بیت ریت (Bit Rate) چیست و چگونه محاسبه می‌شود؟ Blog Detail

نرخ بیت  Bit Rate

نرخ بیت یا بیت ریت، کاربردهای متفاوتی دارد؛ اما ابتدا به باید بدانیم نرخ بیت به چه معنا است. بیت، کمترین واحد داده در رایانه می‌باشد‌. این انتقال اطلاعات می‌تواند از طریق سیم یا بدون سیم انجام گیرد و همچنین امکان ذخیره اطلاعات روی حافظه هم امکان پذیر است. واحد اندازه گیری نرخ بیت، بیت بر ثانیه، کیلوبیت بر ثانیه و مگابیت بر ثانیه می‌باشد.

نماد های این واحد در لاتین به ترتیب اینگونه اند:  .(bps—kbps—mbps)اعداد که پیش از این واحدها می‌آیند بیانگر سرعت یا کیفیت است؛ و هر چه این عدد بیشتر باشد از سرعت و کیفیت بهتری برخوردار است. البته این نکته حائز اهمیت است که هر چه این عدد بیشتر باشد فشار بیشتری به سیستم وارد می‌شود؛ به همین دلیل این مقدار در گوشی‌های هوشمند و نوت بوک ها کمتر است. برای محاسبه نرخ بیت از فرمول (BR= D ÷T) استفاده می‌شود. در این فرمول BR  همان بیت ریت، D  به حجم اطلاعات و T  (معمولا بر حسب ثانیه) به زمان اشاره دارد. البته روش‌های دیگری برای محاسبه نرخ بیت نیز وجود دارند مانند: گیرنده‌های دیجیتال و گوشی هوشمند.

نرخ بیت نرخ انتقال داده است و هنگامی که صحبت از تکنولوژی انتقال داده است از آن استفاده می‌شود؛ اما نرخ داده هنگام انتقال داده برای کاربر نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نرخ بیت ها در اینترنت، فیلم، صدا، درایوهای HDD  و SSD و دوربین‌های مداربسته کاربرد دارند و با توجه به مقدار Bit Rate می‌توانند کیفیت‌های متفاوتی داشته باشند.

نرخ بیت در اینترنت

وقتی صحبت از نرخ بیت در اینترنت می‌شود، هر چه مقدار بیت ریت بالاتر باشد بهتر است؛ چرا که اطلاعات را در زمان کمتری از مکان مبدا به مکان مقصد منتقل می‌کند. در این مورد Bit Rate فشار بیشتری به سیستم شما وارد نمی‌کند. هر چه نریت  بالاتر باشد تاخیر کمتری در بازی‌های آنلاین به وجود می‌آید و فایل‌های حجیم تر با سرعت بیشتری دانلود می‌شود.

هنگامی که صحبت از دانلود فیلم می‌شود، نمی‌توان از استریم فیلم با کیفیت بالا چشم پوشی کرد. در اینگونه موارد مفهوم بیت استریم مطرح می‌شود. به جریان پیوسته بیت‌ها  روی مسیر ارتباطی بیت استریم می‌گویند. این مسیرها گاه در خود کامپیوتر و گاه در شبکه های کامپیوتری هستند. برای انتخاب Bit Rate مناسب برای استریم باید توجه کنید که نرخ بیت از سرعت اینترنت کمتر باشد. هنگامی که افراد از وب سایت‌های مختلف بازدید می‌کنند، گاها بدست آوردن نرخ بیت ها غیرممکن نیست؛ اما به دلیل تعداد ISP ها همیشه اینکار امکان پذیر نمی‌باشد. در رابطه با دوربین مداربسته تحت شبکه بیشتر بخوانید…

نرخ بیت فیلم و صدا

نرخ بیت در صدا و تصویر به حجم داده ذخیره شده در هر ثانیه، در هر رسانه در حال پخش می‌گویند و کیفیت فایل در حال پخش را مشخص می‌کند‌. به طور مثال فایل صوتی با Bit Rate ۳۲۰ کیلوبیتی کیفیتی بیشتری دارد تا فایل صوتی دیگری با بیت ریت ۱۲۸ کیلوبیت. به طور کلی از پهنای باند و کیفیت مورد نیاز برای تولید صدا استفاده می‌شود.  ۱۲۸ کیلوبیت در ثانیه کیفیت معمولی و ۳۲۰ کیلوبیت در ثانیه کیفیت بالایی دارد. در گذشته نرخ بیت صدا و تصویر ثابت بود اما در حال حاضر Bit Rate با توجه به داده مورد نیاز، متغیر است. ادعا می‌شود که ACC  با نرخ بیت ۸۰ کیفیت مطلوبی ندارد، اما با mp3   ۳۲۰ نرخ بیت، در کیفیت برابری دارد.

تاثیر نرخ بیت در ویدیو نیز همین گونه است. هر چه نرخ بیت یک فایل ویدئویی بیشتر باشد، کیفیت بهتری نیز دارد چرا که به طبع باعث بالا رفتن رزولوشن نیز می‌شود. اما این نکته حائز اهمیت است که هر چه Bit Rate بالاتر باشد، فشار بر روی سیستم بیشتر شده و کندتر کار می‌کند‌‌. در ضمن هر چه بیت های بیشتری در هنگام پخش فایل ارائه شود، شفافیت نیز افزایش می‌یابد. فشرده سازی یکی دیگر از کارهایی است که در این صنعت رایج است که باعث می‌شود با نرخ بیت کمتر، کیفیت ارتقا یابد به طور مثال اگر فایلی با Bit Rate ۱۹۲ فشرده شود، به نسبت نرخ بیت ۱۲۸ کیفیت مطلوب‌تری دارد.

نرخ بیت مناسب برای بخش فیلم و ویدئو

• ۳۵۰۰ تا ۵۰۰۰ کیلوبیت در ثانیه برای ویدئوهای کامل HD با وضوح استاندارد
• ۲۵۰۰ تا ۴۰۰۰ کیلوبیت در ثانیه برای ویدئوهای معمولی با وضوح استاندارد
• ۴۵۰۰ تا ۶۰۰۰ کیلوبیت در ثانیه برای ویدئوهای کامل HD با وضوح بالا

برای تغییر میزانبیت ریت ویدئو می‌توان از نرم افزار filmora 9 استفاده کرد.

نرخ بیت هارد درایوهای HDD  و SSD

نرخ بیت یکی از عوامل تاثیرگذار در هارد درایوها می‌باشد؛ چرا که اطلاعات در این هاردها  ذخیره و پردازش می‌شود. تعداد بایت ها در سرعت خواندن اطلاعات و اجرای فایل‌های حجیم تاثیر بسزایی دارد. اس اس دی های رده متوسط سرعت ۵۰۰ مگابایت در ثانیه برای خواندن و  ۲۰۰ مگابایت در ثانیه برای نوشتن دارند. این در حالی است که اس اس دی های رده انترپرایزری سرعت  ۵۰۰ مگابایت در ثانیه هم برای نوشتن و هم برای خواندن دارند. حتی اگر تمام پردازنده ها، رم و کارت گرافیکی یک سیستم در حد عالی کار کنند، هارد درایو به دلیل ذخیره اطلاعات نقش اصلی را در سیستم برعهده دارد.

نرخ بیت در دوربین‌های مداربسته

Bit Rate در دوربین مداربسته، نشان دهنده حجم و کیفیت تصویر می‌باشد. امروزه تصاویر دوربین‌های مداربسته هنگام انتقال یا ضبط فشرده سازی می‌شوند.

رمزگذاری نرخ بیت‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود: ثابت (CBR)  و متغیر (VBR).

در ثابت پهنای باند از پیش مشخص می‌شود؛ اما این در صورتی است که پهنای باند محدودی در دسترس باشد. در این روش اندازه فایل با خطای کمتری قابل پیش بینی است. این روش معایبی نیز دارد، اگر فعالیت در مقابل دوربین بیش از حد معمول باشد به دلیل ناکافی بودن نرخ بیت‌ها، رزولوشن تصویر کاهش می‌یابد.

در نرخ بیت های متغیر برخلاف ثابت، پهنای باند ثابت نیست و پهنای باند متغیر برای ارسال فایل در نظر گرفته می‌شود. از مزایا این نوع Bit Rate ها می‌توان به ضبط تصاویر در حالت عادی و با کیفیت بالا اشاره کرد، بدین صورت که در زمان های عادی تصویر با بیت ریت پایین و هنگامی که تحرک بیشتری وجود دارد با بیت بالا ضبط می‌شود؛ در نهایت تصویر با رزولوشن مناسب ارسال می‌شود. یکی از معایب این نوع نرخ بیت ها، عدم برنامه ریزی قبلی برای حجم ذخیره سازی است.

نرخ نمونه برداری sample rate

نرخ نمونه برداری نشان دهنده دفعاتی است که از صدا نمونه برمی‌دارند، یعنی فرکانس نمونه های استفاده شده در رکورد دیجیتالی. هر چه دفعات نمونه گیری بیشتر باشد صدا به صدای اصلی نزدیک‌تر است.

این مورد و نرخ نمونه برداری هر دو نوعی نمونه برداری دیجیتال هستند ولی تفاوت آن‌ها در این است که بیت ریت روی محور عمودی و نرخ نمونه برداری روی محور افقی انجام می‌شود. به میزانی که این اعداد بزرگتر می شوند به فضای  بیشتری برای ذخیره سازی نیاز داشته و فشار بیشتری را به سیستم وارد می‌کنند.

عمق بیت یا bit depth

مفهوم دیگری به نام عمق بیت  نیز اینجا مطرح می‌شود که امروزه در عکاسی دیجبتال یا ضبط صدا کاربرد دارد؛ اگرچه افراد مبتدی ممکن است کمی دچار سردرگمی شوند. عمق بیت در واقع مثل محفظه ای است برای نگهداری از دامنه فرکانس‌ها. هر چه دامنه فرکانسی بیشتر شود، افراد صدا را بهتر می‌شنوند. عمق بیت در صنعت عکاسی نیز کاربرد دارد و عبارت است از تعداد بیت‌هایی که برای مشخص شدن رنگ متناظر با هر پیکسل از یک تصویر یا فریم ویدوئی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نرخ فِرِیم یا frame rate

نرخ فریم به فرکانس نمایش داده شدن نگاره‌ها یا فریم های روی یک مانیتور گفته می‌شود. به بیان دیگر فیلم ها مجموعه تصاویری هستند که با سرعت مشخصی پشت سر هم به نمایش درمی‌آیند، مانند دفترچه‌ای که تصاویر مختلف روی صفحات آن نقاشی کشیده شده و با ورق زدنشان تصویر متحرکی به وجود می‌آید. به بیان ساده تر به سرعت نمایش این تصاویر نرخ فریم می‌گویند. واحد اندازه گیری آن fps (frame per second) است. به طور مثال اگر نرخ فریم ویدئویی fps ۲۴ است، یعنی هر ثانیه شامل ۲۴ تصویر است.

میزان خطای بیت یا BER

میزان خطای بیت به خطاهای که در روند انتقال اطلاعات رخ می‌دهد، اشاره دارد. به بیان علمی تر، تعداد خطاهایی که در تعداد مشخصی بیت می‌تواند رخ دهد. هنگامی که اطلاعات از مسیر کامپیوتری (کابلی یا بی سیم) عبور می‌کنند ممکن است خطایی رخ دهد و سیستم با مشکل مواجه شود. در این روند انتقال اگر مقدار سیگنال بیشتر از نویز باشد، مشکل جدی برای سیستم به وجود نخواهد آمد اما بهتر است مقدار نویز را اندازه گرفت.

نحوه محاسبه میزان خطای بیت

BER= Errors ÷ Total Number of Bits

Errors   : خطاها

Total number of Bites  : تعداد همه بیت‌ها

نرخ بیت عبارت است از حجم اطلاعاتی که در زمان معین از مبدا به مقصد منتقل می‌شود و با توجه به زمینه ای که مورد استفاده قرار می‌گیرند، کاربردشان متفاوت است؛ مانند عکاسی ، ضبط صدا و فیلم، دوربین مدار بسته و درایوها. تعداد بیت‌ها رابطه مستقیم با کیفیت تصویر و صدا دارد. درصورت افزایش تعداد بیت‌ها ممکن فشار بیشتری به سیستم وارد شود. هنگامی که اطلاعات از مکان مبدا به مقصد در حال انتقال هستند توسط کابل یا بی‌سیم، خطاهایی نیز ممکن است رخ دهد که می‌توان مقدار آن‌ها را تعیین کرد.