ไฟล์เพลง MP3 บีบอัดเสียงให้เล็กลงได้อย่างไร

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

แผ่นซีดีเพลงหนึ่งแผ่นอาจมีเพลงอยู่สิบกว่าถึงยี่สิบเพลง แต่เครื่องเล่นเพลงขนาดพกพาในเวลาต่อมากลับเก็บเพลงได้หลายร้อยเพลงในเครื่องเดียว ความเปลี่ยนแปลงส่วนหนึ่งมาจากวิธีจัดเก็บเสียงดิจิทัลที่ใช้พื้นที่น้อยลง

หนึ่งในรูปแบบที่คนคุ้นเคยคือ MP3 ซึ่งช่วยให้ส่งเพลงผ่านอินเทอร์เน็ตและเก็บเพลงไว้ฟังระหว่างเดินทางได้สะดวกขึ้น แล้วไฟล์ที่เล็กลงยังเก็บเสียงเพลงไว้ได้อย่างไร?

MP3 สามารถทำให้ข้อมูลเสียงเหลือราวหนึ่งในสิบของเสียงต้นฉบับแบบไม่บีบอัดได้ แต่ตัวเลขนี้เป็นเพียงตัวอย่าง ไม่ใช่อัตราตายตัว ขนาดจริงขึ้นอยู่กับการตั้งค่าคุณภาพและรูปแบบของต้นฉบับที่นำมาเปรียบเทียบ

เพลงเดียวกัน ขนาดต่างกันแค่ไหน

เสียงบนซีดีเพลงทั่วไปเป็นเสียงสเตอริโอที่ใช้อัตราข้อมูลประมาณ 1,411 กิโลบิตต่อวินาที หรือ kbps หากนำเสียงความยาวเท่ากันมาเข้ารหัสเป็น MP3 ที่ 128 kbps จะใช้ข้อมูลประมาณ 9% ของต้นฉบับ หรือเล็กลงราว 11 เท่า

ยกตัวอย่างเพลงยาว 4 นาที เสียงแบบซีดีที่ไม่บีบอัดใช้พื้นที่ราว 42 เมกะไบต์ ส่วน MP3 ที่ 128 kbps ใช้ราว 3.8 เมกะไบต์ ตัวเลขนี้คิดจากอัตราข้อมูลโดยประมาณและยังไม่รวมข้อมูลประกอบไฟล์ เช่น ชื่อเพลงหรือภาพปก

ถ้าเลือก MP3 ที่ 320 kbps เพลงเดียวกันจะใช้พื้นที่ราว 9.6 เมกะไบต์ ไฟล์จึงใหญ่กว่าแบบ 128 kbps แต่ยังเล็กกว่าเสียงซีดีที่ไม่บีบอัด เห็นได้ว่าคำว่า «เหลือหนึ่งในสิบ» ใช้อธิบายบางการตั้งค่าได้ดี แต่ใช้กับ MP3 ทุกไฟล์ไม่ได้

ตัดข้อมูลแบบไหนถึงยังฟังเป็นเพลงได้

MP3 ใช้หลักเกี่ยวกับการได้ยินของมนุษย์มาช่วยเข้ารหัสเสียง ตัวอย่างหนึ่งคือเสียงเบาบางชนิดอาจถูกเสียงอื่นที่ดังกว่ากลบจนได้ยินยาก ระบบจึงลดความละเอียดหรือตัดข้อมูลเสียงบางส่วนที่คาดว่ามีผลต่อการฟังน้อย แล้วเก็บส่วนที่เหลือในรูปแบบที่ใช้ข้อมูลน้อยลง

วิธีนี้เรียกว่า การบีบอัดแบบสูญเสียข้อมูล หรือ lossy หมายความว่าข้อมูลที่ถูกตัดออกไปไม่สามารถสร้างกลับมาให้เหมือนต้นฉบับทุกประการได้ แม้แปลงไฟล์ MP3 กลับเป็น WAV หรือเลือกบิตเรตสูงกว่าเดิม ก็ไม่ได้ทำให้รายละเอียดที่หายไปกลับคืนมา

ส่วนจะได้ยินความต่างชัดแค่ไหน ขึ้นอยู่กับเพลง โปรแกรมเข้ารหัส การตั้งค่า หูฟัง สภาพแวดล้อม และผู้ฟัง บิตเรตต่ำอาจทำให้ได้ยินเสียงเพี้ยนหรือรายละเอียดบางอย่างลดลง ขณะที่บิตเรตสูงมักใช้พื้นที่มากขึ้นและเก็บรายละเอียดได้ดีขึ้น

ทำไมไฟล์เล็กจึงเปลี่ยนการฟังเพลง

สถาบัน Fraunhofer IIS ในเยอรมนีมีส่วนสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยี MP3 ร่วมกับนักวิจัยและองค์กรอื่น ๆ การลดขนาดไฟล์ช่วยให้จัดเก็บและส่งข้อมูลเสียงได้ง่ายขึ้น โดยเฉพาะช่วงที่พื้นที่เก็บข้อมูลและความเร็วอินเทอร์เน็ตยังมีข้อจำกัดมากกว่าปัจจุบัน

เมื่อเพลงใช้พื้นที่ต่อเพลงน้อยลง คนฟังจึงพกคลังเพลงไว้ในอุปกรณ์ขนาดเล็กได้สะดวก ผู้สร้างและผู้จัดจำหน่ายก็มีทางเลือกในการส่งไฟล์เสียงผ่านเครือข่าย ส่วนคุณภาพที่ยอมรับได้ยังขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของแต่ละคน

สำหรับการฟังทั่วไป MP3 ที่ตั้งค่าดีอาจสะดวกและเพียงพอ หากต้องเก็บงานต้นฉบับหรือนำไปตัดต่อซ้ำ การเก็บไฟล์ต้นฉบับหรือไฟล์แบบไม่สูญเสียข้อมูล เช่น FLAC แยกไว้ด้วยจะช่วยรักษารายละเอียดเสียง ส่วน MP3 เหมาะเป็นไฟล์สำเนาที่หยิบไปใช้งานและแบ่งพื้นที่จัดเก็บได้ประหยัดกว่า