В России очень хороший и, что не менее важно, доступный домашний интернет. Серьёзно! В деревнях и совсем глубокой провинции дела, конечно, похуже, но возьмите любой, даже небольшой город в европейской части страны и посмотрите тарифы. За 300–400 рублей в месяц можно провести в квартиру интернет со скоростью в районе 25–50 мегабит в секунду, а по какой-нибудь акции и все 100 мегабит.

Для сравнения: в «цивилизованных» странах быстрый интернет (и домашний, и мобильный) обходится на порядок дороже. А ещё там до сих пор живёт понятие «месячный лимит данных». У нас такое осталось только у сотовых операторов.

Впрочем, дешевизна - это не повод платить за то, чем не пользуешься. Даже сотня сэкономленных рублей греет кошелёк, а потому тариф на домашний интернет нужно выбирать исходя из реальных потребностей в скорости. Давайте разберёмся, сколько мегабит в секунду требуется в различных ситуациях, и начнём с базовых понятий.

Мегабиты, мегабайты и реальные скорости

Размер данных принято измерять в байтах. Например, HD-фильм весит от 700 мегабайт (мегов) до 1,4 гигабайта (гига), а Full HD - от 4 до 14 гигабайт.

Скорость передачи данных принято указывать в битах (не байтах!) в секунду, и иногда это вызывает недопонимание.

Байт ≠ бит.

1 байт = 8 бит.

1 мегабайт = 8 мегабит.

1 мегабайт в секунду = 8 мегабит в секунду.

Если пользователь не отличает байты и биты, то легко может их перепутать или принять за одно и то же. В этом случае он вычислит примерное время скачивания HD-фильма через торрент примерно так:

Фильм весит 1 400 «мегов».
Скорость интернета 30 «мегов» в секунду.
Фильм скачается за 1 400 / 30 = 46,6 секунды.

На самом деле скорость интернета 30 мегабит в секунду = 3,75 мегабайта в секунду. Соответственно, 1 400 мегабайт нужно делить не на 30, а на 3,75. В таком случае время скачивания составит 1 400 / 3,75 = 373 секунды.

На практике скорость будет ещё ниже, потому что интернет-провайдеры указывают скорость «до», то есть максимально возможную, а не рабочую. Кроме того, свой вклад вносят помехи, особенно при передаче по Wi-Fi, загруженность сети, а также ограничения и особенности пользовательского оборудования и оборудования поставщика услуг. Проверить свою скорость можно с помощью , а увеличить её - с помощью .

Часто горлышком становится ресурс, с которого вы что-то качаете. Например, скорость вашего интернета - 100 мегабит в секунду, а сайт отдаёт данные со скоростью 10 мегабит в секунду. В таком случае скачивание будет происходить со скоростью не более 10 мегабит в секунду, и с этим ничего не поделать.

Какая скорость интернета нужна на самом деле

Очевидно, что приведённая выше таблица требует разъяснений.

Вопросы и ответы

Что делать, если интернетом пользуются сразу на двух или более устройствах?

Допустим, вы смотрите потоковое видео Full HD на умном телевизоре, жена за ноутбуком с HD-экраном сёрфит по YouTube, а ребёнок что-то смотрит со смартфона или планшета тоже в HD-качестве. Значит ли это, что цифры из таблицы нужно суммировать?

Да, совершенно верно. В таком случае вам потребуется около 20 мегабит в секунду.

Почему на разных сайтах приводятся разные требования к скорости для просмотра видео одного и того же разрешения?

Существует такое понятие, как битрейт - количество информации, которой кодируется изображение в единицу времени, а соответственно, и условный показатель качества картинки и звука. Чем выше битрейт, тем, как правило, лучше изображение. Именно поэтому на торрентах можно найти версии одного и того же фильма с одинаковым разрешением, но разного размера.

Кроме того, существуют сверхплавные видео с частотой 60 кадров в секунду. Они весят больше и требуют более скоростного интернета.

Правда ли, что онлайн-игры так нетребовательны к скорости интернета?

Да, большинству игрушек наподобие CS, Dota 2, WoT, WoW и даже GTA 5 более чем достаточно всего одного мегабита в секунду для мультиплеера, но в данном случае решающим становится пинг - время, за которое сигнал идёт от вас до игрового сервера и обратно. Чем меньше пинг, тем меньше задержка в игре.

К сожалению, заранее узнать даже приблизительный пинг в конкретной игре через конкретного провайдера невозможно, так как его значение непостоянно и зависит от многих факторов.

Почему во время видеозвонков картинка и звук от собеседников ко мне идёт нормально, а от меня к ним - нет?

В этом случае становится важной не только входящая, но и исходящая скорость интернета. Зачастую провайдеры вообще не указывают исходящую скорость в тарифе, но проверить её можно самостоятельно с помощью того же Speedtest.net .

Для трансляции через веб-камеру достаточно исходящей скорости 1 мегабит в секунду. В случае с HD-камерами (и тем более Full HD) требования к исходящей скорости возрастают.

Почему у интернет-провайдеров скорости в тарифах начинаются от 20–30 и более мегабит в секунду?

Потому что чем выше скорость, тем больше денег можно с вас брать. Провайдеры могли бы сохранить тарифы «из прошлого» со скоростью 2–10 мегабит в секунду и снизить их стоимость до 50–100 рублей, но зачем? Гораздо выгоднее повысить минимальные скорости и цены.

Современные пользователи телеком-обрудования часто видят в характеристиках оборудования и тарифных планов по передаче данных условное обозначение и задаются вопросом «Mbps — что это значит?». Mbps (мегабит в секунду, или Мбит/с) - это единица измерения пропускной способности сети. Каждый мегабит равен 1 миллиону бит. Mbps относится к семейству показателей, используемых для измерения пропускной способности и скорости передачи данных. Мегабит - миллион двоичных импульсов, или 1 000 000 импульсов (бит). Например, линия телефонной линии оператора поддерживает скорость передачи данных 1,544 мегабит в секунду — это означает, что линия может передавать до 1,544 Мбит/с.

Mbps — что это значит для скорости передачи данных?

Важная характерная особенность состоит в том, что добавление дополнительной полосы пропускания не гарантирует более быстрые сетевые передачи, которые включают скорость загрузки. Полоса пропускания — это измерение пропускной способности сети, то есть максимальный объем данных, которые могут быть переданы за одну секунду. Такие факторы, как перегрузка и латентность, могут снизить скорость соединения или вызвать колебания. Поставщики интернет-услуг и поставщики сетевого оборудования часто рекламируют определенное количество Мбит/с, что указывает на теоретический максимум, который вряд ли будет достигнут в любое время за пределами лаборатории.

Mbps — что это такое? Конвертация показателей

Время загрузки файла можно определить, используя формулу. Например, чтобы загрузить 100 Мб аудиофайлов через интернет-соединение 100 Мбит/с, необходимо провести следующие вычисления, которые помогают определить приблизительное время загрузки аудиофайла:

Конвертировать мегабайты в размер файла (100 МБ) в мегабит: 100 × 8 = 800 мегабит.
Разделить эту сумму на скорость соединения (100 Мбит/с): 800 ÷ 100 = 8 секунд.

Как классифицируются сетевые подключения Mbps?

Различные характеристики скорости передачи данных в Mbps — что это значит? Среди провайдеров интернет-услуг наиболее распространенными форматами являются 8, 16, 32, 50 и 100 Мбит/с.

Среди поставщиков сетевого оборудования такие устройства, как коммутаторы, часто рекламируются как «10/100 Mbps» — это значит, что его порты могут поддерживать 10 и 100 Мбит/с.

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...

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] = 1000000 бит в секунду [б/с]

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