1k bit = 1024 bit？

引言

我们的平台有一个算子用于计算给定视频的音视频流的码率，该算子底层通过调用 ffprobe 来计算音视频的码率。

ffprobe -select_streams v:0 -show_entries stream=bit_rate \
-of default=nokey=0:noprint_wrappers=1 'video_file'

此时，得到的 bit_rate 的单位是 b/s，为了方便，我们把该码率转换为了 Mb/s：

bit_rate = bit_rate / 1024 / 1024;

忽然有一天，我们的用户反馈，平台返回的码率结果和 ffprobe 的结果不一致。具体表现如下所示：

Stream #0:0(und): Video: hevc (Main) (hvc1), 3492 kb/s, ...
    ...
bit_rate=3492451 ==> 3.33 Mb/s

平台返回 3.33 Mb/s x 1024 = 3410 kb/s，而 ffprobe 返回的则为 3492 kb/s。

问题追查

都是 ffprobe 返回的数据，为什么单位转换之后结果不一致呢了？带着这个问题，我咨询了音视频处理的同事，同事答复说：

在 FFmpeg 中，kb 就是 1000 bit 的意思，b 转换到 kb 是 /1000 而不是 /1024。

从 libavcodec/avcodec.c 中的 avcodec_string() 所定义的码率信息打印操作的代码可以知道，在 FFmpeg 中，1kb 的确为 1000 bit。

bitrate = get_bit_rate(enc);
if (bitrate != 0) {
    av_bprintf(&bprint, ", %"PRId64" kb/s", bitrate / 1000);
} else if (enc->rc_max_rate > 0) {
    av_bprintf(&bprint, ", max. %"PRId64" kb/s", enc->rc_max_rate / 1000);
}

印象中，在学校的时候老师就告诉我们：

1024B = 1KB，1024KB = 1MB，1024MB = 1GB，……

翻阅2017 年出版的 《计算机文化基础》 的 1.2.2 计算机中的单位 章节中写到：

字节（Byte，缩写为 B）是计算机存储信息的最基本单位。1 个字节用 8 位二进制数表示。

存储空间容量的单位除了用字节表示以外，还从小到大依次可以用千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）、太字节（TB）等表示。它们之间每一级别的换算关系为 1024 倍，也就是说 1KB 相当于 1024B，其他单位以此类推。

为什么到了 FFmpeg 这里，1 kb 就等于 1000 b 了呢？

我发起了一个关于 1kb = (?)b 的问卷，在回收的 105 份问卷中，答案的分布如下：

kb and Kib

维基百科对码率的解释如下：

The bit rate is expressed in the unit bit per second (symbol: bit/s), often in conjunction with an SI prefix such as kilo (1 kbit/s = 1,000 bit/s), mega (1 Mbit/s = 1,000 kbit/s), giga (1 Gbit/s = 1,000 Mbit/s) or tera (1 Tbit/s = 1,000 Gbit/s).

When quantifying large or small bit rates, SI (International System of Units) prefixes (also known as metric prefixes or decimal prefixes).

Binary prefixes are sometimes used for bit rates. The International Standard (IEC 80000-13) specifies different abbreviations for binary and decimal (SI) prefixes (e.g. 1 KiB/s = 1024 B/s = 8192 bit/s, and 1 MiB/s = 1024 KiB/s).

在 SI 中，基于 10 进制定义了各缩写字母的含义：

• k：$10^3$
• M：$10^6$
• G：$10^9$
• T：$10^{12}$
• P：$10^{15}$

在二进制领域中，使用“k”（kilo-）、“M”（mega-）、“G”（giga-）等缩写符号会引起严重的混淆，因此在 1999 年 1 月，国际电工委员会（IEC）在 IEC 60027-2:1972/AMD2:1999 的第 3.8.3 节中引入了“kibi-”、“mebi-”、“gibi-”等词头以及缩写符号“Ki”、“Mi”、“Gi”等来明确说明二进制计数。

IEC 80000-13:2008

IEC 80000-13:2008 取消并替换了 IEC 60027-2 中的第 3.8 和 3.9 节中的内容。

因此：

• $1Gb = 10^{3}Mb = 10^{6}kb = 10^{9}b$
• $1Gib = 2^{10}Mib = 2^{20}Kib = 2^{30}b$

所以，在 FFmpeg 中，当码率需要转换为 kb/s 单位时，采用了 (b/s) / 1000 的操作。

必须关注Kib制带来的差别

在 Linux 或者 Mac 中，已经采用了 IEC 引入了 KiB、MiB 等单位。例如，我们可以查看下 du 命令的帮助文档：

$ man du
  ...
  -h      “Human-readable” output.  Use unit suffixes: Byte, Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, Terabyte and Petabyte based on powers of 1024.
  --si    “Human-readable” output.  Use unit suffixes: Byte, Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, Terabyte and Petabyte based on powers of 1000.
  ...

如果我们查看 Mac 系统中的文件简介的时候，我们也会发现 Mac 是采用了 SI 来表示单位转换的。

我们用 du 命令的不同选项来查看同一个文件的大小的时候也会发现其中的差异：

因此，后续在使用相关命令的时候，务必需要查看对应的文档，以确认该命令的输出是基于 SI 还是基于 IEC。

结语

$1kb \ne 1024b$

$1Kib = 1024b$

是时候更新我们的知识库了~