อ่าน 10 นาที
อัตราบิต
ในด้าน โทรคมนาคม และ การคำนวณ อัตราบิต ( bitrate หรือเป็นตัวแปร R ) คือจำนวน บิต ที่ส่งหรือประมวลผลต่อหน่วยเวลา [ 1 ]
อัตราบิต
| ชื่อ | เครื่องหมาย | หลายรายการ | |
|---|---|---|---|
| บิตต่อวินาที | บิต/วินาที | 1 | 1 |
| คำนำหน้าหน่วยเมตริก ( SI ) | |||
| กิโลบิตต่อวินาที | กิโลบิต/วินาที | 10 3 | 1000 1 |
| เมกะบิตต่อวินาที | เมกะบิต/วินาที | 10 6 | 1000 2 |
| กิกะบิตต่อวินาที | กิกะบิต/วินาที | 10 9 | 1000 3 |
| เทราบิตต่อวินาที | เทราบิต/วินาที | 10 12 | 1000 4 |
| คำนำหน้าไบนารี ( IEC 80000-13 ) | |||
| กิโลบิตต่อวินาที | คิบิต/ส | 2 10 | 1024 1 |
| เมบิบิตต่อวินาที | มิบิต/วินาที | 2 20 | 1024 2 |
| กิกะบิตต่อวินาที | กิบิต/วินาที | 2 30 | 1024 3 |
| เทบิบิตต่อวินาที | ทิบิต/ส | 2 40 | 1024 4 |
ในด้านโทรคมนาคมและการคำนวณอัตราบิต ( bitrateหรือเป็นตัวแปรR ) คือจำนวนบิตที่ส่งหรือประมวลผลต่อหน่วยเวลา[ 1 ]
อัตราบิตแสดงเป็นบิตต่อวินาที (สัญลักษณ์: บิต/วินาที ) โดยมักจะมีคำนำหน้า SIเช่นกิโล (1 กิโลบิต/วินาที = 1,000 บิต/วินาที) เมกะ (1 เมกะบิต/วินาที = 1,000 กิโลบิต/วินาที) กิกะ (1 กิกะบิต/วินาที = 1,000 เมกะบิต/วินาที) หรือเทรา (1 เทกะบิต/วินาที = 1,000 กิกะบิต/วินาที) [ 2 ] มักใช้ ตัวย่อที่ไม่เป็นมาตรฐาน bps : 1 Mbps คือ 1 เมกะบิต/วินาที นั่นคือ หนึ่งล้านบิตต่อวินาที
อัตราบิตแตกต่างจากอัตราการถ่ายโอนซึ่งวัดเป็นจำนวนการถ่ายโอนต่อวินาทีเมื่อช่องสัญญาณเป็นแบบขนาน ดังนั้นจึงถ่ายโอนหลายบิตต่อการถ่ายโอนหนึ่งครั้ง
ในสภาพแวดล้อมการคำนวณและการสื่อสารดิจิทัลส่วนใหญ่ หนึ่งไบต์ต่อวินาที (สัญลักษณ์: B/s ) จะเท่ากับ 8 บิตต่อวินาที (1 ไบต์ = 8 บิต ) อย่างไรก็ตาม หากต้องคำนึงถึงบิตหยุด บิตเริ่มต้น และบิตพาริตี จะต้องใช้จำนวนบิตต่อวินาทีที่สูงขึ้นเพื่อให้ได้อัตราการส่งข้อมูลจำนวนไบต์เท่าเดิม
คำนำหน้า
สำหรับอัตราบิตขนาดใหญ่หรือขนาดเล็กจะใช้คำนำหน้า SI (หรือที่รู้จักกันในชื่อคำนำหน้าเมตริก หรือคำนำหน้าทศนิยม) ดังนี้: [ 3 ]
| 0.001 บิต/วินาที | = 1 เมกะบิต/วินาที (หนึ่งมิลลิบิตต่อวินาที หรือหนึ่งบิตต่อหนึ่งพันวินาที) = 1 บิต/กิโลไบต์ |
| 1 บิต/วินาที | = 1 บิต/วินาที (หนึ่งบิตต่อวินาที) |
| 1,000 บิต/วินาที | = 1 กิโลบิต/วินาที (หนึ่งกิโลบิตต่อวินาที หรือ หนึ่งพันบิตต่อวินาที) |
| 1,000,000 บิต/วินาที | = 1 เมกะบิต/วินาที (หนึ่งเมกะบิตต่อวินาที หรือหนึ่งล้านบิตต่อวินาที) |
| 1,000,000,000 บิต/วินาที | = 1 กิกะบิต/วินาที (หนึ่งกิกะบิตต่อวินาที หรือ หนึ่งพันล้านบิตต่อวินาที) |
| 1,000,000,000,000 บิต/วินาที | = 1 เทราบิต/วินาที (หนึ่งเทราบิตต่อวินาที หรือ หนึ่งล้านล้านบิตต่อวินาที) |
คำนำหน้าไบนารีที่กำหนดโดยมาตรฐานสากลIEC 80000-13บางครั้งจะใช้: [ 4 ] [ 5 ]เช่น 1 KiB /s = 1024 B/s = 8192 บิต/วินาที และ 1 MiB /s = 1024 KiB/s
ในการสื่อสารข้อมูล
อัตราบิตรวม
ในระบบการสื่อสารดิจิทัลอัตราบิตรวมของเลเยอร์ทางกายภาพ[ 6 ]อัตราบิตดิบ [ 7 ]อัตราการส่งสัญญาณข้อมูล[ 8 ]อัตราการถ่ายโอนข้อมูลรวม[ 9 ]หรืออัตราการส่งแบบไม่เข้ารหัส[ 7 ] (บางครั้งเขียนเป็นตัวแปรR b [ 6 ] [ 7 ]หรือf b [ 10 ] ) คือจำนวนบิตทั้งหมดที่ถ่ายโอนทางกายภาพต่อวินาทีผ่านลิงก์การสื่อสาร ซึ่งรวมถึงข้อมูลที่เป็นประโยชน์และค่าใช้จ่ายของโปรโตคอลด้วย
ในกรณีของการสื่อสารแบบอนุกรมอัตราการส่งข้อมูลรวมจะสัมพันธ์กับเวลาในการส่งข้อมูลแต่ละบิต ดังนี้:
อัตราบิตรวมเกี่ยวข้องกับอัตราสัญลักษณ์หรืออัตราการมอดูเลชัน ซึ่งแสดงในหน่วยบอดหรือสัญลักษณ์ต่อวินาที อย่างไรก็ตาม อัตราบิตรวมและค่าบอดจะเท่ากันก็ ต่อ เมื่อมีเพียงสองระดับต่อสัญลักษณ์ ซึ่งแทน 0 และ 1 หมายความว่าแต่ละสัญลักษณ์ของ ระบบ ส่งข้อมูลจะบรรจุข้อมูลเพียงหนึ่งบิตเท่านั้น ซึ่งไม่เป็นเช่นนั้นสำหรับระบบมอดูเลชันสมัยใหม่ที่ใช้ในโมเด็มและอุปกรณ์ LAN [ 11 ]
สำหรับรหัสสายและ วิธี การมอดูเลชั่น ส่วนใหญ่ :
กล่าวโดยละเอียดแล้ว รหัสสาย (หรือ รูปแบบการส่งสัญญาณ เบสแบนด์ ) ที่แสดงข้อมูลโดยใช้การมอดูเลชันแอมพลิจูดพัลส์ด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน สามารถถ่ายโอนบิตต่อพัลส์ ได้ ส่วนวิธี การมอดูเลชันแบบดิจิทัล (หรือ รูปแบบ การส่งสัญญาณพาสแบนด์ ) ที่ใช้สัญลักษณ์ที่แตกต่างกัน เช่นแอมพลิจูด เฟส หรือความถี่ สามารถถ่ายโอนบิตต่อสัญลักษณ์ได้ ซึ่งส่งผลให้:
ข้อยกเว้นจากข้างต้นคือ รหัสสายสัญญาณแบบซิงโครไนซ์ตัวเองบางประเภท เช่นรหัสแมนเชสเตอร์และ รหัส รีเทิร์นทูซีโร่ (RTZ) ซึ่งแต่ละบิตจะถูกแทนด้วยพัลส์สองตัว (สถานะสัญญาณ) ส่งผลให้:
กฎของไนควิสต์ให้ค่าขอบเขตบนทางทฤษฎีสำหรับอัตราสัญลักษณ์ในหน่วยบอด สัญลักษณ์/วินาที หรือพัลส์/วินาที สำหรับแบนด์วิดท์สเปกตรัม ที่กำหนดในหน่วยเฮิรตซ์ ดังนี้ :
ในทางปฏิบัติ ขีดจำกัดบนนี้สามารถเข้าถึงได้เฉพาะสำหรับ รูปแบบ การเข้ารหัสสายสัญญาณและสำหรับการมอดูเลชั่นดิจิทัลแบบแถบข้างที่ เหลืออยู่เท่านั้น รูปแบบการมอดูเลชั่นคลื่นพาหะดิจิทัลอื่นๆ ส่วนใหญ่ เช่นASK , PSK , QAMและOFDMสามารถจำแนกได้เป็นการ มอดูเลชั่นแบบ แถบข้างคู่ส่งผลให้มีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:
ในกรณีของการสื่อสารแบบขนานอัตราการส่งข้อมูลรวมจะคำนวณได้จากสูตร
โดยที่nคือจำนวนช่องสัญญาณคู่ขนาน, M iคือจำนวนสัญลักษณ์หรือระดับของการมอดูเลชั่นในช่องสัญญาณที่iและT iคือระยะเวลาของสัญลักษณ์ซึ่งแสดงเป็นวินาที สำหรับช่องสัญญาณที่ i
อัตราข้อมูล
อัตราบิตสุทธิของเลเยอร์ทางกายภาพ [ 12 ]อัตราข้อมูล[ 6 ]อัตราบิตที่มีประโยชน์[ 13 ]อัตราเพย์โหลด [ 14 ] อัตราการถ่ายโอนข้อมูลสุทธิ[ 9 ]อัตราการส่งข้อมูลแบบเข้ารหัส [ 7 ] อัตราข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ [ 7 ]หรือความเร็วสาย(ภาษาที่ไม่เป็นทางการ) ของช่องทางการสื่อสาร ดิจิทัล คือความจุที่ไม่รวม โอเวอร์เฮดของโปรโตคอล เลเยอร์ทางกายภาพเช่นบิตเฟรมมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (TDM) รหัส แก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า ( FEC) ที่ซ้ำซ้อน สัญลักษณ์การฝึกอีควอไลเซอร์ และการเข้ารหัสช่องสัญญาณ อื่นๆ รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดเป็นเรื่องปกติโดยเฉพาะในระบบการสื่อสารไร้สาย มาตรฐานโมเด็มบรอดแบนด์ และ LAN ความเร็วสูงแบบใช้ทองแดงในปัจจุบัน อัตราบิตสุทธิของเลเยอร์ทางกายภาพคืออัตราข้อมูลที่วัด ณ จุดอ้างอิงในอินเทอร์เฟซระหว่างเลเยอร์ลิงก์ข้อมูลและเลเยอร์ทางกายภาพ และอาจรวมถึงโอเวอร์เฮดของลิงก์ข้อมูลและเลเยอร์ที่สูงกว่าด้วย
ในโมเด็มและระบบไร้สายการปรับการเชื่อมต่อ (การปรับอัตราข้อมูลและรูปแบบการมอดูเลชั่นและ/หรือการเข้ารหัสข้อผิดพลาดโดยอัตโนมัติให้เข้ากับคุณภาพสัญญาณ) มักถูกนำมาใช้ ในบริบทนั้น คำว่าอัตราบิตสูงสุดหมายถึงอัตราบิตสุทธิของโหมดการส่งที่เร็วที่สุดและมีความเสถียรน้อยที่สุด ซึ่งใช้ในกรณีที่ระยะทางระหว่างผู้ส่งและผู้ส่งสั้นมาก[ 15 ]ระบบปฏิบัติการและอุปกรณ์เครือข่ายบางอย่างอาจตรวจจับ " ความเร็วในการเชื่อมต่อ " [ 16 ] (ภาษาที่ไม่เป็นทางการ) ของเทคโนโลยีการเข้าถึงเครือข่ายหรืออุปกรณ์สื่อสาร ซึ่งหมายถึงอัตราบิตสุทธิในปัจจุบัน คำว่าอัตราสายในตำราเรียนบางเล่มถูกกำหนดให้เป็นอัตราบิตรวม[ 14 ]ในขณะที่ตำราเรียนอื่นๆ กำหนดให้เป็นอัตราบิตสุทธิ
ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการส่งข้อมูลรวมและอัตราการส่งข้อมูลสุทธิได้รับผลกระทบจากอัตราการเข้ารหัส FEC ดังต่อไปนี้
- อัตราบิตสุทธิ ≤ อัตราบิตรวม × อัตราการเข้ารหัส
ความเร็วในการเชื่อมต่อของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า โดยทั่วไปหมายถึงอัตราการส่งข้อมูลสุทธิ ของเลเยอร์ทางกายภาพ ตามคำจำกัดความข้างต้น
ตัวอย่างเช่น อัตราบิตสุทธิ (และด้วยเหตุนี้จึงเป็น "ความเร็วในการเชื่อมต่อ") ของ เครือข่ายไร้สาย IEEE 802.11aคืออัตราบิตสุทธิระหว่าง 6 ถึง 54 เมกะบิตต่อวินาที ในขณะที่อัตราบิตรวมคือระหว่าง 12 ถึง 72 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งรวมถึงรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดด้วย
อัตราการส่งข้อมูลสุทธิของอินเทอร์เฟซ ISDN2 Basic Rate (2 ช่องสัญญาณ B + 1 ช่องสัญญาณ D) ที่ 64+64+16 = 144 กิโลบิต/วินาที หมายถึงอัตราการส่งข้อมูลของเพย์โหลด ในขณะที่อัตราการส่งสัญญาณของช่องสัญญาณ D คือ 16 กิโลบิต/วินาที
อัตราการส่งข้อมูลสุทธิของมาตรฐานเลเยอร์ทางกายภาพ Ethernet 100BASE-TX คือ 100 เมกะบิตต่อวินาที ในขณะที่อัตราการส่งข้อมูลรวมคือ 125 เมกะบิตต่อวินาที เนื่องจาก การเข้ารหัสแบบ 4B5B (สี่บิตทับห้าบิต) ในกรณีนี้ อัตราการส่งข้อมูลรวมจะเท่ากับอัตราสัญลักษณ์หรืออัตราพัลส์ที่ 125 เมกะบิตต่อวินาที เนื่องจากรหัส สายNRZI
ในเทคโนโลยีการสื่อสารที่ไม่มีการแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้าและค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของโปรโตคอลระดับกายภาพ จะไม่มีความแตกต่างระหว่างอัตราการส่งข้อมูลรวมและอัตราการส่งข้อมูลสุทธิของระดับกายภาพ ตัวอย่างเช่น อัตราการส่งข้อมูลสุทธิและอัตราการส่งข้อมูลรวมของ Ethernet 10BASE-T คือ 10 เมกะบิตต่อวินาที เนื่องจาก รหัสสายสัญญาณ แมนเชสเตอร์แต่ละบิตจะถูกแทนด้วยพัลส์สองพัลส์ ส่งผลให้อัตราพัลส์อยู่ที่ 20 เมกะบอด
"ความเร็วในการเชื่อมต่อ" ของโมเด็มคลื่นเสียงV.92 โดยทั่วไปหมายถึงอัตราการส่งข้อมูลรวม เนื่องจากไม่มีรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดเพิ่มเติม ความเร็วสูงสุดอาจอยู่ที่ 56,000 บิต/วินาทีสำหรับการดาวน์โหลดและ 48,000 บิต/วินาทีสำหรับการอัปโหลดอาจมีการเลือกอัตราการส่งข้อมูลที่ต่ำกว่าในระหว่างขั้นตอนการสร้างการเชื่อมต่อเนื่องจากการปรับเปลี่ยนการมอดูเลชั่น – จะเลือกรูปแบบการมอดูเลชั่นที่ช้ากว่าแต่มีความเสถียรกว่าในกรณีที่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำ เนื่องจากการบีบอัดข้อมูล อัตราการส่งข้อมูลจริงหรือปริมาณงาน (ดูด้านล่าง) อาจสูงกว่านี้
ความจุ ของช่อง สัญญาณ หรือที่รู้จักกันในชื่อ ความจุ ของแชนนอนคือขอบเขตบนทางทฤษฎีสำหรับอัตราการส่งข้อมูลสุทธิสูงสุด โดยไม่รวมการเข้ารหัสแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า ซึ่งเป็นไปได้โดยไม่มีข้อผิดพลาดของบิต สำหรับลิงก์การสื่อสาร แบบอนาล็อกระหว่างโหนดทางกายภาพที่ กำหนด
- อัตราการส่งข้อมูลสุทธิ ≤ ความจุช่องสัญญาณ
ความจุของช่องสัญญาณเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแบนด์วิดท์แบบอนาล็อกในหน่วยเฮิรตซ์ ความสัมพันธ์แบบสัดส่วนนี้เรียกว่ากฎของฮาร์ทลีย์ดังนั้น อัตราการส่งข้อมูลสุทธิจึงบางครั้งเรียกว่าความ จุ แบนด์วิดท์แบบดิจิทัลในหน่วยบิต/วินาที
อัตราการรับส่งข้อมูลของเครือข่าย
คำว่า " ปริมาณงาน (throughput) " ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วมีความหมายเหมือนกับ " การใช้แบนด์วิดท์ดิจิทัล " หมายถึงอัตราการส่งข้อมูลเฉลี่ยที่มีประโยชน์ในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ผ่านลิงก์การสื่อสารเชิงตรรกะหรือทางกายภาพ หรือผ่านโหนดเครือข่าย โดยทั่วไปจะวัดที่จุดอ้างอิงเหนือเลเยอร์ลิงก์ข้อมูล ซึ่งหมายความว่าปริมาณงานมักไม่รวมค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของโปรโตคอลในเลเยอร์ลิงก์ข้อมูล ปริมาณงานได้รับผลกระทบจากปริมาณการรับส่งข้อมูลจากแหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง รวมถึงจากแหล่งข้อมูลอื่นๆ ที่ใช้ทรัพยากรเครือข่ายเดียวกัน ดูเพิ่มเติมที่การวัดปริมาณงานเครือข่าย
อัตราการถ่ายโอนข้อมูล (Goodput)
อัตราการถ่าย โอนข้อมูลหรืออัตราประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลหมายถึงอัตราการรับส่งข้อมูลสุทธิเฉลี่ยที่ส่งไปยังเลเยอร์แอปพลิเคชันโดยไม่รวมค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมของโปรโตคอล การส่งแพ็กเก็ตข้อมูลซ้ำ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการถ่ายโอนไฟล์ อัตราประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลจะเท่ากับอัตราการถ่ายโอนไฟล์ ที่ทำได้ อัตราการถ่ายโอนไฟล์ในหน่วยบิต/วินาที สามารถคำนวณได้จากขนาดไฟล์ (เป็นไบต์) หารด้วยเวลาในการถ่ายโอนไฟล์ (เป็นวินาที) แล้วคูณด้วยแปด
ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลหรืออัตราการถ่ายโอนข้อมูลของโมเด็มคลื่นเสียง V.92 ได้รับผลกระทบจากโปรโตคอลเลเยอร์ทางกายภาพและเลเยอร์การเชื่อมโยงข้อมูลของโมเด็ม บางครั้งอาจสูงกว่าอัตราข้อมูลของเลเยอร์ทางกายภาพเนื่องจากการบีบอัดข้อมูลV.44 และบางครั้งอาจต่ำกว่าเนื่องจากข้อผิดพลาดของบิตและการส่งซ้ำ คำขอส่งซ้ำอัตโนมัติ
หากอุปกรณ์เครือข่ายหรือโปรโตคอลไม่รองรับการบีบอัดข้อมูล เราจะได้ความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:
- ประสิทธิภาพการผลิต ≤ ปริมาณงาน ≤ ปริมาณงานสูงสุด ≤ อัตราบิตสุทธิ
สำหรับเส้นทางการสื่อสารเฉพาะเส้นทางหนึ่ง
แนวโน้มความก้าวหน้า
ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของอัตราการส่งข้อมูลสุทธิระดับกายภาพในอินเทอร์เฟซและอุปกรณ์มาตรฐานการสื่อสารที่เสนอ:
| โมเด็ม WAN | เครือข่าย LAN อีเธอร์เน็ต | WiFi WLAN | ข้อมูลมือถือ |
|---|---|---|---|
|
|
|
มัลติมีเดีย
ในระบบมัลติมีเดียดิจิทัล อัตราบิตแสดงถึงปริมาณข้อมูลหรือรายละเอียดที่จัดเก็บต่อหน่วยเวลาของการบันทึก อัตราบิตขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย:
- อาจมีการสุ่มตัวอย่างวัสดุต้นฉบับที่ความถี่ต่างๆ กัน
- ตัวอย่างข้อมูลอาจใช้จำนวนบิตที่แตกต่างกัน
- ข้อมูลอาจถูกเข้ารหัสด้วยรูปแบบต่างๆ กัน
- ข้อมูลอาจถูกบีบอัด ทางดิจิทัล ด้วยอัลกอริทึมต่างๆ หรือในระดับที่แตกต่างกัน
โดยทั่วไป การตัดสินใจเกี่ยวกับปัจจัยข้างต้นจะทำขึ้นเพื่อให้ได้จุดสมดุลที่ต้องการระหว่างการลดบิตเรตให้เหลือน้อยที่สุดและการเพิ่มคุณภาพของเนื้อหาให้สูงสุดเมื่อเล่น
หากใช้การบีบอัดข้อมูลแบบสูญเสีย (lossy data compression) กับข้อมูลเสียงหรือภาพ จะทำให้เกิดความแตกต่างจากสัญญาณต้นฉบับ หากการบีบอัดมีมาก หรือหากมีการคลายการบีบอัดและบีบอัดข้อมูลแบบสูญเสียซ้ำอีกครั้ง ความแตกต่างนี้อาจปรากฏให้เห็นในรูปแบบของสิ่งผิดปกติจาก การบีบอัด (compression artifacts ) ว่าสิ่งเหล่านี้จะส่งผลต่อคุณภาพที่รับรู้ได้หรือไม่ และหากส่งผล จะส่งผลมากน้อยเพียงใด ขึ้นอยู่กับวิธีการบีบอัด กำลังของตัวเข้ารหัส คุณลักษณะของข้อมูลขาเข้า การรับรู้ของผู้ฟัง ความคุ้นเคยของผู้ฟังกับสิ่งผิดปกติ และสภาพแวดล้อมในการฟังหรือรับชม
อัตราการเข้ารหัสบิตของไฟล์มัลติมีเดียคือ ขนาดของไฟล์ (หน่วยเป็นไบต์) หารด้วยเวลาเล่นของไฟล์บันทึก (หน่วยเป็นวินาที) แล้วคูณด้วยแปด
สำหรับ การสตรีมมัลติมีเดียแบบเรียลไทม์ อัตราบิตในการเข้ารหัสคือปริมาณข้อมูลที่จำเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักในการเล่น
คำว่าอัตราบิตเฉลี่ยใช้ในกรณีของรูปแบบการเข้ารหัสแหล่งข้อมูลมัลติมีเดียอัตราบิตแปรผัน ในบริบทนี้ อัตราบิตสูงสุดคือจำนวนบิตสูงสุดที่จำเป็นสำหรับบล็อกข้อมูลบีบอัดระยะสั้นใดๆ[ 17 ]
ขีดจำกัดล่างเชิงทฤษฎีสำหรับอัตราบิตการเข้ารหัสสำหรับการบีบอัดข้อมูลแบบไม่สูญเสียคืออัตราข้อมูลต้นทางหรือที่เรียกว่าอัตราเอนโทรปี
อัตราบิตในส่วนนี้เป็นค่าประมาณต่ำสุดที่ ผู้ฟัง โดยเฉลี่ยในสภาพแวดล้อมการฟังหรือรับชมทั่วไป เมื่อใช้การบีบอัดที่ดีที่สุดที่มีอยู่ จะรับรู้ว่าคุณภาพเสียงไม่แย่ลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับมาตรฐานอ้างอิง
เสียง
ซีดี-ดีเอ
ระบบเสียงดิจิทัลแบบแผ่นซีดี (CD-DA) ใช้ตัวอย่างเสียง 44,100 ตัวอย่างต่อวินาที โดยแต่ละตัวอย่างมีความละเอียด 16 บิต ซึ่งบางครั้งอาจย่อเป็น "16 บิต / 44.1 kHz" CD-DA ยังเป็นระบบเสียงสเตอริโอ โดยใช้ ช่องสัญญาณซ้ายและขวาดังนั้นปริมาณข้อมูลเสียงต่อวินาทีจึงเป็นสองเท่าของระบบเสียงโมโน ซึ่งใช้เพียงช่องสัญญาณเดียว
อัตราビットของข้อมูลเสียง PCM สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
ตัวอย่างเช่น อัตราบิตของการบันทึก CD-DA (อัตราการสุ่มตัวอย่าง 44.1 kHz, 16 บิตต่อตัวอย่าง และสองช่องสัญญาณ) สามารถคำนวณได้ดังนี้:
ขนาดโดยรวมของข้อมูลเสียง PCM (ไม่รวมส่วนหัว ไฟล์ หรือข้อมูลเมตา อื่นๆ ) สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
ขนาดรวมเป็นไบต์สามารถคำนวณได้โดยการหารขนาดไฟล์เป็นบิตด้วยจำนวนบิตในหนึ่งไบต์ ซึ่งเท่ากับแปด:
ดังนั้น ข้อมูล CD-DA จำนวน 80 นาที (4,800 วินาที) จึงต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูล 846,720,000 ไบต์:
โดยที่MiBคือหน่วยเมบิไบต์ที่มีคำนำหน้าไบนารีว่า Mi ซึ่งหมายความว่า2²⁰ = 1,048,576
เอ็มพี3
รูป แบบไฟล์เสียง MP3ใช้การบีบอัดข้อมูลแบบสูญเสียคุณภาพคุณภาพเสียงจะดีขึ้นเมื่ออัตราการส่งข้อมูล (bitrate) สูงขึ้น:
- 32 กิโลบิต/วินาที – โดยทั่วไปแล้วใช้ได้เฉพาะกับการโทรออกเท่านั้น
- 96 กิโลบิต/วินาที – โดยทั่วไปใช้สำหรับเสียงพูดหรือการสตรีมคุณภาพต่ำ
- 128 หรือ 160 กิโลบิต/วินาที – คุณภาพบิตเรตระดับกลาง
- 192 กิโลบิต/วินาที – อัตราบิตคุณภาพปานกลาง
- 256 กิโลบิต/วินาที – อัตราบิตคุณภาพสูงที่ใช้กันทั่วไป
- 320 กิโลบิต/วินาที – ระดับสูงสุดที่ มาตรฐานMP3รองรับ
เอ็ม4เอ
รูป แบบไฟล์เสียง Advanced Audio Coding (AAC) ให้การบีบอัดข้อมูลแบบสูญเสียบางส่วนหรือแบบไม่สูญเสียบางส่วนคุณภาพเสียงจะดีขึ้นเมื่ออัตราการส่งข้อมูล (bitrate) เพิ่มขึ้น:
- 320 กิโลบิต/วินาที – ระดับสูงสุดทั่วไปในไฟล์เสียงสเตอริโอแบบบีบอัด AAC ที่ใช้โดยApple Music , Spotifyและอื่นๆ
- 512 กิโลบิต/วินาที – ระดับสูงสุดที่รองรับโดยมาตรฐาน AAC แบบสูญเสียข้อมูลในเสียงสเตอริโอ[ 18 ]
เสียงอื่นๆ
- 700 บิต/วินาที – อัตราบิตต่ำสุดของตัวแปลงสัญญาณเสียงแบบโอเพนซอร์สCodec2แต่ Codec2 ให้เสียงที่ดีกว่ามากที่ 1.2 กิโลบิต/วินาที
- 800 บิต/วินาที – อัตราขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการฟังเสียงพูดได้อย่างชัดเจน โดยใช้ ตัวแปลงสัญญาณเสียงFS-1015 ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ
- 2.15 กิโลบิต/วินาที – อัตราบิตต่ำสุดที่สามารถใช้งานได้ผ่านตัวแปลงสัญญาณSpeex แบบโอเพนซอร์ส
- 6 กิโลบิต/วินาที – อัตราบิตขั้นต่ำที่สามารถใช้งานได้ผ่าน ตัวแปลงสัญญาณโอเพนซอร์สOpus
- 8 กิโลบิต/วินาที – คุณภาพเสียงระดับโทรศัพท์ โดยใช้ตัวแปลงสัญญาณเสียง
- 32–500 กิโลบิต/วินาที – เสียงแบบสูญเสียข้อมูล (lossy audio)ที่ใช้ในรูปแบบ Ogg Vorbis
- 256 กิโลบิต/วินาที – อัตราบิต MP2 ของ Digital Audio Broadcasting ( DAB ) ที่จำเป็นเพื่อให้ได้สัญญาณคุณภาพสูง[ 19 ]
- 292 กิโลบิต/วินาที – เทคโนโลยีการเข้ารหัสเสียงแบบปรับได้ (ATRAC) ของโซนี่ สำหรับใช้กับแผ่นมินิดิสก์
- 400 กิโลบิต/วินาที – 1,411 กิโลบิต/วินาที – เสียงแบบไม่สูญเสียคุณภาพ (lossless audio)ที่ใช้ในรูปแบบต่างๆ เช่นFree Lossless Audio Codec , WavPackหรือMonkey's Audioเพื่อบีบอัดเสียงจากซีดี
- 1,411.2 กิโลบิต/วินาที – รูปแบบเสียง Linear PCMของCD-DA
- 5,644.8 กิโลบิต/วินาที – DSDซึ่งเป็นการใช้งานรูปแบบเสียง PDM ที่มีเครื่องหมายการค้าซึ่งใช้ในSuper Audio CD [ 20 ]
- 6.144 เมกะบิต/วินาที – E-AC-3 (Dolby Digital Plus) ระบบเข้ารหัสขั้นสูงที่ใช้พื้นฐานจากตัวแปลงสัญญาณ AC-3
- 9.6 เมกะบิต/วินาที – DVD-Audioเป็นรูปแบบดิจิทัลสำหรับการส่งเนื้อหาเสียงคุณภาพสูงบน DVD DVD-Audio ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นรูปแบบการส่งวิดีโอและไม่เหมือนกับ DVD วิดีโอที่มีภาพยนตร์คอนเสิร์ตหรือมิวสิกวิดีโอ แผ่นดิสก์เหล่านี้ไม่สามารถเล่นบนเครื่องเล่น DVD มาตรฐานได้หากไม่มีโลโก้ DVD-Audio [ 21 ]
- 18 เมกะบิต/วินาที – ตัวแปลงสัญญาณเสียงแบบไม่สูญเสียขั้นสูงโดยใช้เทคโนโลยีMeridian Lossless Packing (MLP)
วิดีโอ
- 16 กิโลบิต/วินาที – คุณภาพระดับ วิดีโอโฟน (ขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้ได้ภาพ "หน้ากล้องพูดคุย" ที่ผู้บริโภคยอมรับได้ โดยใช้รูปแบบการบีบอัดวิดีโอต่างๆ)
- 128–384 กิโลบิต/วินาที – คุณภาพ การประชุมทางวิดีโอที่เน้นด้านธุรกิจโดยใช้การบีบอัดวิดีโอ
- วิดีโอ YouTube 240p 400 kbit/s (ใช้H.264 ) [ 22 ]
- วิดีโอ YouTube 360p 750 kbit/s (ใช้H.264 ) [ 22 ]
- วิดีโอ YouTube 480p 1 Mbit/s (ใช้H.264 ) [ 22 ]
- สูงสุด 1.15 Mbit/s – คุณภาพVCD (ใช้การบีบอัด MPEG1 ) [ 23 ]
- วิดีโอ YouTube 720p 2.5 Mbit/s (ใช้H.264 ) [ 22 ]
- 3.5 เมกะบิต/วินาที โดยทั่วไป – คุณภาพ ระดับโทรทัศน์ความละเอียดมาตรฐาน (พร้อมการลดอัตราบิตจากการบีบอัด MPEG-2)
- วิดีโอ YouTube 720p60 (60 FPS ) 3.8 Mbit/s (ใช้ H.264) [ 22 ]
- วิดีโอ YouTube 1080p 3-8 Mbit/s (ใช้H.264 ) [ 22 ]
- วิดีโอ YouTube 1080p60 (60 FPS ) 4-10 Mbit/s (ใช้ H.264) [ 22 ]
- วิดีโอ YouTube 1440p 5-25 Mbit/s (ใช้H.264 ) [ 22 ]
- วิดีโอ YouTube 1440p60 (60 FPS ) 6-30 Mbit/s (ใช้ H.264) [ 22 ]
- วิดีโอ YouTube 2160p ความเร็ว 8-35 Mbit/s (ใช้H.264 ) [ 22 ]
- สูงสุด 9.8 เมกะบิต/วินาที – DVD (ใช้ การบีบอัด MPEG2 ) [ 24 ]
- วิดีโอ YouTube 2160p60 (60 FPS ) 10-40 Mbit/s (ใช้ H.264) [ 22 ]
- โดยทั่วไป 8 ถึง 15 เมกะบิตต่อวินาที – คุณภาพระดับ HDTV (พร้อมการลดอัตราบิตจากการบีบอัด MPEG-4 AVC)
- ประมาณ 19 เมกะบิต/วินาที – HDV 720p (ใช้การบีบอัด MPEG2) [ 25 ]
- สูงสุด 24 เมกะบิต/วินาที – AVCHD (ใช้ การบีบอัด MPEG4 AVC ) [ 26 ]
- ประมาณ 25 เมกะบิต/วินาที – HDV 1080i (ใช้การบีบอัด MPEG2) [ 25 ]
- ความเร็วสูงสุด 29.4 เมกะบิต/วินาที – ดีวีดีความละเอียดสูง (HD DVD)
- สูงสุด 40 Mbit/s – แผ่น Blu-ray 1080p (ใช้การบีบอัด MPEG2, MPEG4 AVC หรือVC-1 ) [ 27 ]
- ความเร็วสูงสุด 250 เมกะบิต/วินาที – DCP (ใช้การบีบอัด JPEG 2000)
- 1.5 กิกะบิต/วินาที – ความละเอียด 1080p แบบไม่บีบอัด 10 บิต4:4:4ที่ 24 เฟรมต่อวินาที
หมายเหตุ
ด้วยเหตุผลทางเทคนิค (โปรโตคอลฮาร์ดแวร์/ซอฟต์แวร์ ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม รูปแบบการเข้ารหัส ฯลฯ) อัตราการส่งข้อมูล จริงที่อุปกรณ์บางชนิดใช้เปรียบเทียบอาจสูงกว่าที่ระบุไว้ข้างต้นมาก ตัวอย่างเช่น วงจรโทรศัพท์ที่ใช้การบีบอัดแบบ μ-lawหรือA-law (การมอดูเลชั่นรหัสพัลส์) ให้ผลลัพธ์ 64 กิโลบิต/วินาที
ดูเพิ่มเติม
- ความลึกของบิตเสียง
- อัตราบิตเฉลี่ย
- แบนด์วิดท์ (การคำนวณ)
- อัตรา สัญลักษณ์ ( Baud rate )
- การทำงานแบบซิงโครนัสบิต
- อัตราชิป
- อัตรานาฬิกา
- อัตราโค้ด
- อัตราบิตคงที่
- หน่วยอัตราข้อมูล
- อัตราการส่งสัญญาณข้อมูล
- รายการอัตราการส่งข้อมูลของอินเทอร์เฟซ
- การวัดปริมาณงานของเครือข่าย
- ลำดับขนาด (อัตราบิต)
- ประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัม
- อัตราบิตแปรผัน
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อัตราบิต
ในด้าน โทรคมนาคม และ การคำนวณ อัตราบิต ( bitrate หรือเป็นตัวแปร R ) คือจำนวน บิต ที่ส่งหรือประมวลผลต่อหน่วยเวลา [ 1 ]
คำนำหน้า
สำหรับอัตราบิตขนาดใหญ่หรือขนาดเล็กจะใช้ คำนำหน้า SI (หรือที่รู้จักกันในชื่อ คำนำหน้าเมตริก หรือคำนำหน้าทศนิยม) ดังนี้: [ 3 ]
อัตราบิตรวม
ในระบบการสื่อสารดิจิทัลอัตรา บิตรวมของ เลเยอร์ทางกายภาพ [ 6 ] อัตราบิตดิบ [ 7 ] อัตรา การส่งสัญญาณข้อมูล [ 8 ] อัตราการถ่ายโอนข้อมูลรวม [ 9 ] หรือ อัตราการส่งแบบไม่เข้ารหัส [ 7 ] ( บางครั้งเขียนเป็นตัวแปร R b [ 6 ] [ 7 ] หรือ f b [ 10 ] )...
อัตราข้อมูล
อัตรา บิตสุทธิ ของ เลเยอร์ทางกายภาพ [ 12 ] อัตรา ข้อมูล [ 6 ] อัตรา บิตที่มีประโยชน์ [ 13 ] อัตราเพย์โหลด [ 14 ] อัตรา การ ถ่ายโอนข้อมูลสุทธิ [ 9 ] อัตราการส่งข้อมูลแบบเข้ารหัส [ 7 ] อัตราข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ [ 7 ] หรือ ความเร็ว สาย ( ภาษา ที่...