音响设备相关知识——比特率

宏牌音响

    我们音响行业当中，经常在音频系统参数中看到“比特”这个词，那么比特在音频当中的概念是什么呢？

    多数人对于“比特”一词的初次接触是源于近些年火热的比特币，在网络上频繁出现的这个词汇经常与比特币相关。

而“比特”这一词汇的来源出自哪里呢？

首先，比特——Binary digit（BIT）为计算机专业术语，是信息量单位，由英文BIT音译而来。同时也是二进制数字中的位，信息量的度量单位，为信息量的最小单位。在需要作出不同选择的情况下把备选的刺激数量减少半所必需的信息。即信号的信息量（比特数）等于信号刺激量以2为底数的对数值。

比特，它有两个概念：1)计算机专业术语，是信息量单位，是由英文BIT音译而来。二进制数的一位所包含的信息就是一比特，如二进制数0100就是4比特。2)二进制数字中的位，信息量的度量单位，为信息量的最小单位。数字化文件中用二进制表示数据，“1”代表有脉冲信号，“0”代表脉冲间隔。如果波形上每个点的信息用四位一组的代码表示，则称4比特，比特数越高，表达模拟信号就越精确，对画面的还原能力越强。

二进制数系统中，每个0或1就是一个位(bit)，位是数据存储的最小单位。其中8bit就称为一个字节（Byte）。计算机中的CPU位数指的是CPU一次能处理的最大位数。例如32位计算机的CPU一次最多能处理32位数据。

Bit，是Binary digit（二进制数）位的缩写，是数学家John Wilder Tukey提议的术语（可能是1946年提出，但有资料称1943年就提出了）。这个术语第一次被正式使用，是在香农著名的《信息论》，即《通信的数学理论》(A Mathematical Theory of Communication)论文之第1页中。

再说比特区别，根据Nyquist的取样理论，完整还原一个信号需要足够的取样频率，他认为要把类比信号变成分立的符号（Discrete Time），取样时的频率至少要在原信号的两倍以上。取样是将模拟信号换成数字信号的第一步，但精密度仍嫌粗糙，所以超取样的技术就出现了。一般超取样就等于将空间频率提高，取样更密集，一方面提高精度，一方面经过图像处理之后产生的类比信号比较完整，所需的低通滤波器（滤除画面杂点）次数与斜率都可大幅降低，画面失真也都会获得巨大改善。不过超取样后样本之间就会产生许多空档，这时需要有一些插入的样本来保持信号完整，而这样的任务就落在数字图形滤波器身上（Digital Graphic Filter）。比较先进的设计是以GPU（Graphic Processing Unit）方式计算，以超高取样来求得一个圆滑曲线，例如Krell的64倍超取样，但只有Theta、Wadia、Krell、Vimak拥有这样的技术。另一类数字滤波是事先将复杂程式与在晶片中，有类似GPU的功能，日本Denon、Pioneer 皆有这样的设计。最普通的方法是利用大量生产的晶片，NPC、Burr-Brown都有成品供应，当然效果会受一些限制。

在数字滤波之后，就进入显示器了，从这里开始有单比特与多比特的区别。多比特是数字信号通过一个电流分配器（Current Switch），变成大小不同的电流输出，因为数字信号是二进制关系，所以DAC的电流也以1/2/4/8的倍数排列。每一个比特分别控制一个电源分配器，随著图像信号变动，输出电流也跟著改变，接下来是一个速度很快的I/V转换线路，把这些电流变成电压，再接下来经过低通滤波器，完整的图像信号就出现了。一个二十比特的DAC，其输出电流变化是1,048,576个，解析度已经相当高了。最常用的二十比特晶片有Burr-Brown的PCM-63与改良型PCM-1702，最贵的大概是Ultra-Analog的模组。

然而比特率这个词有多种翻译，比如码率等，表示经过编码（压缩）后的计算机数据单位时间内需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最少的单位，要么是0，要么是1。比特率与压缩的关系简单的说就是比特率越高画质就越好，但编码后的文件就越大；如果比特率越少则情况刚好翻转。

VBR（Variable Bitrate）动态比特率也就是没有固定的比特率，压缩软件在压缩时根据视频数据即时确定使用什么比特率，这是以质量为前提兼顾文件大小的方式，推荐编码模式；

ABR（Average Bitrate）平均比特率是VBR的一种插值参数。ABR在指定的文件大小内，以每50帧（30帧约1秒）为一段，可以做为VBR和CBR的一种折衷选择。

CBR（Constant Bitrate），常数比特率指文件从头到尾都是一种位速率。相对于VBR和ABR来讲，它压缩出来的文件体积很大，而且画质相对于VBR和ABR不会有明显的提高。

说白了比特率就是单位时间内传输的数位

8bit=1B，如果在一条线路每秒钟能传送8bit的数据，就说此线路的比特率为8bps(bit per second)。

那么，最后说到音频比特率

音频（Audio）是一个具有多个意义的专业术语名词，通常指人耳可以听到的声音频率在20Hz~20kHz之间的声波，包括噪音等。音频也指存储声音内容的文件，或是在某些方面能作为滤波的振动。音频只是储存在计算机里的声音，说话声、歌声、乐器录制下来，通过数字音乐软件处理或是制作成CD，所有的声音没有改变，因为CD本来就是音频文件的一种类型。如果有计算机再加上相应的音频卡——声卡，可以把所有的声音录制下来，声音的声学特性（如音的高低等）都可以用计算机硬盘文件的方式储存下来。因此，也可以把储存下来的音频文件用一定的音频程序播放，还原以前录下的声音。

比特率的意思是指每秒传送的比特(bit)数。单位为bps（BitPerSecond），比特率越高，传送数据速度越快。音频文件中的音频比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内的二进制数据量，是间接衡量音频质量的一个指标。

数字音乐或者视频的平均码率通常叫做平均码率，可以简单的认为等于文件大小除以播放时间。例如如果说一个MP3文件的平均码率是128kbps，就是说，平均而言，每秒钟有128,000比特被传输/解码；再比如常用的RMVB在压缩电影时常常设定视频平均码率为450kbps，则平均每秒占用约55千字节，这样可以估算10分钟的视频大小约为55KB*60*10=33MB，2小时的视频则约为400MB。码率并不是衡量音频/视频质量的唯一标准，格式、图像大小、音频采样率、音频分辨率等因素也是很重要的指标。一些其它的格式，比如wma和ogg格式都可以在和mp3文件同样的平均码率下提供更好的声音质量。

平均码率（ABR）是以一个平均数值来处理mp3，结果你就会看到你所指定的码率(例如222KBPS)是作为当前播放器解压的首选，而恒定码率就只是以固定的压缩比压缩文件。

码流 x 时间 = 总容量

这里要注意的是码流的单位，1 byte (B) = 8bits (b)，我们计算机上文件的容量K/M，都是指B；

1 Kilobyte(K/KB)=2^10 bytes=1,024 bytes 千字节；

1 Megabyte(M/MB)=2^20 bytes=1,048,576 bytes 兆字节；

所以如果用的bits/s的码流计算容量记得要除8。

平均码率(ABR, AverageBit-Rate)在音频编码时，指这样一种编码方式：它与固定码率(CBR)基本相同，会按照设定的目标码率进行编码。但当编码器认为“适当”的时候，会使用高于目标码率的数值来进行编码以保证更好的质量。例如一首192kbps的平均码率编码的MP3，其中可能存在分散着的一些极短的片段使用了高于192kbps的码率。但由于它们实在太短了，因此最终的目标文件并不会比使用固定码率编码的文件大很多，通常差异在2~3%左右。

由于在实际编码中，会根据图像/音频的复杂程度，而对码率进行一些调整，以达到最好的控制文件大小及质量，因此，最终的平均码率并不能在编码之前确定下来，波动幅度较大。为了从一定程度解决这个问题，二次编码方式诞生了。它在第一次编码时不进行实际编码运算，仅仅是计算码率，第二次利用这一计算结果为基础，根据设定值进行调整，并最终编码。

除了平均码率之外，最高码率，或者叫码率峰值，也是与码率有关的一个参数。当码率峰值高过处理器所能处理的强度时，则可能会造成播放延迟。

音箱技术理论并非单一独立的学科，它所涵盖科技领域当中的各个方面，航空航天、空气动力、力学结构、声学结构、建筑声学等等各个方面。

宏牌音响一贯致力于音响系统的全方位开发应用，不断追求科技创新。公司拥有国际先进生产设备，检测设备，现代化管理经验，已经通过ISO9001管理体系认证、ISO14001环境管理体系认证、OHSAS18001职业健康安全管理体系认证、国家电子产品3C认证，欧共体电工委员会CE认证，欧共体RoHS认证。生产过程中完善的质量控制程序及产品出厂前的严格检验，都充分体现了宏牌音响“技术赢得品质，品质赢得市场”的发展理念。

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