比特率

比特率（Bit rate或Bit-rate／Bitrate，变量简写为R）在电信和计算领域是指单位时间内传输送或处理的比特的数量。比特率经常在电信领域用作连接速度、传输速度、信息传输速率和数字带宽容量的同义词。

在数字多媒体领域，比特率是单位时间播放连续的媒体如压缩后的音频或视频的比特数量。在这个意义上讲，它相当于术语数字带宽消耗量，或吞吐量。

比特率规定使用“比特每秒”（bit/s或bps）为单位，经常和国际单位制词头关联在一起，如“千”Kilo（kbit/s或kbps），“兆”Mega (百万)（Mbit/s或Mbps），“吉”Giga（Gbit/s或Gbps）和“太”Tera（Tbit/s或Tbps）。

虽然经常作为“速率”的参考，比特率并不测量“‘距离’/时间”，而是被传输或者被处理的“‘二进制码数量’/时间”，所以应该把它和传播速度区分开来，传播速度依赖于传输的介质并且有通常的物理意义。

毛比特率或粗比特率是每秒物理传送的总数量，包括了有效的数据和协议头。而净比特率或有效比特率是在物理层上的一个参考点来测量的，不包括底层的协议头，比如冗余的信道编码（前向错误纠正）。

## 用法说明

正式的“比特每秒”的缩写是“bit/s”（不是“bits/s”）。在一些非正式文章，经常使用“b/s”或“bps”缩写。在更不正式的地方，通常省略了“每秒”，简单地应用为“一个128千比特音频流”或“一个100兆比特网络”。

“比特率”有时可以与“波特率”交换使用，只有在一个数据传输系统的每一个调制转变刚好承载一个比特的时候正确。类似的，国际单位制词头中的频率的单位赫兹，如果有时候不从上下文看不是很确切，如每一个周期承载的比特数量。

大的比特率，使用国际单位制词头：

1,000 bps｜= 【1 kbps】 =｜1,000 bit/s｜= 0.97656 Kibi bit/s

1,000,000 bps｜= 【1 Mbps】 =｜1,000,000 bit/s｜= 0.95367 Mebi bit/s

1,000,000,000 bps｜= 【1 Gbps】 =｜1,000,000,000 bit/s｜= 0.93132 Gibi bit/s

当描述比特率的时候，二进制乘数词头几乎从来不使用而基本使用国际单位制词头作为标准，十进制含义，不是旧的计算机初始的二进制含义。二进制更多得应用于单位字节/秒（byte/s），而不是电信相关的典型用法。有时在一些特殊的上下文中有必要寻找单位的定义。

1 Kibi(Kibibit)=1024 bit 1KiB(KibiByte)=8 Kibi 1 Kb (Kilobit) =1000 bit 1KB(KiloByte) =8 Kb

## 过程

从传输速度的发展看来，摩尔定律不仅应用在晶体管的密度，同样可以用在传输速度：比特率大概每18个月提高一倍。

以下是建议的通信标准接口和设备中的物理层净比特率的示例：

WAN调制解调器｜以太网 LAN｜Wi-Fi无线局域网｜移动电话网络

- 1972: 声耦合器 300 baud、1977: 1200 baud Vadic和Bell 212A、1986: ISDN使用两个64 kbit/s信道(144 kbit/s总比特率)、1990: V.32bis调制解调器: 2400 / 4800 / 9600 / 19200 bit/s、1994: V.34调制解调器28.8 kbit/s、1995: V.90调制解调器56 kbit/s下行, 33.6 kbit/s上行、1999: V.92调制解调器56 kbit/s下行, 48 kbit/s上行、1998: ADSL (ITU G.992.1)提升至10 Mbit/s、2003: ADSL2 (ITU G.992.3)提升至12 Mbit/s、2005: ADSL2+ (ITU G.992.5)提升至26 Mbit/s、2005: VDSL2 (ITU G.993.2)提升至200 Mbit/s、2014: G.fast (ITU G.9701)提升至1000 Mbit/s｜、1975: 试验2.94 Mbit/s、1981: 10 Mbit/s 10BASE5（同轴电缆）、1990: 10 Mbit/s 10BASE-T（双绞线）、1995: 100 Mbit/s快速以太网、1999: 吉比特以太网、2003: 10吉比特以太网路、2010: 100吉比特以太网、2017: 200/400吉比特以太网｜、1997: 802.11 2 Mbit/s、1999: 802.11b 11 Mbit/s、1999: 802.11a 54 Mbit/s、2003: 802.11g 54 Mbit/s、2007: 802.11n 600 Mbit/s、2012: 802.11ac ~1000 Mbit/s｜、1G: 1981: NMT 1200 bit/s、2G: 1991: GSM CSD和D-AMPS 14.4 kbit/s 2003: GSM EDGE 296 kbit/s下行, 118.4 kbit/s上行、3G: 2001: UMTS-FDD (WCDMA) 384 kbit/s 2007: UMTS HSDPA 14.4 Mbit/s 2008: UMTS HSPA 14.4 Mbit/s下行, 5.76 Mbit/s上行 2009: HSPA+(无MIMO)28 Mbit/s(56 Mbit/s使用2×2 MIMO), 22 Mbit/s上行 2010: CDMA2000 EV-DO Rev. B 14.7 Mbit/s 2011: HSPA+(使用MIMO)提速至42 Mbit/s、准4G: 2007: Mobile WiMAX (IEEE 802.16e) 144 Mbit/s下行, 35 Mbit/s上行 ** 2009: LTE 100 Mbit/s(360 Mbit/s使用MIMO 2×2), 50 Mbit/s上行 更多请看手机标准比较

有关更多示例，请参见电脑装置带宽列表、频谱效率比较表和OFDM系统比较表。

## 多媒体的比特率

多媒体行业在指音频或者视频在单位时间内的数据传输率时通常使用码流或码率，单位是kbps（千位每秒）。

在数字多媒体领域，比特率代表了信息的数量，更详细地说，存储了一个记录的每单位时间。比特率和以下几个因素相关：

- 原始物质也许取样在不同的频率里
- 取样可能使用了不同数量的比特
- 数据可能按照不同的方式编码
- 信息可能用不同的算法或不同的程度进行数字压缩

通常，以上因素的选择的目的是在比特率的最小化和播放介质时最优化之间达到理想的平衡。

一般原始的多媒体文件都比较大，为了便于使用需要对其进行压缩，而码流就对应了压缩时的取样率，单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件，但是文件也会越大。

如果有损数据压缩应用在音频或虚拟数据，不同于原始的信号被引入，如果压缩是进行了，或有损数据被解压或还原，显而易见形成压缩失真。这些是否影响到质量，如果是程度依赖于压缩的方式，编码的力度，输入数据的特性，听众的感觉，听众对失真的熟悉和视听环境。

专家和高保真音响爱好者可能在很多情况下可以察觉失真，而普通的听众不会。

这一章的比特率大体上指普通听众在典型的视听环境，使用最有效的压缩，而与参考标准相比不感到明显的噪音的最小值。

对于在线视频来说，如果是1M的宽带，在网上只能看码流不超过125kbps的视频，超过125kbps的视频只能等视频缓冲才能顺利观看。

### 音频（MP3）

MP3音频格式采用有损压缩。增加比特率可改善音频质量：

- 32 kbit/s—MW（AM）质量。一般只用于语音。
- 96 kbit/s—FM质量。一般用于语音或低质量流媒体。
- 128 - 160 kbit/s—中等质量。
- 192 kbit/s—中等质量。
- 256 kbit/s—常用的高质量比特率之一。
- 320 kbit/s—MP3标准支持的最高比特率。

### 其他音频

- 700 bit/s –开源语音编码器Codec2支持的最低比特率，但声音几乎无法识别，1.2 kbit/s会更好。
- 800 bit/s –分辨语音所需的最低码率（使用语音专用的FS-1015语音编解码器）
- 2.15 kbit/s – 开源编码器Speex可用的最低码率
- 6 kbit/s – 开源编码器Opus可用的最低码率
- 8 kbit/s—电话质量（使用语音编码）
- 32-500 kbit/s -- Ogg Vorbis中使用的有损音频模式
- 256 kbit/s – 数字音频广播（DAB）为实现高质量信号所需的MP2比特率
- 400 kbit/s–1,411 kbit/s – Free Lossless Audio Codec、WavPack、Monkey's Audio以及Apple Lossless等无损音频压缩格式记录完整音频CD格式（以44,100Hz记录的16bit PCM音频资料）
- 1411.2 kbit/s—脉冲编码调制（PCM）声音格式为记录无压缩完整光碟（CD）的数字音频（以44,100Hz记录的16bit PCM音频资料）
- 5644.8 kbit/s—使用于SACD以记录完整无压缩64fs的Direct Stream Digital（以2.822MHz记录的1bit DSD音频资料，1fs等于44,100kHz）
- 11289.6 kbit/s—使用于SACD以记录完整无压缩128fs的Direct Stream Digital（以5.644MHz记录的1bit DSD音频资料，1fs等于44,100kHz）
- 6.144 Mbit/s – E-AC-3（Dolby Digital Plus），一种基于AC-3编码器的增强编码系统
- 4.602-9.204 Mbit/s – DVD-Audio及Blu-ray Audio，一种在DVD及Blu-ray上提供高保真音频内容的数字格式，记录着以96,000Hz或192,000Hz记录的24bit PCM音频资料
- 18 Mbit/s – 基于Meridian Lossless Packing的高级无损音频编解码器

### 视频

- 16 kbit/s—可视电话质量（使用者可以接受的"说话的头"照片的最低要求）
- 128 – 384 kbit/s—商业导向的视频会议系统质量
- 700 kbit/s（最高）YouTube 240p视频（使用H.264）
- 1 Mbit/s—VHS质量
- 1.25 Mbit/s – VCD质量（使用MPEG1压缩）
- 5 Mbit/s—DVD质量（使用MPEG2压缩）
- 8 – 15 Mbit/s—高清晰度电视（HDTV）质量（使用H.264压缩）
- 29.4 Mbit/s（最高）– HD DVD质量
- 40 Mbit/s（最高）– 蓝光光碟（Blu-ray Disc）质量（使用MPEG2、H.264或VC-1压缩）
- 440或880 Mbit/s – Sony HDCAM SR质量（SQ/HQ）

### 说明

由于技术原因（硬件/软件协议，管理费用，编码方案等），实际比特率在一些参考设备上明显高于上面的表格。比如：

- 电话电路使用µlaw或者A-law 压缩扩展（脉冲编码调制）— 64 kbit/s
- CDs使用CDDA格式—1.4 Mbit/s

## 参考

这篇文章主要参考了美国MIL-STD-188标准支持的联邦标准1037C（Federal Standard 1037C），是美国政府部门开放内容。

## 外部链接

### 带宽转化

简单转化千比特/秒（kbit/s）到 兆字节/小时（MB/h）到吉字节/天（GB/day）到太字节/月（TB/month）到...

- CaMoPyRo's Experiments

### DVB-S TV的比特率和无线信道

- Linowsat - daily updated audio and video bitrates of European satellites.