[科普中国]-比特

比特（BIT，binary system），计算机专业术语，是信息量单位，是由英文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F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。L.哈特莱1928年认为对信息量选用对数单位进行度量最合适。1

概念两个概念

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。数字化音响中用电脉冲表达音频信号，“1”代表有脉冲，“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，对音频信号还原能力越强。

位概念二进制数系统中，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。

事例假设一事件以A或B的方式发生，且A、B发生的概率相等，都为0.5，则一个二进位可用来代表A或B之一。例如：

1）二进位可以用来表示一个简单的正/负的判断

2）有两种状态的开关(如电灯开关) ，

3）三极管的通断，

4）某根导线上电压的有无，或者

5）一个抽像的逻辑上的然/否，等等。

由于转换成二进制后长度会发生变化，不同数制下一位的信息量并不总是一个二进位，其对应关系为对数关系，例如八进制的一位数字，八进位，相当于3个二进位。除二进位外，在电脑上常用的还有八进制，十进制，和十六进制等的八进位，十进位，和十六进位等。

历史在由Joseph Marie Jacquard（1804）开发的Basile Bouchon和Jean-Baptiste Falcon（1732）发明的穿孔卡中使用了由离散位编码的数据，后来被Semen Korsakov，Charles Babbage，Hermann Hollerith和早期采用。 IBM等电脑制造商。该想法的另一种变体是穿孔纸带。在所有这些系统中，介质（卡或磁带）在概念上承载了一系列孔位置;每个位置可以穿或不穿，因此携带一点信息。按位编码文本也用于摩尔斯电码（1844）和早期数字通信机器，例如电传和股票代码机（1870）。

拉尔夫·哈特利建议在1928年使用对数度量信息。克劳德·E·香农（Claude E. Shannon）在1948年开创性的论文“交流数学理论”（The Mathematical Theory of Communication）中首次使用了bit这个词。他把自己的起源归功于1947年1月9日写过贝尔实验室备忘录的John W. Tukey,他将“二进制信息数字”简称为“比特”。有趣是，Vannevar Bush在1936年撰写了“信息点”，可以存储在当时机械计算机中使用的打孔卡上。由Konrad Zuse建造的第一台可编程计算机使用二进制表示法编号。

比特区别CD的取样频率为44.1KHz，这个规格的制定是根据Nyquist的取样理论而来，他认为要把类比讯号变成分立的符号（Discrete Time），取样时的频率至少要在原讯号的两倍以上。人耳的听觉极限约在20KHz，所以飞利浦在一九八二年推出CD时就将其制定为44.1KHz。取样是将模拟讯号换成数码讯号的第一步，但精密度仍嫌粗糙，所以超取样的技术就出现了。一般八倍超取样就等于将取样频率提高到352.8KHz，一方面提高精度，一方面经过DAC之后产生的类比讯号比较完整，所需的低通滤波器（滤除音取样时产生的超高频）次数与斜率都可大幅降低，相位误差与失真也都会获得巨大改善。不过CD每隔0.00002秒才取样一次，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讯号完整，而这样的任务就落在数码滤波器身上（Digital Filter）。比较先进的设计是以DSP（Digital Signal Processor）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。另一类数码滤波是事先将复杂程式与在晶片中，有类似DSP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。

在数码滤波之后，就进入DAC了，从这里开始有单比特与多比特的区别。多比特是数码讯号通过一个电流分配器（Current Switch），变成大小不同的电流输出，因为数码讯号是二进制关系，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，随著音乐讯号变动，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，完整的模拟讯号就出现了。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。

比特流比特流（Bitstream）是飞利浦八八年提出的技术，构造很简单。首先二进制的数码讯号进入一个有参考电压的模组中，输入讯号比参考电压高输出就是1，反之则为0；第二个讯号再与第一个讯号比较，更高的就输出1，较低输出0…以此类推。因为它只比较间的大小，所以样本要增加，需要更高的取样频率，从早期的256倍到最新的384倍就是个好例子。只有一个比特的讯号会进入一个叫开关电容（Switched Capacitor）的DAC中，还原成类比讯号。常用的单比特晶片都是飞利浦制品，最早有SAA7320，则把SAA7350与TDA1547合在一起称为DAC7线路，Crystal也有类似产品。

何者为优并无定论，唯一可以肯定的是绝大部分高价机种都是多比特设计。

比特率比特率这个词有多种翻译，比如码率等，表示经过编码（压缩）后的音频数据每秒钟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。比特率与音频压缩的关系简单的说就是比特率越高音质就越好，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音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。LAME针对CBR不佳的文件体积比和VBR生成文件大小不定的特点独创了这种编码模式。ABR在指定的文件大小内，以每50帧（30帧约1秒）为一段，低频和不敏感频率使用相对低的流量，高频和大动态表现时使用高流量，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，而且音质相对于VBR和ABR不会有明显的提高。

影响声音的大小的物理要素是振幅，电脑上的声音必须也要能精确表示乐曲的轻响，所以一定要对声波的振幅有一个精确的描述，“比特”就是这样一个单位，x比特就是指把波形的振幅划为2的x次方个等级，根据模拟信号的轻响把它划分到某个等级中去，就可以用数字来表示了。比特率越高，越能细致地反映声音的轻响变化。

为了体现正常的声音信息，16bit为基本的需求，较好的cd使用的是20bit甚至24bit。CS呢？顶多顶多算及格。而声道就别提了，连mp3都是2 Channel。

说白了比特率就是每秒钟传输的数位

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)。

基于位的计算某些按位计算机处理器指令（例如位集）在操作位的级别操作，而不是操纵被解释为位的集合的数据。

在20世纪80年代，当位图计算机显示器变得流行时，一些计算机提供专门的位块传输（“bitblt”或“blit”）指令来设置或复制对应于屏幕上给定矩形区域的位2。

在大多数计算机和编程语言中，当引用一组位（例如字节或字）中的位时，通常由对应于其在字节或字内的位置的0向上的数字指定。 但是，0可以指最高或最低有效位，具体取决于上下文。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所