Lossless và các định dạng Lossless :
  

Lossless Compression (Nén không mất dữ liệu)


Trong công việc hàng ngày với máy tính, hẳn không ít lần bạn đã nén 1 file tài liệu gửi cho đồng nghiệp. Có thể bạn đã sử dụng Zip hoặc Rar làm định dạng nén.

File tài liệu đc bạn nén sau khi qua Zip hoac Rar sẽ trở nên nhỏ hơn rất nhiều nhưng khi người nhận nhận đc file, họ sẽ giải nén và có được file tài liệu gốc mà bạn đã tạo. Vậy Zip va Rar đã làm gì ? Nói đơn giản, đó là những thuật toán nhằm tìm ra những quy luật lặp của dữ liệu từ đó tìm 1 cách hiển thị khác tối ưu hơn, tốn ít dữ liệu hơn. (ví dụ ta có chuỗi: aaaaa bbbbbbb aaa 11111 , bạn thấy rằng cách diễn giải tốt hơn nhiều mà tốn ít chữ hơn là ax5 bx7 ax3 1x5). Đấy là 1 ví dụ rất đơn giản để bạn hiểu, còn thì nó phức tạp hơn rất nhiều . Như vậy khi người nhận nhận file và giải nén, Zip và Rar đóng nhiệm vụ sử dụng những chuỗi dữ liệu nén đấy tập hợp và tạo lại file gốc ban đầu.

Đó cũng là mục đích của định dạng âm thanh nén không mất dữ liệu (lossess). Với cấu trúc trên của zip hoặc rar thì bạn có thể thấy rõ rằng đ/v lossless audio, nó lấy đầu vào là âm thanh gốc của CD, cố gắng tìm ra những quy luật âm thanh và nén nó lại. Việc nén lại này là không cao vì dữ liệu âm thanh rất đa dạng và sử dụng nhiều dữ liệu. Hiện tại mức độ nén cao nhất có thể của kĩ thuật nén không mất dữ liệu là bằng khoảng 1/3 dung lượng gốc của âm thanh gốc , thường sẽ là 1/2 . Do đó mỗi album lossless sẽ có dung lượng khoảng 200 đến 300 Mb.

Khi giải nén hoặc khi nghe lossless điều chắc chắn ta đạt được đó chính là tín hiệu gốc của âm thanh CD (44.1Khz, 16bit, 1411Kbps) . Điều này là cứu nhân cho mọi người yêu âm nhạc luôn đòi hỏi âm thanh trung thực nhưng không có điều kiện có CD gốc hoặc muốn sử dụng máy tính làm nơi lưu trữ albums.



                          +) Các định dạng Lossless : FLAC, ALAC, APE

- FLAC: Free lossless audio codec :

 là một định dạng khá được ưa chuộng hiện nay và cũng có khá nhìu máy nghe nhạc hỗ trợ định dạng này, việc giải mã flac không phụ thuộc vào quá trình mã hóa, tức là mã hóa chậm nhưng giải mã vẫn khá nhanh, flac hiện nay có 9 level chia theo mức độ từ 0-8, và bitrate giao động trong khoảng 600- 1100 kbps, ở level càng cao thì thời gian mã hóa càng lâu để dung lượng giảm xuống.
Có lẽ các bạn sẽ nói dung lượng và bitrate giảm thì chất lượng sẽ giảm chứ. Không, nó như kiểu nén file với winrar, file nén nhỏ đi rất ít nhưng vấn phục hồi nguyên gốc của file ban đầu, flac cũng vậy, chúng ta vẫn khôi phục được về wav để ghi đĩa mà không mất đi dữ liệu như mp3.

- APE: Monkey's audio

 Đây cũng là định dạng lossless thông dụng, tuy nhiên nó chưa phổ biến trên các máy mp3 bằng flac vì một chip âm thanh giải mã mp3 là hiển nhiên và việc giải mã flac không phức tạp hơn mp3 bao nhiêu, vì thế chẳng ngại gì mà các nhà sản xuất ko apply flac vào chip âm thanh, với APE thì khó hơn, hiện nay các máy cowon và sansa có hỗ trợ APE.

- ALAC còn gọi là M4A: Apple lossless audio code

Định dạng này được sáng lập bởi apple, dành riêng cho các thiết bị của họ, sau này nó trở nên phổ biến hơn khi đc sử dụng trên các thiết bị của hãng khác, tuy nhiên vẫn không phổ biến như flac hay Ape

Chú ý :
    FLAC khác gì APE ? :
 Điều này cũng giống nhu bạn so sanh Zip với Rar ở chỗ thằng nào cũng lossless nhưng giải thuật và cty tạo nên là khác nhau, độ phức tạp của ape hơn flac .Hiện tại Flac đang thắng thế, maximum compression của Flac vào khoảng 1/2 file wave gốc. Nhưng lập lại lần nữa là chất lượng của nó là như nhau và bằng file gốc.

Còn vài định dạng không thông dụng và rất ít gặp nhưng ko đề cập đến, chỉ nói tới những định dạng chúng ta hay gặp trên mạng và hay dùng mà thôi
  
   Nếu Lossless (FLAC) hay vậy người ta đẻ CD ra làm gì?

Trả lời: Nó nằm ở lịch sử. CD phát minh vào đầu thập kỷ 80 khi đó người ta phải tính đến chuyện làm sao có thể phổ biến đại trà nó và các thiết bị playback (decode) phải đủ rẻ để có thể bán được. Chính vì vậy họ không có cả khái niệm buffer hay bất cứ algorithm nào về compress, chỉ cần 1 con DAC (Digital to Analog Converter) bạn đã có thể play được dĩa CD.

Ngày nay hầu như cái player nào cũng có 1 con chip hoặc HW decoder. Và nếu bạn biết FLAC decoder chỉ có độ phức tạp vào khoảng 2 lần MP3 chuyện apply FLAC vào chip là cực kỳ dễ dàng. Tuy nhiên thời hiện đại nó lại nảy ra 1 vấn đề chính: BẢN QUYỀN. Vì là lossless codec nên người nhận được nó hoàn toàn có thể tái tạo thành CD gốc và gây thiệt hại cho người sản xuất. Chính vì vậy các đại gia cố gắng nhét DRM vào trong để có thể quản lý được (như WMA hay AAC) nhưng nó lại không thông dụng bằng FLAC còn các nhà sản xuất thì lại bị ép không support các định dạng không có DRM bảo vệ. Và vì thế nó chỉ có thể tồn tại trong các thiệt bị cho dân audiophile.

 Hầu hết mọi người đều ko phân biệt được 2 cái này nếu chỉ dùng tai , vì:
1. Play cd: đọc cd - đưa pcm data vào dac - analog to speaker

2. Play flac: đọc file flac - decode flac thành pcm - đưa pcm vào dac - analog to speaker

2 phần sau giống y nhau, và decode flac sang pcm là lossless và bảo đảm y như bản gốc

Chú ý : 1 file Lossless chuẩn nhất được phát hành bởi nhà sản xuất từ bản thu gốc. Các file lossless đang được chia sẽ rộng rãi hiện nay trên mạng cộng đồng miễn phí thường do cá nhân rip từ CD ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố (đầu đọc chất lượng kém, máy vi tính chất lượng không cao) nên chất lượng thường không bằng CD.