نرخ بیت چیست؟

در تکنولوژی های امروزی می توانیم انتظار سرعت و کیفیت بالایی از هر کاری که با لوازم الکترونیکی اعم از کامپیوترها، گوشی های هوشمند و دیگر لوازم دیجیتالی انجام می دهیم داشته باشیم. گرچه این سرعت و کیفیت بالا به عوامل مختلفی گره خورده است که بیشتر آنها به چیزی به نام نرخ بیت یا بیت ریت مربوط می شوند. اینکه نرخ بیت چه معنایی دارد به زمینه ای که در آن در بیت ریت استفاده می شود بستگی دارد، اما دانستن اینکه بیت ریت واقعا چیست و پتانسیل ارائه چه مزیت هایی را دارد می تواند مهم باشد.

Bit Rate یا نرخ بیت اصطلاحی است که برای توصیف میزان یا مقدار داده های که در یک بازه زمانی مشخص (معمولا یک ثانیه) جا به جا می شود به کار برده می شود. بسته به زمینه استفاده، واحد رایج اندازه گیری این واحد بیت بر ثانیه (bit/s) است که به نسبت مقدار و حجم داده ها می تواند با ضریب های کیلو، مگا و گیگا نیز همراه باشد. یعنی kbps، Mbps و Gbps. فارغ از اینکه برای توصیف نرخ بیت بر ثانیه از کدام واحد استفاده می شود، هرچقدر عدد بیت ریت بالاتر باشد، نرخ انتقال داده بالاتر و نشان دهنده سرعت بیشتر و کیفیت بالاتر است.

گرچه دانستن این نکته مهم است که در زمینه پردازش های سخت افزاری، هر چقدر نرخ بیت پایین تر باشد فشار کمتری به سخت افزار دستگاه وارد می کند. اتفاقی که برای دستگاه های سبک تری همچون گوشی های تلفن همراه، تبلت ها، کامپیوترهای جیبی و غیره بسیار مهم است.

تفاوت نرخ بیت با بایت در ثانیه

هر بایت از 8 بیت تشکیل شده است. به عنوان مثال 1 مگابایت، برابر است با 8 مگابیت. تفاوت نرخ بیت بر ثانیه و نرخ بابیت بر ثانیه چیزی بیشتر از یک اختلاف هشتایی است. نرخ بیت بر ثانیه (bps) معمولا برای توصیف سرعت یک ارتباط اینترنتی استفاده می شود در حالی که بایت اغلب برای اشاره به اندازه فایل ها یا فضای ذخیره سازی، مورد استفاده قرار می گیرد. در زمینه تعیین سرعت ارتباط اینترنتی از واحد بیت بر ثانیه استفاده می شود.

فرمول محاسبه نرخ بیت

بیت ریت یا نرخ بیت به ما می گوید که چه تعداد بیت از داده ها، در هر ثانیه پردازش می شوند.

ساده ترین فرمول موجود برای محاسبه بیت ریت از تقسیم کردن حجم اطلاعات بر زمان انتقال آنها به دست می آید. به عبارت ساده تر:

 حجم اطلاعات ÷ نرخ بیت = زمان انتقال اطلاعات 

این فرمول بیشتر برای محاسبه سرعت انتقال داده ها از طریق اینترنت مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای محاسبه بیت ریت پردازش های سخت افزاری و فایل های صوتی و تصویری از فرمول زیر استفاده می شود:

فرکانس × عمق بیت × کانال ها = بیت ریت

بیت ریت در اینترنت

زمانی که پای ارتباطات اینترنتی وسط می آید، نرخ بیت بالاتر همیشه بهتر است. چرا که در این زمینه نرخ بیت بالا سخت افزار دستگاه شما را تحت فشار قرار نمی دهد و تنها خیلی ساده محتوای مورد نظر شما را بسیار سریع تر به دستتان می رساند. هر چقدر بیت ریت ارتباط اینترنتی شما بالاتر باشد، کارهای بیشتری می توانید با آن انجام دهید.

به عنوان مثال با بیت ریت بالاتر، راحت تر می توانید ویدئوهای با کیفیت را به صورت آنلاین تماشا کنید، بازی های آنلاین را با لگ کمتر و سرعت بالاتری اجرا کنید و فایل های حجیم را در زمان کوتاه تری دانلود نمایید. بیت ریت در اینترنت نشان دهنده سرعت داد و ستد (دریافت و ارسال) داده است.

بیت ریت در فیلم و صدا

وقتی صحبت از ویدئو و صدا می شود نرخ بیت معنی متفاوتی پیدا می کند. در این زمینه بیت ریت به مقدار داده ای که در هر ثانیه از فایل رسانه ای در حال پخش ذخیره می شود اشاره دارد. به عنوان مثال در شرایطی که هر دو فایل از یک منبع ایده آل مشابه باشند، یک فایل صوتی MP3 با کیفیت 300 kbps کیفیت بیشتری از فایل صوتی دارد که کیفیت آن 128 kbps است.

به یاد داشته باشید که نمی توانید یک فایل صوتی بد صدا را طی کپی کردن با یک بیت ریت بالا، با کیفیت تر کنید چرا که بیت ریت ذخیره سازی از منبع پایین بوده است. به همین خاطر فایل هایی که بیت ریت بالاتری دارند به صورت عمومی از کیفیت بالاتری برخوردارند اما این اتفاق صد در صد نیست.

همین قاعده برای فایل های ویدئویی هم وجود دارد. در مقایسه بین دو ویدئو که رزولوشن مشابه دارند، فایلی که نرخ بیت بالاتری دارد از کیفیت بهتری برخوردار است. از این رو وقتی که رزولوشن تصاویر ویدئو بالاتر می رود، انتظار می رود که بیت ریت هم بالاتر برود چرا که داده های بیشتری در حال پردازش هستند. به همین خاطر فایل های صوتی و ویدئویی که بیت ریت بالا دارند به صورت کلی از کیفیت بهتری هم برخوردارند اما بیت ریت بالا ممکن است کار زیادی از سخت افزارهای سیستم شما بکشد و باعث شود که توان پردازش آن بیشتر از حد تحمل آن سخت افزار باشد.

به عنوان مثال گرافیک های ضعیف تر توان پردازش بازی های کامپیوتری سنگین که بیت ریت بالایی دارند را ندارند، پس یا آنها را اجرا نمی کنند یا به سختی و کندی آنها را اجرا خواهند کرد یا مثلا اینکه پردازنده های مرکزی ضعیف توان پخش فایل های سنگین ویدئویی مانند 4K یا برخی حتی 1080p را هم ندارند.

همچنین بهتر است بدانید فایل هایی که فرمت های مختلفی دارند از الگوریتم های فشرده سازی متفاوتی هم استفاده می کنند که احتمالا ممکن است باعث شود تا برخی از فرمت ها بتوانند با بیت ریت پایین کیفیت بالا ارائه دهند. به صورت کلی یکی از مهمترین پیشرفت های نرم افزاری که هر روزه تحقیقات زیادی روی آن انجام می شود، در این زمینه است که چگونه با نرخ بیت پایین تر کیفیت های بالاتر ارائه دهند تا سخت افزارها راحت تر بتوانند آن را پخش کنند و نیاز به پردازش های سنگین نباشد. ساده بگوییم، جهت گیری تکنولوژی به سمت هرچه پایین تر آوردن نرخ بیت و بالا نگه داشتن کیفیت است.

سمپل ریت چیست؟

نمونه برداری صوتی فرآیندی است که در آن صداهای آنالوگ از منابع موسیقایی، مانند سازهای آنالوگ، به فایل های دیجبیتالی تبدیل می شود. ضبط صدای دیجیتالی این کار را از طریق نمونه برداری از منبع صوتی انجام می دهد. هر چقدر تعداد این نمونه ها یا سمپل ها بیشتر باشد – که به آن سمپل ریت یا نرخ نمونه برداری می گویند- نتیجه نهایی صدای دیجیتال به صدای اصلی ضبط شده نزدیک تر خواهد بود. هر چقدر سمپل ریت بالاتر باشد، کیفیت بازتولید صدا هم بالاتر می رود.

نرخ نمونه برداری یا سمپل ریت نشان دهنده تعداد دفعاتی است که از یک صدای آنلوگ به صورت دیجیتالی نمونه برداری می شود. سمپل ریت را معمولا در واحد زمان و با کیلوهرتز اندازه گیری می کنند. به عنوان مثال سی‌دی ها معمولا با سمپل ریت 44.1kHz ضبط می شوند که یعنی در هر 1 ثانیه 44100 نمونه از صدا گرفته شده است.

اصلی ترین تفاوت بین بیت ریت و سمپل ریت در این است که نرخ بیت روی محور عمودی و نرخ نمونه برداری روی محور افقی قرار می گیرند. هر چقدر هم سمپل ریت بالاتر باشد فایل خروجی حجیم تر است و به فضای بیشتری برای ذخیره شدن نیاز دارد.

نرخ خطای بیت ریت

به خطاها یا ارورهایی که در فرآیند انتقال داده های دیجبیتال اتفاق می افتد، خطای بیت ریت می گویند. حال به نسبت تعداد خطاهایی که در هنگام انتقال داده ها، در یک بازه زمانی مشخص رخ می دهد، نرخ خطای بیت ریت گفته می شود. چنانچه تعداد سیگنال های سالم از خطاها بیشتر باشد مشکلی برای سیستم پیش نمی آید، اما اگر نرخ خطای بیت ریت بالا باشد می تواند به بخش های نرم افزاری و حتی سخت افزاری دستگاه نیز آسیب برساند.

مقاله آموزشی مرتبط: بایت چیست؟