bitrate

La tasa de bits es el volumen de datos binarios que fluyen a través de un canal de comunicación, medio de almacenamiento o sistema de procesamiento por unidad de tiempo, medido en bits por segundo (bps). En la práctica, se expresará en kilobits por segundo (kbps), megabits por segundo (Mbps) o gigabits por segundo (Gbps). Un enlace de datos en serie que transporta 115.200 bps opera a una tasa de bits específica; también lo hace un video en streaming a 5 Mbps, o una conexión Ethernet a 1 Gbps. La tasa de bits restringe directamente la información que puede pasar a través de un canal dado en un intervalo dado.

La tasa de bits se divide claramente en dos categorías: tasa de bits constante (CBR) y tasa de bits variable (VBR). Los sistemas CBR asignan el mismo número de bits por segundo, independientemente de la complejidad o la demanda del contenido. Esto simplifica el diseño y garantiza un comportamiento predecible, razón por la cual las telecomunicaciones heredadas y muchos sistemas en tiempo real dependen de ello. Los sistemas VBR ajustan la tasa de bits dinámicamente según lo que deba transmitirse. Los códecs de video como H.264 utilizan VBR para asignar más bits a escenas complejas y menos a las simples, logrando una mejor calidad visual con una tasa de bits promedio más baja.

Restricciones y compensaciones

Cada canal físico tiene una tasa de bits máxima determinada por sus características. Una línea telefónica de par trenzado podría manejar 56 kbps; la fibra moderna transporta terabits por segundo. Cuando se intenta enviar más datos a través de un canal de lo que permite su capacidad de tasa de bits, las colas de datos, los búferes se desbordan o los paquetes se pierden. En sistemas en tiempo real como videoconferencias o control industrial, una tasa de bits insuficiente introduce latencia y errores que degradan o rompen la funcionalidad. En el trabajo de almacenamiento y archivo, la tasa de bits afecta directamente el tamaño del archivo: un video de una hora codificado a 2 Mbps ocupa aproximadamente 900 megabytes; a 8 Mbps, 3,6 gigabytes.

La tasa de bits requerida para una aplicación dada depende de la fuente de datos, el método de compresión y la fidelidad aceptable. El audio sin comprimir muestreado a 44,1 kHz con una profundidad de 16 bits y estéreo requiere 1,411 Mbps. El mismo audio comprimido con un códec con pérdida como MP3 a un nivel de calidad de 192 kbps ocupa aproximadamente una séptima parte del espacio. Es por eso que la especificación de la tasa de bits es importante en las aplicaciones de audio, video y datos: representa el punto de decisión entre el costo del ancho de banda, la sobrecarga de almacenamiento y la calidad entregada al usuario final.

Los ingenieros deben distinguir la tasa de bits del ancho de banda. El ancho de banda es la capacidad de un canal; la tasa de bits es lo que realmente se está utilizando. Un enlace de red de 100 Mbps tiene un ancho de banda de 100 Mbps, pero una sola transferencia de archivos podría consumir solo 50 Mbps de tasa de bits, mientras que otro tráfico comparte la capacidad restante. La confusión entre estos términos conduce a cuellos de botella: aprovisionar un enlace de red sin comprender el requisito de tasa de bits sostenida de la aplicación deja con congestión, aunque exista una capacidad teórica.