比特率

比特率（Bit rate或Bit-rate／Bitrate，變量簡寫為R）在電信和計算領域是指單位時間內傳輸送或處理的比特的數量。比特率經常在電信領域用作連接速度、傳輸速度、資訊傳輸速率和數字帶寬容量的同義詞。

在數字多媒體領域，比特率是單位時間播放連續的媒體如壓縮後的音訊或影片的比特數量。在這個意義上講，它相當於術語數字帶寬消耗量，或吞吐量。

比特率規定使用「比特每秒」（bit/s或bps）為單位，經常和國際單位制詞頭關聯在一起，如「千」Kilo（kbit/s或kbps），「兆」Mega (百萬)（Mbit/s或Mbps），「吉」Giga（Gbit/s或Gbps）和「太」Tera（Tbit/s或Tbps）。

雖然經常作為「速率」的參考，比特率並不測量「『距離』/時間」，而是被傳輸或者被處理的「『二進制碼數量』/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。

毛比特率或粗比特率是每秒物理傳送的總數量，包括了有效的數據和協議頭。而淨比特率或有效比特率是在物理層上的一個參考點來測量的，不包括底層的協議頭，比如冗餘的信道編碼（前向錯誤糾正）。

## 用法說明

正式的「比特每秒」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」，簡單地應用為「一個128千比特音訊流」或「一個100兆比特網路」。

「比特率」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比特的時候正確。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，如每一個週期承載的比特數量。

大的比特率，使用國際單位制詞頭：

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

當描述比特率的時候，二進制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，十進制含義，不是舊的電腦初始的二進制含義。二進制更多得應用於單位字節/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。

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

## 過程

從傳輸速度的發展看來，摩爾定律不僅應用在電晶體的密度，同樣可以用在傳輸速度：比特率大概每18個月提高一倍。

以下是建議的通信標準接口和設備中的物理層淨比特率的示例：

WAN數據機｜乙太網 LAN｜Wi-Fi無線區域網｜行動電話網絡

- 1972: 聲耦合器 300 baud、1977: 1200 baud Vadic和Bell 212A、1986: ISDN使用兩個64 kbit/s信道(144 kbit/s總比特率)、1990: V.32bis數據機: 2400 / 4800 / 9600 / 19200 bit/s、1994: V.34數據機28.8 kbit/s、1995: V.90數據機56 kbit/s下行, 33.6 kbit/s上行、1999: V.92數據機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: 試驗2.94 Mbit/s、1981: 10 Mbit/s 10BASE5（同軸電纜）、1990: 10 Mbit/s 10BASE-T（雙絞線）、1995: 100 Mbit/s快速乙太網、1999: 吉比特乙太網、2003: 10吉比特乙太網路、2010: 100吉比特乙太網、2017: 200/400吉比特乙太網｜、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+(無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 更多請看手機標準比較

有關更多示例，請參見電腦裝置頻寬列表、頻譜效率比較表和OFDM系統比較表。

## 多媒體的比特率

多媒體行業在指音訊或者影片在單位時間內的數據傳輸率時通常使用碼流或碼率，單位是kbps（千位每秒）。

在數字多媒體領域，比特率代表了資訊的數量，更詳細地說，存儲了一個記錄的每單位時間。比特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比特
- 數據可能按照不同的方式編碼
- 資訊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比特率的最小化和播放介質時最優化之間達到理想的平衡。

一般原始的多媒體文件都比較大，為了便於使用需要對其進行壓縮，而碼流就對應了壓縮時的取樣率，單位時間內取樣率越大，精度就越高，處理出來的文件就越接近原始文件，但是文件也會越大。

如果有損數據壓縮應用在音訊或虛擬數據，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。

這一章的比特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。

對於在線影片來說，如果是1M的寬頻，在網上只能看碼流不超過125kbps的影片，超過125kbps的影片只能等影片緩衝才能順利觀看。

### 音訊（MP3）

MP3音訊格式採用有損壓縮。增加比特率可改善音訊質量：

- 32 kbit/s—MW（AM）質量。一般只用於語音。
- 96 kbit/s—FM質量。一般用於語音或低質量流媒體。
- 128 - 160 kbit/s—中等質量。
- 192 kbit/s—中等質量。
- 256 kbit/s—常用的高質量比特率之一。
- 320 kbit/s—MP3標準支持的最高比特率。

### 其他音訊

- 700 bit/s –開源語音編碼器Codec2支持的最低比特率，但聲音幾乎無法識別，1.2 kbit/s會更好。
- 800 bit/s –分辨語音所需的最低碼率（使用語音專用的FS-1015語音編解碼器）
- 2.15 kbit/s – 開源編碼器Speex可用的最低碼率
- 6 kbit/s – 開源編碼器Opus可用的最低碼率
- 8 kbit/s—電話質量（使用語音編碼）
- 32-500 kbit/s -- Ogg Vorbis中使用的有損音訊模式
- 256 kbit/s – 數字音訊廣播（DAB）為實現高質量信號所需的MP2比特率
- 400 kbit/s–1,411 kbit/s – Free Lossless Audio Codec、WavPack、Monkey's Audio以及Apple Lossless等無損音訊壓縮格式記錄完整音訊CD格式（以44,100Hz記錄的16bit PCM音訊資料）
- 1411.2 kbit/s—脈衝編碼調製（PCM）聲音格式為記錄無壓縮完整光碟（CD）的數字音訊（以44,100Hz記錄的16bit PCM音訊資料）
- 5644.8 kbit/s—使用於SACD以記錄完整無壓縮64fs的Direct Stream Digital（以2.822MHz記錄的1bit DSD音訊資料，1fs等於44,100kHz）
- 11289.6 kbit/s—使用於SACD以記錄完整無壓縮128fs的Direct Stream Digital（以5.644MHz記錄的1bit DSD音訊資料，1fs等於44,100kHz）
- 6.144 Mbit/s – E-AC-3（Dolby Digital Plus），一種基於AC-3編碼器的增強編碼系統
- 4.602-9.204 Mbit/s – DVD-Audio及Blu-ray Audio，一種在DVD及Blu-ray上提供高保真音訊內容的數字格式，記錄著以96,000Hz或192,000Hz記錄的24bit PCM音訊資料
- 18 Mbit/s – 基於Meridian Lossless Packing的高級無損音訊編解碼器

### 影片

- 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—商業導向的影片會議系統質量
- 700 kbit/s（最高）YouTube 240p影片（使用H.264）
- 1 Mbit/s—VHS質量
- 1.25 Mbit/s – VCD質量（使用MPEG1壓縮）
- 5 Mbit/s—DVD質量（使用MPEG2壓縮）
- 8 – 15 Mbit/s—高畫質晰度電視（HDTV）質量（使用H.264壓縮）
- 29.4 Mbit/s（最高）– HD DVD質量
- 40 Mbit/s（最高）– 藍光光碟（Blu-ray Disc）質量（使用MPEG2、H.264或VC-1壓縮）
- 440或880 Mbit/s – Sony HDCAM SR質量（SQ/HQ）

### 說明

由於技術原因（硬體/軟體協議，管理費用，編碼方案等），實際比特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

## 參考

這篇文章主要參考了美國MIL-STD-188標準支持的聯邦標準1037C（Federal Standard 1037C），是美國政府部門開放內容。

## 外部連結

### 帶寬轉化

簡單轉化千比特/秒（kbit/s）到 兆字節/小時（MB/h）到吉字節/天（GB/day）到太字節/月（TB/month）到...

- CaMoPyRo's Experiments

### DVB-S TV的比特率和無線信道

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