Wat is het verschil tussen lossy en lossless audio?
Als je naar digitale muziek luistert, zit het toch altijd goed met de kwaliteit? Nou, niet helemaal. Veel hangt namelijk af van het feit of de bestanden lossy of lossless verpakt zijn. Maar wat betekenen die termen eigenlijk?
In dit artikel duiken we in het onderwerp digitale audio en hoe die wordt verpakt. Meer specifiek hebben we het over twee termen die daarbij vaak aan te pas komen: lossy en lossless. Wat ze betekenen en wat het verschil is, dat leggen we uit.
Veel zaken kunnen geluidskwaliteit beïnvloeden. De apparatuur die je gebruikt, de ruimte waarin je luistert, hoe het is opgenomen en gemastered – zelfs je gezondheid heeft een impact. Als je verkouden bent, hoor je dikwijls geluid wat doffer dan anders. Een andere belangrijke factor is de kwaliteit van het bronmateriaal. Een versleten elpee klinkt bijvoorbeeld heel wat slechter dan een kakelverse vinylplaat.
Maar hoe zit het met digitale audio die je downloadt of streamt? Ook daarin heb je verschillen qua kwaliteit. Een oorzaak daarvan is hoe die digitale audio wordt ‘verpakt’. Dat kan op uiteenlopende manieren – en die zijn niet allemaal even vriendelijk voor jouw muziek.
Wat is digitale audio?
Als je het puur digitaal bekijkt, is muziek niet anders dan een foto of het document dat je gisteren opstelde in Word: het is een enorme verzamelen eentjes en nulletjes. Of laten we het data noemen. Maar het is toch iets complexer dan dat: een computer of smartphone moet muziekdata natuurlijk kunnen onderscheiden van beelddata.
Om die reden wordt elke soort data op een bepaalde manier verpakt. Zeg maar in een container gestopt met een opschrift over de inhoud en hoe alles intern is georganiseerd. Zo’n container is een stream (bijvoorbeeld van Spotify) of een muziekbestand (bijvoorbeeld een mp3'tje op je harde schijf). Dat zijn weliswaar twee verschillende dingen, maar voor deze uitleg kun je ze als hetzelfde beschouwen.
Als muziekliefhebber moet je je zelden bezighouden met de structuur van digitale audio. Dat is iets voor geluidstechnici of audiofielen die met gespecialiseerde hifi-apparatuur aan de slag gaan. Voor hen is het belangrijk om te weten wat het onderscheid is tussen PCM-audio (het merendeel van de digitale audio) en DSD (een alternatief afkomstig van Sony en ontwikkeld voor de gefaalde SACD-schijven).
Maak het kleiner
Een groot probleem met audiodata? Het is groot. Hetzelfde geldt (nog meer zelfs) voor fotodata of video. Dat is best lastig, want daardoor raken harde schijven snel vol en is er meer bandbreedte nodig om iets te streamen. Daarom wordt die audiodata verkleind of gecodeerd, zodat je eindigt met kleinere bestanden en lichtere streams. Aan het eind van de rit zal je computer of smartphone de verkleinde data weer omzetten of decoderen naar afspeelbare audio.
Dat verkleinen gebeurt met een compressiecodec of -algoritme. Het is een wiskundige bewerking die op audiodata wordt losgelaten. Er zijn zo verschillende algoritmen (zie verderop in dit artikel) die allemaal op hun eigen manier te werk gaan. Grofweg werken codecs wel op dezelfde manier. Ze zoeken bijvoorbeeld naar terugkerende elementen om die vereenvoudigd te beschrijven.
Stel dat er een seconde stilte is in een muziekbestand. Dan heb je bij ruwe audiodata een heel lange rij nullen, en ook dat is veel data. Een algoritme zal dan op die plaats wiskundig aangeven dat er seconde lang een 0 nodig is, wat veel korter is (lees: minder data vereist). Dat is uiteraard heel simplistisch gesteld; in realiteit zijn deze compressiealgoritmen enorm complex en vertrouwen ze op geavanceerde wiskundige functies. Gelukkig heb je daar als muziekliefhebber geen last van – alles gebeurt achter de schermen.
Lossless en lossy staan los van hi-res audio. Audio in een hogere resolutie verwijst naar een hogere kwaliteit waarin het werd opgenomen en verpakt. Met ‘hoger’ wordt hier beter dan cd-kwaliteit (44,1 kHz/16-bit) bedoeld, zoals 96 kHz/24-bit audio. Je vindt hi-res audio bij bepaalde downloadwinkels. Het wordt dan lossless verpakt als FLAC- of ALAC-bestand. Lossy hi-res kan in theorie ook, maar aangezien hi-res audio mikt op kritische luisteraars, wordt dat nooit aangeboden.
Wegknippen of behouden?
Er zijn verschillende manieren om audio te comprimeren. Daarom zijn er verschillende muziekcodecs en -formaten. Mp3 is een bekend formaat, maar je hebt ook AAC, FLAC, Apple Lossless en nog vele anderen. Elk formaat past een eigen techniek toe, maar je kunt de verschillende methodes wel in twee groepen onderverdelen: sommige formaten zijn lossy, anderen zijn lossless.
Die twee termen verklappen in feite meteen waar het om draait. Lossless (oftewel zonder verlies) verkleint audiodata zonder iets te vernietigen. Voorbeelden van lossless-formaten zijn FLAC en ALAC. Het eindresultaat als het wordt afgespeeld is identiek aan het bronmateriaal. Het nadeel is wel dat je zulke audiodata niet enorm kunt verkleinen. Zeven à acht keer kleiner is zo'n beetje het maximale.
Vroeger voldeed dat niet. Lossless bestanden namen nog steeds te veel plaats in op schijven en qua bandbreedte konden mobiele netwerken ook niet volgen. Daarom werden lossy algoritmen ontwikkeld. Deze codecs verkleinen de bestanden door audiodata weg te gooien. Als je ze afspeelt, hoor je iets dat minder goed klinkt (want minder data bevat) dan het origineel.
Slim weggooien
Dat weggooien klinkt heel destructief, maar wetenschappers probeerden wel slim te werk te gaan. De lossy-methodes vertrouwden onder meer op inzichten op hoe wij als mens horen. Wij zijn bijvoorbeeld heel alert op stemmen, maar minder op heel lage en heel hoge tonen. Zo’n lossy-algoritme zal daarom niets weggooien van de frequenties waarin stemmen voorkomen, maar wel hier en daar zaken die de meesten toch niet zouden horen. Toch zijn er mensen die claimen het verschil tussen lossy en lossless audio te kunnen waarnemen.
Inmiddels is er technisch eigenlijk geen reden meer om over het netwerk of internet nog met lossy-algoritmes te werken. Toch gebruiken diensten als Spotify en Apple Music ze nog. Dat heeft vooral met het financiële plaatje te maken. Die diensten betalen namelijk telkens als iemand een liedje streamt voor de gebruikte bandbreedte. Het is een microsom, maar het verschil tussen hetzelfde liedje in mp3-formaat en FLAC-formaat tikt wel aan als het gaat om miljoenen streams.
Er zijn trouwens wel diensten die lossless audio aanbieden. Deezer, Tidal en Qobuz bijvoorbeeld, maar ook Apple Music doet het als je daarom vraagt. Er circuleren al langer berichten dat Spotify een lossless-abonnement gaat aanbieden, mogelijk onder de noemer ‘Hi-Fi’.
En bluetooth dan?
Lossy-codecs spelen wel een belangrijke rol bij het streamen over bluetooth. De draadloze verbinding tussen je smartphone en hoofdtelefoon heeft een beperkte bandbreedte. Lossless audio hierover sturen gaat niet. Daarom wordt in je telefoon de audio gecomprimeerd met een lossy-codec, zoals AAC of aptX. Er is wel sprake van een nieuwe codec (aptX Lossless) die cd-kwaliteit belooft zonder iets weg te gooien.
Dat is meteen een van de grote verschillen tussen draadloze wifi-speakers en bluetooth-speakers: bij de eerste is lossless audio vaak mogelijk, bij de tweede bijna zeker niet.
