位元速率

**位元速率**（英語：**Bit rate**，變數 _R_）在電信和計算領域是指單位時間內傳輸送或處理的位元的數量。位元速率經常在電信領域用作**連接速度**、**傳輸速度**、**資訊傳輸速率**和數字頻寬容量的同義詞。

在數字多媒體領域，_位元速率_是單位時間播放連續的媒體如壓縮後的音訊或影片的位元數量。在這個意義上講，它相當於術語數字**頻寬消耗量**，或吞吐量。

位元速率規定使用「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」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「速度」的參考，位元速率並不測量「『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媒介並且有通常的物理意義。

**毛位元速率**或**粗位元速率**是每秒物理傳送的總數量，包括了有效的資料和協定頭。而**淨位元速率**或**有效位元速率**是在實體層上的一個參考點來測量的，不包括底層的協定頭，比如冗餘的信道編碼（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」，簡單地應用為「一個 128 千位元音訊流」或「一個 100 兆位元網路」。

「位元速率」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，如每一個週期承載的位元數量。

大的位元速率，使用國際單位制詞頭：

當描述位元速率的時候，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，不是舊的計算機初始的二進制含義。二進制更多得應用於單位位元組 / 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，摩爾定律不僅應用在電晶體的密度，同樣可以用在傳輸速度：位元速率大概每 18 個月提高一倍。

以下是建議的通信標準介面和裝置中的實體層淨位元速率的範例：

有關更多範例，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。

## 多媒體的位元速率

多媒體行業在指音訊或者影片在單位時間內的資料傳輸率時通常使用**碼流**或**位元速率**，單位是 kbps（千位每秒）。

在數字多媒體領域，位元速率代表了資訊的數量，更詳細地說，儲存了一個記錄的每單位時間。位元速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
* 資料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位元速率的最小化和播放媒介時最佳化之間達到理想的平衡。

一般原始的多媒體檔案都比較大，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，處理出來的檔案就越接近原始檔案，但是檔案也會越大。

如果有損資料壓縮應用在音訊或虛擬資料，不同於原始的訊號被引入，如果壓縮是進行了，或有損資料被解壓或還原，顯而易見形成壓縮失真。這些是否影響到品質，如果是程度依賴於壓縮的方式，編碼的力度，輸入資料的特性，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。

這一章的位元速率大體上指**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_。

對於網路影片來說，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 音訊格式採用失真壓縮。增加位元速率可改善音訊品質：

* 32 kbit/s—MW（AM）品質。一般只用於語音。
* 96 kbit/s—FM 品質。一般用於語音或低品質串流媒體。
* 128 - 160 kbit/s— 中等品質。
* 192 kbit/s— 中等品質。
* 256 kbit/s— 常用的高品質位元速率之一。
* 320 kbit/s—MP3 標準支援的最高位元速率。

### 其他音訊

* 700 bit/s –開源語音編碼器 Codec2 支援的最低位元速率，但聲音幾乎無法辨識，1.2 kbit/s 會更好。
* 800 bit/s –分辨語音所需的最低位元速率（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 可用的最低位元速率
* 6 kbit/s – 開源編碼器 Opus 可用的最低位元速率
* 8 kbit/s— 電話品質（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）為實現高品質訊號所需的 MP2 位元速率
* 400 kbit/s–1,411 kbit/s – Free Lossless Audio Codec、WavPack、Monkey's Audio 以及 Apple Lossless 等無失真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 的進階無失真音訊編解碼器

### 影片

* 16 kbit/s— 可視電話品質（使用者可以接受的 "說話的頭" 相片的最低要求）
* 128 – 384 kbit/s— 商業導向的影片會議系統品質
* 700 kbit/s（最高）YouTube 240p 影片（使用 H.264）
* 1 Mbit/s—VHS 品質
* 1.25 Mbit/s – VCD 品質（使用 MPEG1 壓縮）
* 5 Mbit/s—DVD 品質（使用 MPEG2 壓縮）
* 8 – 15 Mbit/s— 高解析度電視（HDTV）品質（使用 H.264 壓縮）
* 29.4 Mbit/s（最高）– HD DVD 品質
* 40 Mbit/s（最高）– 藍光光碟（Blu-ray Disc）品質（使用 MPEG2、H.264 或 VC-1 壓縮）
* 440 或 880 Mbit/s – Sony HDCAM SR 品質（SQ/HQ）

### 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**位元速率在一些參考裝置上明顯高於上面的表格。比如：

* 電話電路使用 µlaw 或者 A-law 壓縮擴充（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 標準支援的聯邦標準 1037C（Federal Standard 1037C），是美國政府部門開放內容。

## 參見

* 資料傳輸速率
* 吞吐量
* 頻寬
* 光譜功率
* 固定位元速率
* 可變位元速率
* 平均位元速率
* 位元、位元組
* 調製
* 波特率
* 電信

## 外部連結

### 頻寬轉化

簡單轉化千位元 / 秒（kbit/s）到 百萬位元組 / 小時（MB/h）到吉位元組 / 天（GB/day）到兆位元組 / 月（TB/month）到...

* CaMoPyRo's Experiments

### 頻寬線上計算

### DVB-S TV 的位元速率和無線信道

* Linowsat （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - daily updated audio and video bitrates of European satellites.