NTT Docomo và Panasonic để trở thành định dạng kế nhiệm cho MP3.

Giống với MP3, AAC cũng là định dạng nén mất dữ liệu. Khi mã hóa sử dụng cùng một tốc độ bit, AAC có thể cho âm thanh tốt hơn MP3. Sự khác biệt về chất lượng giữa 2 định dạng này sẽ thấy rõ ở bitrate thấp (< 128kbps).

AAC bắt đầu trở nên phổ biến hơn trong thời kỳ phát triển của iPods và iTunes.

Một vài cải tiến của AAC so với MP3:

• Tốc độ lấy mẫu: AAC có thể đạt tốc độ bit lên tới 96kHz trong khi MP3 chỉ là 48kHz.
• Dải tần số: ACC có tần số lấy mẫu trong khoảng 8kHz – 96kHz trong khi MP3 là 16kHz – 48kHz.
• Hiệu quả nén: AAC sử dụng thuật toán MDCT cho hiệu quả nén tốt hơn MP3.

AAC được các nền tảng giải trí trực tuyến như Spotify, iTunes, YouTube và Tidal sử dụng. Ngoài ra nó cũng hỗ trợ trên các thiết bị Android, iOS. Giống như MP3, tốc độ bit tối đa của AAC là 320kbps.

Ưu điểm

• Kích cỡ nhỏ.
• Tương thích cao.
• Tốn ít băng thông khi phân phối trên internet/ Bluetooth.
• Cải thiện hiệu năng mã hóa.

Nhược điểm

• Không phải là HD.

WMA

• Kiểu nén: Nén mất dữ liệu
• Extension: .wma

WMA là viết tắt của Windows Media Audio. Giống như AAC, Microsoft đã cố gắng và đã thành công trong việc cải thiện chất lượng MP3, cho âm thanh tốt hơn ở cùng một bitrate.

Tuy nhiên, độ phổ biến của định dạng này lại không như MP3 và AAC. Vì thế tính tương thích của WMA cũng không cao.

Ưu điểm

• Kích cỡ nhỏ.
• Cải thiện hiệu năng mã hóa.

Nhược điểm

• Không phải là HD.
• Chỉ hỗ trợ trên nền tảng Windows.

OGG

• Kiểu nén: Nén mất dữ liệu
• Extension: .ogg

OGG hay OGG Vorbis cũng là một phiên bản cải tiến của MP3.

Đây là định dạng âm thanh phổ biến trong phát trực tuyến. Tuy nhiên do là mã nguồn mở cho nên nó có quá trình phát triển và độ phổ biến không như AAC và MP3.

Nền tảng phát nhạc trực tuyến nổi tiếng Spotify sử dụng OGG là định dạng âm thanh mặc định.

Các tệp OGG thường có kích cỡ rất nhỏ. Nhưng do nó không được hỗ trợ rộng rãi nên người dùng sẽ chọn MP3.

Ưu điểm

• Kích cỡ cực nhỏ.
• Mã nguồn mở.
• Tốn ít băng thông khi phân phối trên internet/ Bluetooth.

Nhược điểm

• Không phải là HD.
• Tương thích kém.

Định dạng âm thanh nào là tốt nhất?

Tất cả các định dạng âm thanh đều có ưu nhược điểm riêng. Vì thế nó còn tùy thuộc vào trình phát nhạc bạn đang dùng, kích cỡ, độ phân giải (HD hay không).

Chọn định dạng không nén (uncompressed) nếu bạn là người mix âm thanh gốc. Làm việc với định dạng âm thanh không nén như WAV và AIFF cũng giống như làm việc trên bản sao gốc có đầy đủ thông tin mà bạn cần.

Chọn định dạng nén không mất dữ liệu (lossless) nếu bạn là một audiophile và muốn lưu các bản nhạc trên máy tính hoặc máy nghe nhạc.

Chọn định dạng nén mất dữ liệu (lossy) nếu bạn không quá quan trọng trải nghiệm nghe của mình và bị hạn chế bộ nhớ.