Лекція 3 режими стиснення потокових даних. Швидкість передачі інформації Режими стиснення потокових даних
Існує три режими стиску потокових даних:
з постійним бітрейтом (англ. Constant BitRate - CBR)
зі змінним бітрейтом (англ. Variable BitRate - VBR)
з усреденим бітрейтом (англ. Average BitRate - ABR)
Кодек вибирає потрібний бітрейт, виходячи з параметрів (рівня бажаної якості), причому протягом кодованого фрагмента бітрейт може змінюватися. При стиску звуку потрібний бітрейт визначається на основі психоакустичної моделі. ABR - різновид VBR, у якій кодек при стисненні дотримується заданого середнього значення.
Постійний бітрейт
Постійний бітрейт - це варіант кодування потокових даних, при якому користувач задає необхідний бітрейт, який не змінюється протягом усього файлу.
Його головна перевага - можливість досить точно передбачити розмір кінцевого файлу.
Проте варіант з постійним бітрейтом не дуже підходить для музичних творів, звучання яких динамічно змінюється в часі, так як не забезпечує оптимального співвідношення розмір / якість.
Змінний бітрейт
Зі змінним бітрейтом кодек вибирає значення бітрейту виходячи з параметрів (рівня бажаної якості), причому протягом кодованого фрагмента бітрейт може змінюватися. При стисненні звуку потрібний бітрейт визначається на основі психоакустичної моделі. Даний метод дає найкращу якість вихідного файлу, однак точний його розмір виявляється дуже погано передбачуваний. Залежно від характеру звуку (або зображення, у разі кодування відео), розмір отриманого файлу може відрізнятися в кілька разів.
Усереднений бітрейт
Усереднений бітрейт є гібридом постійного і змінного бітрейтів: бітрейт в кбіт / c задається користувачем, а програма варіює його в деяких межах. Однак, на відміну від VBR, кодер з обережністю використовує максимально і мінімально можливі значення бітрейта, щоб не ризикувати вийти за задану користувачем середню величину. Якість вихідного файлу виходить в результаті трохи краще, ніж при використанні CBR, але гірше, ніж при використанні VBR. З іншого боку, цей метод дозволяє найбільш гнучко задавати бітрейт (для аудіо це може бути будь-яким числом між 8 і 320 кбіт / с, проти чисел, кратних 16 в методі CBR) і з набагато більшою (порівняно з VBR) точністю передбачати розмір вихідної файлу.
Швидкість передачі інформації
Роз'єм
8P8C.
Швидкість передачі інформації - це швидкість передачі даних, виражена в кількості біт, символів або блоків, переданих за одиницю часу. Теоретична верхня межа швидкості передачі інформації визначається теоремою Шеннона-Хартлі.
Теорема Шеннона-Хартлі
Розглядаючи всі можливі багаторівневі і багатофазні методи шифрування, теорема Шеннона-Хартлі стверджує, що ємність каналу C, який виражає теоретичну верхню межу швидкості передачі інформації, які можна передати з даною середньою потужністю сигналу S через один аналоговий канал зв'язку, схильний аддитивному білому гауссовскому шуму потужності N дорівнює:
де
C-ємність каналу в бітах в секунду;
B - смуга пропускання каналу в герцах;
S - повна потужність сигналу над смугою пропускання, виміряної в ватах або вольтах в квадраті;
N - повна шумова потужність над смугою пропускання, виміряної в ватах або вольтах в квадраті;
S / N - відношення сигналу до шуму (SNR) сигналу до гауссовскому шуму, виражене як відношення потужностей.
Одиниці виміру
Біт в секунду (англ. bits per second, bps) - базова одиниця вимірювання швидкості передачі інформації, яка використовується на фізичному рівні мережевий моделі OSI або TCP / IP.
На більш високих рівнях мережевих моделей, як правило, використовується більш велика одиниця - байт у секунду (Б / c або Bps, від англ. Bytes per second) рівна 8 біт / c.
На відміну від бодового (baud; при двійковому кодуванні боди також позначають кількість біт в секунду), бітами в секунду виміряється ефективний обсяг інформації, без обліку службових бітів (стартові / степових / парність) застосовуваних при асинхронній передачі. У деяких випадках (при синхронній двійковій передачі) швидкість у бодах може бути рівна швидкості в бітах в секунду.
Методи підвищення швидкості передачі інформації
Одним із способів підвищення швидкості передачі інформації є застосування адаптивних антенних решіток із слабо корельованим антенними елементами [2]. Системи зв'язку, які використовують такі антени, отримали назву MIMO систем (Multiple Input Multiple Output).
Бод
Бод (англ. baud) у зв'язку та електроніці - одиниця виміру символьної швидкості, кількість змін інформаційного параметра несучого періодичного сигналу в секунду. Названа на честь Еміля Бодо, винахідника коду Бодо - кодування символів для телетайпів.
Найчастіше, помилково, вважають, що бод - це кількість біт, передана в секунду. Насправді ж це вірно лише для двійкового кодування, яке використовується не завжди. Наприклад, в сучасних модемах використовується квадратурна амплітудна модуляція (QAM - КАМ), і однією зміною рівня сигналу може кодувати кілька (до 16) біт інформації. Наприклад, при символьної швидкості 2400 бод швидкість передачі може становити 9600 біт / c завдяки тому, що в кожному часовому інтервалі передається 4 біти.
Крім цього, бодами висловлюють повну ємність каналу, включаючи службові символи (біти), якщо вони є. Ефективна ж швидкість каналу виражається іншими одиницями, наприклад бітами в секунду (біт / c, bps).