Codec là gì? Quan trọng như thế nào? Máy tính cần sử dụng bao nhiêu loại codec?

Thuật ngữ “codec” được sử dụng rất phổ biến, đặc biệt khi áp dụng để mô tả các định dạng âm thanh và video, cũng như các kỹ thuật nén để làm cho các tệp trở nên nhỏ gọn hơn. Tuy nhiên, thuật ngữ này có ý nghĩa gì và nguồn gốc của nó như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về phần mềm hỗ trợ này qua chia sẻ dưới đây.

Codec là gì?

Thuật ngữ “codec” là thuật ngữ dùng để chỉ phần mềm có khả năng mã hóa và giải mã dữ liệu. Ví dụ, codec MP3 được dùng để tạo ra các tệp MP3 từ dữ liệu âm thanh. Phần mềm này giúp giảm dung lượng các tệp đa phương tiện như , âm thanh và hình ảnh để tiết kiệm không gian lưu trữ và hiệu quả khi truyền tải qua mạng internet. Cụ thể hơn, codec dùng để mã hóa dữ liệu trước khi gửi hoặc lưu trữ, và người dùng sau đó sử dụng phần mềm giải mã tương ứng. Thuật ngữ “codec” là kết hợp của “mã hóa” (encode) và “giải mã” (decode), cũng như “nén” (compression) và “giải nén” (decompression).

Codec chuyển đổi dữ liệu từ một định dạng, mã hóa nó sang định dạng khác và giải mã tại điểm cuối của phiên giao tiếp. Mỗi codec bao gồm một bộ mã hóa và một bộ giải mã. Bộ mã hóa giảm kích thước tệp phương tiện, trong khi bộ giải mã mở rộng chúng. Mỗi codec được thiết kế để xử lý mã hóa các loại phương tiện khác nhau như , âm thanh.

Mặc dù thuật ngữ codec là sự kết hợp của các từ bộ mã hóa và bộ giải mã, không phải phần mềm nào cũng có thể thực hiện cả hai tác vụ. Ví dụ, có bộ mã hóa LAME MP3 và bộ mã hóa DivX.

Tầm quan trọng của Codec

Codec đóng vai trò then chốt trong các phương tiện kỹ thuật số vì nhiều lý do khác nhau.

Truyền dữ liệu hiệu quả hơn

Các tập tin và âm nhạc thường có kích thước lớn, gặp khó khăn khi truyền qua Internet. Để giải quyết vấn đề này, codec nén tệp phương tiện để tăng tốc quá trình tải xuống. Đây là một chức năng chính của codec trong trải nghiệm truyền thông kỹ thuật số.

Để giải quyết vấn đề này và tăng tốc quá trình tải xuống, codec được sử dụng để nén và mã hóa tín hiệu trước khi truyền. Quá trình này giúp giảm kích thước tệp phương tiện mà không ảnh hưởng đến chất lượng. Sau đó, tệp nén sẽ được gửi qua Internet, chiếm ít băng thông hơn và do đó truyền với tốc độ nhanh hơn.

Nếu các tệp phương tiện không được nén, việc truyền tải chúng qua internet sẽ khó khăn và tốn nhiều thời gian hơn rất nhiều. Điều này là do các tệp chưa nén có kích thước lớn hơn và yêu cầu nhiều tài nguyên hơn để truyền tải. Thực tế cho thấy, quá trình tải xuống có thể mất nhiều thời gian hơn ba đến năm lần so với hiện tại khi sử dụng codec. Bằng cách nén các tệp này, phần mềm giảm lượng dữ liệu cần thiết để truyền tải, từ đó tăng tốc quá trình chia sẻ và làm cho nó hiệu quả hơn.

Bảo toàn không gian lưu trữ.

Codec có một trong những chức năng chính là nén các tệp phương tiện, giúp tiết kiệm không gian lưu trữ. Nếu không có codec, các tệp phương tiện sẽ chiếm nhiều dung lượng lưu trữ hơn rất nhiều. Quá trình tải xuống sẽ chậm hơn đáng kể và các dịch vụ như thoại qua IP sẽ không thực hiện được. Một số loại tệp phương tiện, như , có thể rất lớn và sẽ chiếm nhiều dung lượng lưu trữ nếu không được nén.

Hãy tưởng tượng lượng dữ liệu cần thiết để lưu trữ các tệp phương tiện chưa nén:

• Một khung hình độ phân giải cao (1920×1080) với đủ màu (4 byte mỗi pixel) chiếm 8.294.400 byte.
• Với tốc độ thông thường là 30 khung hình/giây, mỗi giây của video HD sẽ chiếm 248.832.000 byte (~249 MB).
• Một phút của video HD sẽ cần 14,93 GB dung lượng lưu trữ.
• Một buổi họp dài 30 phút thông thường sẽ cần khoảng 447,9 GB dung lượng lưu trữ, và một bộ phim dài 2 giờ sẽ chiếm gần 1,79 TB (tương đương 1790 GB).

Việc giảm kích thước tệp này giúp tăng khả năng lưu trữ và chia sẻ các tệp phương tiện lớn hiệu quả hơn. Codec hỗ trợ người dùng lưu trữ nhiều tệp phương tiện hơn trên thiết bị của họ.

Codec hoạt động như thế nào?

Chức năng chính của các codec là chuyển đổi và đóng gói dữ liệu để truyền qua mạng. Cả codec âm thanh và video đều sử dụng thuật toán phần mềm hoạt động trên bộ xử lý tiêu chuẩn hoặc trên phần cứng được tối ưu hóa để đóng gói và giải mã dữ liệu. Hầu hết các điện thoại thông minh đều được trang bị phần cứng được tối ưu hóa để hỗ trợ các codec.

Các codec dựa vào thuật toán để chuyển đổi dữ liệu thành chuỗi byte. Quá trình chuyển đổi này giúp dễ dàng truyền dữ liệu qua mạng. Chuỗi byte sau đó được chuyển đổi trở lại thành âm thanh hoặc video tại điểm đích. Các tệp đa phương tiện thường chứa nhiều luồng dữ liệu khác nhau, và các codec giúp gói gọn các luồng này lại với nhau. Ví dụ, một tệp đa phương tiện có thể chứa cả âm thanh và video, và các luồng dữ liệu này được codec gói gọn lại với nhau.

Mức độ nén của codec tỷ lệ nghịch với tốc độ bit. Tức là, tốc độ bit càng cao thì mức độ nén càng ít. Do đó, việc nén ít hơn thường mang lại chất lượng cao hơn hoặc gần bằng với bản gốc. Có nhiều loại codec khác nhau, mỗi loại có đặc điểm riêng. Một số codec tạo ra các tệp nhỏ với chất lượng có thể chấp nhận được, nhưng khó chỉnh sửa hơn. Các codec khác tạo ra các tệp hiệu quả với chất lượng cao hơn nhưng chiếm nhiều dung lượng hơn.

Sự khác biệt giữa Codec và định dạng tập tin

Hai yếu tố chính này đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền phát: codec và định dạng vùng chứa. Mỗi yếu tố đều có vai trò riêng và cần thiết trong quá trình xử lý của chúng.

Codec chịu trách nhiệm mã hóa và giải mã dữ liệu kỹ thuật số. Nó nén dữ liệu thô thành kích thước quản lý dễ dàng hơn để truyền hoặc lưu trữ, và sau đó giải nén để phát lại hoặc chỉnh sửa. Quá trình nén và giải nén này quan trọng để hiệu quả trong việc truyền phát tập tin.

Ngược lại, định dạng vùng chứa là gói bọc hoặc bao bọc các tệp kỹ thuật số. Nó chứa tất cả siêu dữ liệu cần thiết của tệp, bao gồm các codec âm thanh, video và phụ đề chi tiết. Siêu dữ liệu này cung cấp thông tin về nội dung của tệp và cách phát lại tệp đó. Định dạng vùng chứa đảm bảo rằng các thành phần khác nhau của tệp đa phương tiện, chẳng hạn như âm thanh, video và phụ đề, được giữ cùng nhau và đồng bộ hóa trong quá trình phát lại.

Dưới đây là một số ví dụ về các định dạng bảo lưu phổ biến:

Phân loại chính của Codec

Codec là yếu tố cần thiết để xử lý các tệp phương tiện âm thanh. Nó có thể được phân loại thành lossy và lossless dựa trên khả năng nén hoặc giải nén dữ liệu.

• Codec lossy được thiết kế để tối đa hóa khả năng nén bằng cách giảm chất lượng của tệp. Quá trình này giảm thiểu băng thông cần thiết để truyền phương tiện. Codec lossy hoạt động bằng cách chỉ thu thập một phần dữ liệu được dự đoán là cần thiết. Nó tạo ra một bản sao gần giống với dữ liệu gốc. Kết quả là kích thước tệp có thể quản lý được và phù hợp để truyền qua Internet.
• Ngược lại, codec lossless sử dụng thuật toán nén dữ liệu mà không làm giảm chất lượng. Chúng giải nén các tệp mà không mất dữ liệu. Điều này giúp duy trì chất lượng ban đầu của tập tin. Codec lossless thu thập, truyền tải và giải mã toàn bộ thông tin âm thanh. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi băng thông cao hơn. Loại codec này đặc biệt hữu ích cho các tác vụ chỉnh sửa phim và âm thanh, nơi việc duy trì chất lượng gốc là rất quan trọng.

Hơn nữa, nén Lossy có thể được phân thành các kỹ thuật khác nhau. Được gọi là nén intraframe và interframe.

• Nén Intraframe hoạt động tương tự như nén ảnh tĩnh. Nó nén từng khung hình độc lập mà không phụ thuộc vào bất kỳ khung hình nào khác.
• Ngược lại, nén Interframe sử dụng phương pháp nén các tệp bằng cách xác định phần dư thừa giữa các khung. Phương pháp này giữ lại thông tin thay đổi giữa các khung.

Mặc dù nén Intraframe có tốc độ dữ liệu cao hơn so với nén Interframe, nhưng lại yêu cầu ít năng lượng tính toán để giải mã trong quá trình phát lại.

Audio codec và codec

Audio codec là một thiết bị hoặc chương trình nén dữ liệu để truyền và giải nén dữ liệu nhận được. Codec đảm nhận vai trò mã hóa và giải mã các tệp âm thanh RAW. Còn codec là phần mềm nén và giải nén kỹ thuật số. Nó chuyển đổi dữ liệu không nén sang định dạng nén, giúp tiết kiệm dung lượng ổ cứng của bạn.

Một số định dạng audio codec phổ biến trên máy tính

Dù cố gắng đạt chất lượng âm thanh tối ưu với trải nghiệm âm thanh sống động và trung thực, vẫn cần một lượng lưu trữ đáng kể. Các nhà phát triển web cũng quan tâm đến băng thông mạng cần thiết để truyền âm thanh. Toàn bộ quá trình mã hóa và giải mã dữ liệu âm thanh này được điều khiển bởi một thành phần quan trọng gọi là codec âm thanh, viết tắt là CODEr/DECoder.

Danh sách dưới đây liệt kê các codec đầu vào và đầu ra được sử dụng phổ biến nhất.

Một số định dạng Codec phổ biến trên máy tính

Trên Internet, bối cảnh kỹ thuật số có nhiều loại codec được sử dụng phổ biến nhất. Mỗi codec có tính năng và thông số kỹ thuật riêng, phù hợp với các loại tệp phương tiện cụ thể. Mỗi codec đi kèm với một số vùng chứa hoặc loại tệp nhất định tương thích. Các vùng chứa này đóng gói dữ liệu được mã hóa bởi codec, giúp cho việc lưu trữ và truyền tải dữ liệu hiệu quả. Khả năng tương thích giữa codec và vùng chứa rất quan trọng để đảm bảo phát lại thành công các tệp phương tiện.

Mỗi codec được liệt kê ở đây đều đi kèm với một liên kết dẫn đến phần chi tiết hơn bên dưới. Phần này cung cấp thông tin toàn diện về các khả năng và vấn đề tương thích mà người dùng cần biết.

Tóm lại