位元率

電信計算領域,位元率(Bit rate,變數Rbit)是單位時間內傳輸送或處理的位元的數量。位元率經常在電信領域用作連線速度、傳輸速度、通道容量、最大吞吐量和數字頻寬容量的同義詞。寬容量的同義詞。

在數字多媒體領域,位元率是單位時間播放連續的媒體如壓縮後的音頻或視頻的位元數量。在這個意義上講,它相當於術語數字頻寬消耗量,或吞吐量。

基本介紹

  • 中文名稱:位元率
  • 外文名稱:Bit rate
  • 類型:資料傳輸 度量衡
  • 屬於:資料傳輸 度量衡
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位元率

位元率規定使用“位元每秒”(bit/s 或 bps)為單位,經常和國際單位制詞頭關聯在一起,如“千”(kbit/s或kbps),“兆”(Mbit/s或Mbps),“吉”(Gbit/s或Gbps) 和“太”(Tbit/s或Tbps)。
雖然經常作為"速度"的參考,位元率並不測量"距離"/時間而是"質量"/時間,所以應該把它和傳播速度區分開來,傳播速度依賴於傳輸的介質並且有通常的物理意義。
毛位元率或粗位元率是每秒物理傳送的總數量,包括了有效的數據和協定頭。而淨位元率或有效位元率是在物理層上的一個參考點來測量的,不包括底層的協定頭,比如冗餘的通道編碼(前向錯誤糾正)。

用法說明

正式的"位元每秒"的縮寫是"bit/s"(不是"bits/s")。在一些非正式文章,經常使用"b/s"或"bps"縮寫。在更不正式的地方,通常省略了"每秒",簡單地套用為"一個128 千位元音頻流"或"一個100兆位元網路"。
"位元率"有時可以與"波特率"交換使用,只有在一個數據傳輸系統的每一個調製轉變剛好承載一個位元的時候正確。類似的,國際單位制詞頭中的頻率的單位赫茲,如果有時候不從上下文看不是很確切,如每一個周期承載的位元數量。
大的位元率,使用國際單位制詞頭:
1,000 bit/s = 1 kbit/s (一千位元 或 一千位元每秒)
1,000,000 bit/s = 1 Mbit/s (一兆位元 或 一兆位元每秒)
1,000,000,000 bit/s = 1 Gbit/s (一吉位元 或 一吉位元每秒)
當描述位元率的時候,二進位乘數詞頭幾乎從來不使用而基本使用國際單位制詞頭作為標準,十進位含義,不是舊的計算機初始的二進位含義。二進位更多得套用於單位位元組/秒(byte/s),而不是電信相關的典型用法。有時在一些特殊的上下文中有必要尋找單位的定義。

過程

從傳輸速度的發展看來,摩爾定律不僅套用在電晶體的密度,同樣可以用在傳輸速度:位元率大概每18個月提高一倍。
套用位元率提高:
year WAN LAN WLAN
2005 16 M 1 G 100 M
2000 2 M 100 M 10 M
1995 128 k 10 M 1 M
1990 19 k 1 M
1985 1 k
1970 ?
提議標準和第一個設備:
WAN LAN WLAN
1972年: Acoustic_coupler 300 波特
1985年: 1200波特
1990年: increasing Modem speed: 2400 / 4800 / 9600 / 19200 bit/s
1995年: v.34 modems with 28.8 kbit/s, v.90 modems with 56 kbit/s
1996年: ISDN with two 64 kbit/s channels
1998年: ADSL from 128 kbit/s to 8 Mbit/s, ADSL2 up to 12 Mbit/s, ADSL2+ up to 24 Mbit/s
1972年: IEEE_802.3 802.3 Ethernet 2.94 Mbit/s
1985年: 10b2 10 Mbit/s coax thinwire
1990年: 10bT 10 Mbit/s
1995年: 100bT 100 Mbit/s
1999年: 1000bT (Gigabit) 1 Gbit/s
2003年: 10GBASE 10 Gbit/s
1999年: 802.11b 11 Mbit/s
2003年: 802.11g 54 Mbit/s
2005年: 108 Mbit/s
2007年: 802.11n 540 Mbit/s

多媒體的位元率

在數字多媒體領域,位元率代表了信息的數量,更詳細地說,存儲了一個記錄的每單位時間。位元率和以下幾個因素相關:
原始物質也許取樣在不同的頻率里
取樣可能使用了不同數量的位元
數據可能按照不同的方式編碼
信息可能用不同的演算法或不同的程度進行數字壓縮
通常,以上因素的選擇的目的是在位元率的最小化和播放介質時最最佳化之間達到理想的平衡。
如果有損數據壓縮套用在音頻或虛擬數據,不同於原始的信號被引入,如果壓縮是進行了,或有損數據被解壓或還原,顯而易見形成壓縮失真。這些是否影響到質量,如果是程度依賴於壓縮的方式,編碼的力度,輸入數據的特性,聽眾的感覺,聽眾對失真的熟悉和視聽環境。
專家和高保真音響愛好者可能在很多情況下可以察覺失真,而普通的聽眾不會。
這一章的位元率大體上指普通聽眾在典型的視聽環境,使用最有效的壓縮,而與參考標準相比不感到明顯的噪音的最小值。

音頻 (MP3)

32 kbit/s - MW (AM) 質量
96 kbit/s - FM 質量
128 - 160 kbit/s –相當好的質量,有時有明顯差別
192 kbit/s - 優良質量,偶爾有差別
224 - 320 kbit/s - 高質量,幾乎不損失質量

其它音頻

4 kbit/s - 能聽到語音的最低要求(使用特殊要求 語音編碼)
8 kbit/s - 電話 質量(使用語音編碼)
500 kbit/s–1 Mbit/s -無損音頻,格式為FLAC, WavPack或Monkey's Audio
1411 kbit/s - 脈衝編碼調製 (PCM) 聲音格式為光碟(CD)的數字音頻

視頻(MPEG2)

16 kbit/s - 可視電話 質量(使用者可以接受的"說話的頭"照片的最低要求)
128 – 384 kbit/s - 商業導向的 視頻會議系統質量
1 Mbit/s - VHS 質量
5 Mbit/s - DVD 質量
15 Mbit/s - 高清晰度電視(HDTV) 質量

說明

由於技術原因(硬體/軟體協定,管理費用,編碼方案等),實際位元率在一些參考設備上明顯高於上面的表格。比如:
電話電路使用µlaw或者A-law 壓縮擴展 (脈衝編碼調製) - 64 kbit/s
CDs 使用 CDDA 格式- 1.4 Mbit/s

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