60 мбайт сколько бит. Какая скорость домашнего интернета нужна вам на самом деле

Бизнес идеи

Вопрос от пользователя

Здравствуйте.

Подскажите пожалуйста, у меня интернет-канал 15/30 Мегабит/с, файлы в uTorrent скачиваются со скоростью (примерно) 2-3 MB/s. Как можно сопоставить скорость, не обманывает ли меня Интернет-провайдер? Сколько Мегабайт должно быть при скорости в 30 Мегабит/с? Запутался в величинах...

Доброго времени суток!

Подобный вопрос очень популярен, задают его в разных интерпретациях (иногда, очень грозно, как будто кто-то кого-то обманул). Суть в том, что большинство пользователей путает разные единицы измерения : как граммы и фунты (также и Мегабит, и Мегабайт) ...

Вообще, чтобы решить эту задачу придется прибегнуть к небольшому экскурсу к курсу информатики, но постараюсь не быть занудным ☺. Также в статье попутно разберу все вопросы, касаемо этой тематики (про скорость в торрент-клиентах, про МБ/с и Мбит/с).

Примечание

Ликбез по скорости интернета

И так, у ЛЮБОГО Интернет-провайдера (по крайней мере, лично я других не видел) скорость подключения к сети Интернет указывается в Мегабит/с (причем, обратите внимание на приставку "ДО" - никто не дает гарантию, что скорость у вас всегда будет постоянной, т.к. это невозможно).

В любой торрент программе (в том же uTorrent), по умолчанию, скорость скачивания отображается в МБ/с (Мегабайт в секунду). То есть, я веду к тому, что Мегабайт и Мегабит - это разные величины.

Обычно, достаточно заявленную скорость в тарифе вашего Интернет-провайдера в Мбит/с поделить на 8, чтобы получить скорость, которую покажет вам uTorrent (или его аналоги) в Мбайт/с (но об этом см. еще чуть ниже, есть нюансы ☺).

Например, скорость тарифа у Интернет-провайдера, по которому задали вопрос, 15 Мбит/с. Попробуем, перевести на нормальный лад...

Важно! (из курса информатики)

Компьютер не понимает чисел, для него важно лишь два значения: есть сигнал или нет сигнала (т.е. "0 " или "1 "). Вот эти или да, или нет - то бишь "0" или "1" зовется "Бит " (минимальная единица информации).

Для того чтобы можно было написать какую-то букву или цифру - одной единицы или нуля будет явно недостаточно (на весь алфавит точно не хватит). Было подсчитано, чтобы закодировать все необходимые буквы, цифры и пр. - необходима последовательность из 8 Бит.

Например, так выглядит код английской прописной "A" - 01000001 .

А так код цифры "1" - 00110001 .

Вот эти 8 Бит = 1 Байт (т.е. 1 Байт - это минимальный элемент данных).

Насчет приставок (и производных):

1 Килобайт = 1024 Байт (ну или 8*1024 Бит)
1 Мегабайт = 1024 Килобайт (или КБ / KB)
1 Гигабайт = 1024 Мегабайт (или МБ / MB)
1 Терабайт = 1024 Гигабайт (или ГБ / GB)

Математика:

Один Мегабит равен 0,125 Мегабайт .
Для достижения скорости передачи 1 Мегабайт в секунду потребуется подключение к сети со скоростью 8 Мегабит в секунду.

На практике, обычно, не прибегают к таким расчетам, все делается проще. Заявленная скорость в 15 Мбит/с просто делится на 8 (и от этого числа отнимают ~5-7% на передачу служебной информации, загрузку сети и пр.). Полученное число и будет считаться нормальной скоростью (примерный подсчет показан ниже).

15 Мбит/с / 8 = 1,875 МБ/с

1,875 Мбайт/с * 0,95 = 1,78 МБ/с

К тому же, я бы не сбрасывал со счетов нагрузки на сеть Интернет-провайдера в пиковые часы: по вечерам или в выходные (когда сетью пользуется большое число людей). Это также может серьезно сказываться на скорости доступа.

Таким образом, если вы подключены к Интернет по тарифу 15 Мбит/с, и у вас скорость скачивания в торрент-программе показывает около 2 МБ/с - с вашим каналом и Интернет-провайдером все очень неплохо ☺. Обычно, скорость бывает меньше заявленной (об этом мой следующий вопрос, парой строк ниже) ...

Типовой вопрос. Почему скорость подключения 50-100 Мбит/с, а скорость скачивания очень низкая: 1-2 МБ/с? Виноват Интернет-провайдер? Ведь даже по примерным прикидкам, она должна быть не ниже 5-6 МБ/с...

Попробую разобрать по пунктам:

во-первых, если вы внимательно посмотрите договор с Интернет-провайдером - то заметите, что вам обещали скорость доступа "ДО 100 Мбит/с" ;
во-вторых, помимо вашей скорости доступа, очень большое значение имеет то, откуда вы качаете файл(ы) . Скажем, если тот компьютер (с которого загружаете файл) подключен по низкоскоростному доступу, скажем в 8 Мбит/с - то ваша скорость загрузки с него в 1 МБ/с, по сути, максимальна! Т.е. попробуйте для начала скачать файл с других серверов (торрент-трекеров);
в-третьих, возможно у вас на ПК уже какая-то программа скачивает что-то еще . Да та же Windows может загружать обновления (если у вас помимо ПК, есть ноутбук, смартфон и пр. устройства, подключенные к этому же каналу сети - посмотрите чем заняты они...). В общем, проверьте, чем загружен ваш Интернет-канал;
не исключено, что в вечерние часы (когда нагрузка на Интернет-провайдера возрастает) - наблюдаются "просадки" (не вы одни в это время решили скачать что-нибудь интересное ☺);
если вы подключены через роутер - проверьте и его. Часто бывает, что недорогие модели режут скорость (иногда просто перезагружаются), в общем - просто не справляются с нагрузкой...
проверьте драйвер на вашу сетевую карту (например, на тот же Wi-Fi адаптер). Я несколько раз сталкивался с ситуацией: после на сетевую карту (драйвера на сетевой адаптер в 90% ставит сама Windows при ее установке) , скорость доступа возрастала значительно! Драйвера по умолчанию, идущие вместе с Windows - не панацея...

Тем не менее, я не исключаю того, что виновником низкой скорости доступа может быть и ваш Интернет-провайдер (со старым оборудованием, явно завышенными тарифами, которые доступны лишь теоретически на бумаге). Просто, для начала хотел, чтобы обратили внимание на вышеперечисленные моменты...

Еще один типовой вопрос . Зачем тогда указывать скорость при подключении в Мбит/с, когда все пользователи ориентируются на МБ/с (да и в программах указывается в МБ/с)?

Есть два момента:

при передаче информации передается не только сам файл, но и другая служебная информация (часть из которой меньше байта). Поэтому логично (да и вообще, исторически так сложилось), что скорость подключения измеряется и указывается в Мбит/с.
чем больше цифра - тем сильнее реклама! Маркетинг тоже никто не отменял. Многие люди, они достаточно далеки от сетевых технологий, и видя, что где-то цифра больше - будут идти туда, и подключаться к сети.

Лично мое мнение: например, неплохо бы было, если бы провайдеры указывали рядом с Мбит/с реальную скорость скачивания данных, которую пользователь увидит в том же uTorrent. Таким образом, и волки сыты, и овцы целы ☺.

Кстати, всем кто недоволен своей скоростью доступа к сети Интернет - я рекомендую ознакомиться вот с этой статьей : .

Дополнения по теме приветствуются...

Однако, представьте, что у Вас высокая скорость интернет соединения, вряд ли Вы будете говорить «У меня 57.344 бита». Гораздо легче сказать «У меня 56 кбайтов», не правда ли? Или же, можно сказать «У меня 8 кбит», что фактически ровно 56 кбайт, или 57.344 бита.

Давайте разберемся подробнее сколько мегабит в мегабайте.

Самая маленькая величина измерения скорости или размера, это Бит, после него идет Байт и др. Где, в 1 байте 8 бит, то есть, говоря 2 байта, Вы фактически говорите 16 бит. Говоря 32 бита, Вы фактически говорите 4 байта. То есть, такие меры измерения, как байты, кбиты, кбайты, мбиты, мбайты, гбиты, гбайты и др. были придуманы для того, что бы не приходилось произносить или писать длинные цифры.

Только представьте, что этих единиц измерения не существовало бы, как бы в таком случае измеряли тот же гигабайт? Так, как 1 гигабайт равняется 8.589.934.592 битам, не прада ли удобнее сказать 1 Гбайт, чем писать такие длинные цифры.

Мы уже знаем, что такое 1 бит и что такое 1 байт. Пойдем дальше.

Существует еще единица измерения «кбит» и «кбайт», как их еще называют «килобит» и «килобайт».

Где, 1 кбит, это 1024 бит, а 1 кбайт, это 1024 байт.

1 кбайт = 8 кбит = 1024 байта = 8192 бита

Помимо этого, существуют еще «мбита» и «мбайты», или как их еще называют «мегабиты» и «мегабайты».

Где, 1 мбит = 1024 кбит, а 1 мбайт = 1024 кбайт.

Отсюда исходит, что:

1 мбайт = 8 мбит = 8192 кбайт = 65536 кбит = 8388608 байт = 67108864 бит

Если подумать, все становится простым.

Теперь Вы догадываетесь о том, сколько мегабит в мегабайте?

С первого раза будет тяжело, но Вы привыкнете. Попытайтесь пойти по легкому пути:

1 мегабайт = 1024 кбайт = 1048576 байт = 8388608 бит = 8192 кбит = 1024 кбайт = 8 мбит
То есть, в 1 мегабайте = 8 мегабит.
Аналогично, в 1 килобайте = 8 килобит.
Как и в 1 байте = 8 бит.

Не правда ли, легко?

Так, например, можно узнать время, за которое у Вас скачается тот, или иной файл. Допустим, скорость Вашего интернет соединения равняется 128 килобайт в секунду, а файл, который Вы скачиваете в интернете, весит 500 мегабайт. Как Вы думаете, за какое время скачается файл?
Давайте подсчитаем.

Что бы это узнать, надо всего-лишь понять, сколько килобайт в 500 мегабайтах. Сделать это просто, достаточно умножить количество мегабайт(500) на 1024, поскольку в 1 мегабайте, 1024 килобайт. Получаем цифру 512000, это количество секунд, за которое скачается файл, учитывая скорость соединения 1 килобайт в секунду. Но, у нас скорость 128 килобайт в секунду, значит делим полученное число на 128. Остается 4000, это и есть время в секундах, за которое скачается файл.

Преобразовываем секунды в минуты:

4000 / 60 = ~66,50 минут

Преобразовываем в часы:

~66.50 / 60 = ~1 час 10 минут

То есть, наш файл размером 500 мегабайт, скачается за 1 час 10 минут, учитывая, что скорость соединения на протяжение всего времени будет ровно 128 килобайт
в секунду, что равняется 131.072 байтам, или, если быть точнее, 1.048.576 бит.

В третьем тысячелетии Интернет незаметно стал незаменимым явлением в каждом доме и по популярности вплотную подошел к своему конкуренту – телевидению. Сегодня даже пожилые люди делают выбор в пользу глобальной сети, ведь в отличие от телевидения здесь есть свобода выбора и безграничные возможности. Очень часто бывает так, что пользователь не удовлетворен своей скоростью Интернета и задается логичным вопросом – «Какая скорость Интернета считается нормальной?». Ответить на него однозначно не получится, как бы этого не хотелось. Прежде всего необходимо определить несколько целей, для которых вам нужна глобальная сеть Интернет. А уж потом исходя из целей определяться со скоростью.

Мы с вами не будем углубляться в дискретную математику, чтобы подробно изучать, что из себя представляет мера скорости Интернета. Достаточно будет сказать, чтобы не вводить некоторых в заблуждение, что Мбиты и Мбайты – это разные единицы измерения информации. И так, как пользователи больше знакомы с привычными мегабайтами, приведем следующие аналогии:

Скорость Интернета в 512 Мбит ровняется скорости скачивания любого файла 64 килобайт за 1 секунду.
6 мегабит заявленной скорости провайдером будет ровняться около 750 килобайт в секунду.
Интернет с 16 Мбит будет скачивать 2 мегабайта в секунду информации из сети.

Какая скорость Интернета считается хорошей для мобильных устройств

Для мобильных устройств, таких как планшет или телефон вполне достаточно будет скорости в 1 Мбит. Хотя этого может не хватить, если пользователь собирается выполнять сразу несколько онлайн-задач, т.е. просмотр фильмов, скачивание файлов и т.д. Обычно мобильный контент имеет в несколько раз меньший объем из-за чего ресурсов требует также меньше, чем web-версии сайтов и приложений. Одного Мбита вполне хватит и для других задач, например, для разговоров в Skype и других мессенджерах. Можно твердо сказать, что для мобильных устройств эта скорость является вполне нормальной.

Какой должна быть скорость Интернета для онлайн игр и просмотра фильмов

Игры и фильмы онлайн являются самыми Интернет-потребляемыми задачами для компьютера. Не всегда скорости, которую вы оплатили является нормальной для обеспечения просмотра фильма онлайн в HD-качестве. И здесь нет никаких мошеннических действий со стороны провайдера. Все дело в том, что нет ни одного Интернет-провайдера, который бы смог обеспечить круглосуточную стабильную скорость передаваемой информации. Этому способствует различные факторы – от элементарной нагрузки сети, до возможностей вашего компьютера и расположения в сети.

Чаще с этим вопросом обращаются именно геймеры, ведь для результативной и интересной игры им просто необходимо использовать стабильную скорость Интернета. Известны цифры скорости передачи данных по сети, которые необходимы для самых популярных онлайн-игр.

Для тех, кто любит фантастический мир World of Warcraft – вполне достаточно будет 512 Мбит скорости.
Игры World of Tanks и Dota находятся на одной ступени Интернет-потребления – до 1 Мбит.
Для Counter Strike достаточно также половины Мбита.

Стоит учесть еще и вид передачи данных. Если у вас подключен пакет с 16 Мбитами, который реализуется при помощи спутникового сигнала, то вполне вероятно, что Интернет-соединение с 10 Мбитами, которое подключено при помощи кабеля будет лучше и быстрее. Это происходит по той причине, что беспроводное соединение характеризуется большой потерей пакетов данных при передаче.

Тарифы Интернет-услуг

Для того, чтобы смотреть фильмы в разном качестве сегодня необходимо знать приблизительную нужную скорость Интернета.

Чтобы смотреть видео с типом трансляции 360p, нужно Интернет-соединение со скоростью около 1 Мбита ().
Для просмотра трансляции с 720p будет достаточно 5 Мбит.
Чтобы просматривать онлайн видео в качестве Ultra HD 4K, необходимо более 30 Мбит в секунду.

Для каких целей необходима скорость Интернета больше 30 Мбит в секунду

На данный момент есть и более быстрые подключения, но и стоят они соответственно дорого. Не каждый Интернет-провайдер способен обеспечить скорость более 30 Мбит. В первую очередь такая скорость понадобиться тем, кто имеет дорогие и мощные устройства, телевизоры с высоким разрешением, компьютеры с большой производительностью, которые позволяют воспроизводить требовательный контент. Также в высокой скорости нуждаются пользователи, которые часто выгружают в сеть различные ролики, программы, игры больших объемов. Поэтому понятие нормальной скорости Интернета зависит в первую очередь от ваших задач.

Всем, кто использует Интернет лишь для ознакомительных целей – посещение социальных сетей, интернет-журналов, чтение книг онлайн, вполне достаточно будет скорости в 1 Мбит качественного соединения (с минимальными потерями пакетов или низким ping).

Для тех, кто более требователен к глобальной сети, скажем, средний сегмент (а таких пользователей большая часть) – нечастое скачивание файлов, просмотр видеороликов Youtube и онлайн-фильмов, использование онлайн-игр и т.п. будет достаточной скорость от 10 Мбит/сек.

Как измерять скорость интернета

Для того, чтобы измерять скорость Интернета и определить низкая или нормальная она у вас, существую специальные онлайн-сервисы и программы (). Проще всего использовать онлайн-сервисы, ведь для этого нет необходимости скачивать на свой компьютер ненужные файлы и занимать пространство жесткого диска. Чтобы тест был максимально точным, нужно придерживаться некоторых условий:

Подключите кабель напрямую через сетевой интерфейс (сетевую карту) к тому компьютеру, на котором будете проверяться скорость.
На проверяемом компьютере нужно закрыть все программы, которые работают на данный момент. Также нужно выключить всевозможные утилиты, которые могут работать в фоновом режиме, обычно ими выступают антивирусные файерволы и торрент-клиенты, которые запускаются вместе с компьютером.
Откройте «Диспетчер задач» и окончательно убедитесь, что никаких загрузок не производится.

Одним из популярных сервисов проверки скорости передачи пакетов по сети является сервис http://speedtest.net/ru/ .

Чтобы проверить свой Интернет, перейдите по ссылке и нажмите на большую кнопку посередине «Начать проверку» (Begin Test).
После этого система проверки соединится с ближайшим сервером, расположенный к вашему месту пребывания и проведет все необходимые процедуры по определению скорости.
В конце проверки вы увидите на мониторе всю информацию по вашему соединению, а именно: число утерянных пакетов (ping), входящая и исходящая скорость соединения и ваш текущий IP-адрес.

Сервис Speed Test

Еще один подобных сервис, который доступен по адресу https://2ip.ua/ . Здесь вы также можете проверить скорость, нажав на кнопку главной страницы «Тестировать». Примечательно, что иногда результаты тестов между этими двумя сервисами отличаются и разница местами велика. Но нельзя сказать однозначно, что сервисы пудрят мозг пользователям, ведь условия и методы проверки могут различаться. Не говоря уже о других факторах влияния на результат – расположение серверов сервисов, загруженность сети в данный моменты и т.д.

Сервис 2ip

Нельзя назвать точную цифру скорости Интернета в Мбитах, которая подходила бы для каждого пользователя и считалась бы нормальной. Пакет с определенной скоростью нужны выбирать исходя из своих потребностей.

Вконтакте

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 мегабит в секунду (метрический) [Мб/с] = 0,00643004115226337 Оптическая несущая 3

Исходная величина

Преобразованная величина

бит в секунду байт в секунду килобит в секунду (метрический) килобайт в секунду (метрический) кибибит в секунду кибибайт в секунду мегабит в секунду (метрический) мегабайт в секунду (метрический) мебибит в секунду мебибайт в секунду гигабит в секунду (метрический) гигабайт в секунду (метрический) гибибит в секунду гибибайт в секунду терабит в секунду (метрический) терабайт в секунду (метрический) тебибит в секунду тебибайт в секунду Ethernet 10BASE-T Ethernet 100BASE-TX (быстрый) Ethernet 1000BASE-T (гигабит) Оптическая несущая 1 Оптическая несущая 3 Оптическая несущая 12 Оптическая несущая 24 Оптическая несущая 48 Оптическая несущая 192 Оптическая несущая 768 ISDN (одиночный канал) ISDN (двойной канал) модем (110) модем (300) модем (1200) модем (2400) модем (9600) модем (14.4k) модем (28.8k) модем (33.6k) модем (56k) SCSI (асинхронный режим) SCSI (синхронный режим) SCSI (Fast) SCSI (Fast Ultra) SCSI (Fast Wide) SCSI (Fast Ultra Wide) SCSI (Ultra-2) SCSI (Ultra-3) SCSI (LVD Ultra80) SCSI (LVD Ultra160) IDE (PIO mode 0) ATA-1 (PIO mode 1) ATA-1 (PIO mode 2) ATA-2 (PIO mode 3) ATA-2 (PIO mode 4) ATA/ATAPI-4 (DMA mode 0) ATA/ATAPI-4 (DMA mode 1) ATA/ATAPI-4 (DMA mode 2) ATA/ATAPI-4 (UDMA mode 0) ATA/ATAPI-4 (UDMA mode 1) ATA/ATAPI-4 (UDMA mode 2) ATA/ATAPI-5 (UDMA mode 3) ATA/ATAPI-5 (UDMA mode 4) ATA/ATAPI-4 (UDMA-33) ATA/ATAPI-5 (UDMA-66) USB 1.X FireWire 400 (IEEE 1394-1995) T0 (полный сигнал) T0 (B8ZS полный сигнал) T1 (полезный сигнал) T1 (полный сигнал) T1Z (полный сигнал) T1C (полезный сигнал) T1C (полный сигнал) T2 (полезный сигнал) T3 (полезный сигнал) T3 (полный сигнал) T3Z (полный сигнал) T4 (полезный сигнал) Virtual Tributary 1 (полезный сигнал) Virtual Tributary 1 (полный сигнал) Virtual Tributary 2 (полезный сигнал) Virtual Tributary 2 (полный сигнал) Virtual Tributary 6 (полезный сигнал) Virtual Tributary 6 (полный сигнал) STS1 (полезный сигнал) STS1 (полный сигнал) STS3 (полезный сигнал) STS3 (полный сигнал) STS3c (полезный сигнал) STS3c (полный сигнал) STS12 (полезный сигнал) STS24 (полезный сигнал) STS48 (полезный сигнал) STS192 (полезный сигнал) STM-1 (полезный сигнал) STM-4 (полезный сигнал) STM-16 (полезный сигнал) STM-64 (полезный сигнал) USB 2.X USB 3.0 USB 3.1 FireWire 800 (IEEE 1394b-2002) FireWire S1600 and S3200 (IEEE 1394-2008)

Избранная статья

Подробнее о передаче данных и теореме Котельникова

Общие сведения

Современные устройства, которые записывают и обрабатывают данные, например, компьютеры, в основном работают с данными в цифровом формате. Если сигнал - аналоговый, то для того, чтобы эти устройства могли с ним работать, его преобразуют в цифровой. Аналоговый сигнал - продолжительный и непрерывный, как звуковая волна, изображенная розовым цветом на иллюстрации.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой происходит во время процесса дискретизации. При этом через каждый определенный промежуток времени производят измерение амплитуды сигнала, иными словами, берут дискретный отсчёт, и на основе полученной информации строят модель этого сигнала в цифровом формате. На иллюстрации оранжевым цветом показаны интервалы, на которых производили отсчёт.

Если эти интервалы достаточно малы, то можно довольно точно воссоздать аналоговый сигнал из цифрового. При этом воссозданный сигнал практически не отличается от исходного аналогового. Однако, чем больше отсчётов, тем больше места занимает цифровой файл, содержащий этот сигнал, что увеличивает размер памяти, необходимой для его хранения, и ширину полосы пропускания канала связи, необходимую для передачи этого файла.

При преобразовании сигнала из аналогового в цифровой теряется некоторая информация, но если эти потери малы, то мозг человека дополняет недостающую информацию. Это значит, что нет необходимости часто производить отсчёты сигнала - их можно совершать не чаще, чем необходимо, чтобы сигнал казался человеку непрерывным. Представить себе эти частоты отсчётов можно на примере стробоскопа. Когда он настроен на низкую частоту, например на 25 вспыхиваний в секунду (25 Гц), то нам заметно, что свет включается и выключается. Если же настроить стробоскоп на более высокую частоту, например на 72 вспыхиваний в секунду, то мигания будут незаметны, так как на такой частоте человеческий мозг заполняет пропуски в сигнале. Электронно-лучевые трубки, использовавшиеся в компьютерных мониторах, которые не так давно были заменены жидкокристаллическими дисплеями, обновляют изображение с определенной частотой, например 72 Гц. Если эту частоту понизить, например до 60 Гц или ниже, то экран начнет мигать. Это происходит по причине, описанной выше. Каждый пиксель при обновлении изображения кратковременно затемняется, по принципу, похожему на работу стробоскопа. В жидкокристаллических мониторах такого не происходит, поэтому они не мигают, даже при низкой частоте обновления изображения.

Дискретизация с недостаточным количеством отсчётов и искажение сигнала

Такое искажение называется алиасингом . Один из самых распространенных примеров такого искажения - муар . Его можно увидеть на изображениях поверхностей с повторяющимся рисунком, например на стенах, на волосах и на одежде.

В некоторых случаях из-за недостаточного количества отсчётов два разных аналоговых сигнала могут быть преобразованы в один и тот же цифровой сигнал. На верхнем рисунке синий аналоговый сигнал отличается от розового, но при преобразовании в цифровой, получается один и тот же сигнал, изображенный голубым цветом.

Эта проблема с обработкой сигнала искажает цифровой сигнал даже при достаточно высокой частоте дискретизации, которую обычно используют для звукозаписи. При записи звука высокочастотные сигналы, которые не слышны для человеческого уха, иногда преобразуют в цифровой сигнал более низкой частоты (на иллюстрации), который слышен людям. Это вызывает шумы и искажения звука. Один из способов избавиться от этой проблемы - фильтрация всех составляющих сигнала выше порога слышимости, то есть выше 22 кГц. В этом случае не происходит искажения сигнала.

Другое решение этой проблемы - увеличение частоты дискретизации. Чем выше эта частота, тем более плавным получается цифровой сигнал, как на иллюстрации. Здесь цифровой сигнал, полученный из аналогового сигнала на графике вверху, он изображен синим цветом. Этот цифровой сигнал почти идентичен с аналоговым сигналом, и перекрывает его, поэтому на этой иллюстрации розового сигнала совсем не видно.

Теорема Котельникова

Так как мы заинтересованы в том, чтобы файл с нашим цифровым сигналом был как можно меньшего размера, нам необходимо определить, насколько часто следует брать отсчёты, чтобы при этом не ухудшить качество сигнала. Для этих вычислений используют теорему Котельникова , также известную в английской литературе как теорема отсчётов или теорема Найквиста-Шеннона. Согласно этой теореме, частота, с которой взяты отсчёты, должна быть как минимум вдвое больше самой высокой частоты аналогового сигнала. Частота определяет, сколько полных колебаний происходит за определенное время. В нашем примере мы использовали единицы системы СИ, секунды, для времени и герцы (Гц) для частоты. Если известно время, за которое происходит одно колебание, то можно вычислить частоту, поделив 1 на это время. На иллюстрации, сигнал на верхнем графике, обозначенный розовым, завершает одно колебание за 6 секунд, значит его частота равна 1/6 Гц. Чтобы преобразовать этот сигнал в цифровой и не потерять качество, согласно теореме Котельникова необходимо брать отсчёты в два раза чаще, то есть с частотой 1/3 Гц, или каждые 3 секунды. На иллюстрации отсчёты взяты именно с такой чистотой - каждый отсчёт обозначен оранжевой точкой. На нижнем графике частота сигнала, изображенного зеленым цветом выше. Она достигает 1 Гц, так как одно колебание завершается за одну секунду. Для дискретизации этого сигнала необходимо брать отсчёты с частотой 2 Гц или каждую 1/2 секунды, что и продемонстрировано на иллюстрации.

История теоремы

Теорема отсчётов была выведена и доказана почти одновременно рядом независимых ученых по всему миру. В русском языке она известна как теорема Котельникова, но на других языках в ее название часто включают имена других ученых, например Найквиста и Шеннона в английском варианте. Список других ученых, внесших вклад в этой области, включают Д. М. Уиттекера и Г. Раабе.

Примеры выбора частоты отсчётов

Насколько часто брать отсчёты обычно решают, используя теорему Котельникова, но выбор максимальной частоты сигнала зависит от того, для чего будет использоваться цифровой сигнал. В некоторых случаях частота отсчётов больше, чем удвоенная частота сигнала. Обычно такая высокая частота необходима для улучшения качества цифрового сигнала. В других случаях, частоту ограничивают слышимым спектром, как, например, в случае с компакт дисками, частота отсчётов в которых равна 44 100 Гц. Такая частота позволяет передать звуки до самой высокой частоты, которую способно услышать ухо человека, то есть до 20 000 Гц. Удвоение этой частоты до 44 100 Гц позволяет осуществлять передачу сигнала без потери качества.

Следует заметить, что порог слышимости зависит от возраста. Так, например, дети и молодые люди слышат звуки с частотой до 18 000 Гц, но с возрастом этот порог опускается до 15 000 Гц и ниже. Производители используют эти знания для создания электронных устройств и программного обеспечения специально для молодых людей. Например, некоторые смартфоны можно настроить так, чтобы они звонили на частоте выше 15 000 Гц - такой звонок не слышен большинству взрослых. Аудиозапись также делают с учетом порога слышимости молодых людей и тех, у кого очень хороший слух. Именно поэтому к порогу слышимости большинства людей добавили дополнительные 50 Гц, умноженных на два для частоты отсчётов. То есть, ориентируются на 22 050 Гц, умноженных вдвое - отсюда и такая высокая частота отсчётов в 44 100 Гц. Частота отсчётов в аудио записи для видео, например используемая в фильмах или телепередачах еще выше, до 48 000 Гц.

Иногда, наоборот, интервал частот для звукозаписи сужают. Например, если бо́льшая часть звука - человеческий голос, то не обязательно воссоздавать цифровой сигнал с высоким качеством. Так, например, в передающих устройствах, таких как телефоны, частота отсчётов всего 8 000 Гц. Этого достаточно для передачи голоса, так как мало кто будет передавать по телефону записи симфонического оркестра.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

1 мегабит в секунду (метрический) [Мб/с] = 0,00643004115226337 Оптическая несущая 3

Исходная величина

Преобразованная величина

Избранная статья

Подробнее о передаче данных и теореме Котельникова