[Guide] Audio Format - Part II : Lossless Compression

Lossless Compression

Tabel 1 - Perbandingan antara uncompressed (WAV), Lossless (FLAC), dan Lossy (Mp3)
Sample #1 : Torn Between Scylla And Charybdisa by Trivium from Shogun
Sample #2 : Air on the G String (suite in D) by J.S. Bach


Sample Format Avg. Bitrate Size Percentage Spectrum Analyzer
Sample #1 WAV 1.411 kbps 68,92 MB 100% http://i329.photobucket.com/albums/l363/cliffflip/f21%20Guide/wav1.png
FLAC (Level 0) 1.142 kbps 55,78 MB 80% http://i329.photobucket.com/albums/l363/cliffflip/f21%20Guide/flac1.png
MP3 320 kbps 15,63 22% http://i329.photobucket.com/albums/l363/cliffflip/f21%20Guide/mp31.png
Sample #2 WAV 1.411 kbps 43,86 MB 100% http://i329.photobucket.com/albums/l363/cliffflip/f21%20Guide/wav2.png
FLAC (Level 0) 760 kbps 23,63 MB 53% http://i329.photobucket.com/albums/l363/cliffflip/f21%20Guide/flac2.png
MP3 320 kbps 9,95 MB 22% http://i329.photobucket.com/albums/l363/cliffflip/f21%20Guide/mp32.png

Pengertian Umum
Lossless compression adalah sebuah algoritma kompresi yg dapat merekonstruksi original data kedalam sebuah format tanpa disertai dengan pengurangan kualitas.
Proses lossless compression menghasilkan lossless format dengan tipikal persentase ukuran sekitar 55% - 65% dari original data atau uncompressed format (dihitung dengan rumus size lossless / size original * 100), namun pada prakteknya, angka ini bisa saja lebih tinggi atau bahkan lebih rendah (lihat Tabel 1).

Pertanyaan yg sering muncul adalah "Mengapa dengan kualitas sama, sebuah lossless format mempunyai size yg lebih kecil dibanding uncompressed "?
uncompressed audio yg disimpan di WAV atau AIFF bersifat 'constant bitrate' atau memiliki bitrate yg konstan, artinya pada durasi yg sama, size dari hasil recording tanpa data (silence) sama dengan size recording dengan data (audio / music). Sedangkan lossless mempunyai bitrate sesuai dari banyaknya data dan pengaturan encoder tertentu, bagian silence di sebuah audio misalnya, tidak menghasilkan data secara signifikan sehingga dapat mengefisiensikan space. Lalu lossless punya semua kelebihan uncompressed format? Tidak juga, faktanya dalam proses playback, decoder diharuskan me-decompress audio kembali menjadi PCM, dan ini memerlukan computing power lebih besar dibanding proses playback sebuah uncompressed audio.

Pada kompresi ini, bitrate tidak bisa diatur pada angka tertentu sebagaimana halnya lossy compression, melainkan tergantung pada banyak & kompleksnya data yg diterima. Contoh mudahnya, sebuah proses lossless compression untuk lagu dengan genre classical cenderung menghasilkan bitrate yg lebih rendah -dan jg ukuran file yg lebih kecil- dibanding genre 'berisik' seperti metal, yg memiliki data yg lebih kompleks. (lihat Tabel 1). Perbedaan bitrate antar format lossless juga bisa saja terjadi, ini dikarenakan persentase & mode kompresi yg juga berbeda antar format (lihat Tabel 3 dan pengertian Compression Level / Mode).


Contoh Format
Terdapat banyak format lossless saat ini, Apapun format yg dipilih tidak berpengaruh terhadap kualitas audio file.
berikut tabel komparasi antar format dari wiki.hydrogenaudio.org :


Tabel 2 - Teori Perbandingan

Compression Level / Mode.
Bagian 'Compression' pada Tabel 2 dihitung dari perbandingan lossless vs. uncompressed pada default compression level masing2 encoder. Pada beberapa encoder lossless seperti FLAC, APE atau WavPack terdapat level / mode kompresi yg dapat dipilih, ini dikenal dengan istilah level 0 s/d 8 pada FLAC, fast s/d insane di APE dan fast s/d extra high di WavPack. Semakin rendah level / mode yg dipilih, maka semakin cepat juga waktu yg dibutuhkan dalam proses encoding dan semakin besar pula bitrate & file size yg dihasilkan. Berlaku juga sebaliknya, semakin tinggi level yg dipilih, maka waktu encoding yg dibutuhkan semakin lama dan menghasilkan bitrate & file size yg lebih kecil. Lihat Tabel 3 untuk informasi dan contoh perbandingan antar level / mode kompresi.
 


Tabel 3 - Praktek Perbandingan
Sample : Everything's Magic by Angels & Airwaves from I-Empire.
 
Format Encoder Compression Mode Average Bitrate (kbps) Size (MB) Percentage (%) Encoding Time (Sec)
FLAC FLAC ref. LibFLAC 1.2.1 20070917 Level 0 1197 33,03 84 1
FLAC ref. LibFLAC 1.2.1 20070917 Level 5 1142 31,50 80 2
FLAC ref. LibFLAC 1.2.1 20070917 Level 8 1140 31,46 80 5
Apple Lossless Apple Lossless (ALAC) default 1149 31,74 81 3
WMA Lossless Windows Media Audio 9.2 default 1171 31,83 81 2
Monkey's Audio Monkey's Audio 3.99 Fast 1132 31,22 80 2
Monkey's Audio 3.99 Normal 1119 30,88 79 3
Monkey's Audio 3.99 Insane 1110 30,63 78 15
WavPack WavPack v4.60 Fast 1152 31,82 81 2
WavPack v4.60 Normal 1134 31,32 80 2
WavPack v4.60 Very High 1122 31,02 79 3
OptimFROG OptimFROG v4.6 Fast 1121 30,94 79 5
OptimFROG v4.6 Normal 1116 30,79 79 7
OptimFROG v4.6 Best 1107 30,54 78 67
Real Lossless Helix v6 Low 1151 31,70 81 6
Helix v6 Normal 1134 31,24 80 12
Helix v6 High 1136 31,29 80 16
Shorten Shorten v3.6.0 default 1191 32,87 84 1
True Audio TTAEnc v3.4 default 1133 31,28 80 2
Hybrid/Lossy

Beberapa format lossless seperti WavPack, OptimFROG dan MPEG-4 SLS mempunyai fitur unik yg disebut Hybrid/Lossy. Selain dapat menyimpan data hasil encoding pada satu file seperti format lainnya, format2 ini juga memiliki opsi untuk membuat 2 file, satu file playable yg berukuran kecil (bersifat lossy) dan satu file 'corrections' yg berukuran lebih besar (unplayable). Ketika kedua file disimpan dalam folder yg sama dan playable file diputar, maka kualitas yg didengar adalah lossless (berkat file 'corrections'). berlaku untuk sebaliknya, jika kedua file ditempatkan pada folder yg berbeda, maka kualitas playable file tersebut adalah lossy.

Fitur ini bisa jadi alternatif menarik daripada menyimpan 2 file dengan format berbeda untuk sebuah lagu / album, seperti contohnya 1 format FLAC (lossless) dan 1 format mp3 (lossy) untuk lagu yg sama.
Diantara 3 format yg sudah disebutkan, WavPack lebih populer karena overall features yg lebih baik daripada lainnya.


 

No comments

Powered by Blogger.