1.2.1 一切皆比特
比特
在计算机世界里，一切复杂的数据背后，都是二进制数的0和1。在中文里，我们称这样最小的单元为1位。在英文中，对应的术语是binary digit，简称比特（bit）。
1940年，图基（John Tukey，美国，1915—2000）首次发明了缩写bit。
1948年，香农（Claude Shannon，美国，1916—2001）在著作A Mathematical Theory of Communication中使用了术语bit。
从比特的视角来理解计算机技术，可以直接洞悉问题的本质，不被编程语言的语法所困扰。
字节
将8 bit分为一组，我们定义了字节（Byte）。
1956年6月，IBM的工程师维尔纳·布赫霍尔兹（Werner Buchholz，德裔美籍，1922—2019），在IBM 7030 Stretch的早期设计阶段，首次使用了Byte这个术语，用来表示数字信息的基本单元。
最早的字节并非8 bit。《计算机程序设计的艺术》一书中的MIX机器采用6 bit作为1 Byte。8 bit的Byte约定，和IBM System/360大型机的研发有关，由其领导者布鲁克斯（Frederick P.Brooks，美国，1931—2022）推行开来。
对于单字节中的位，从左到右，我们依次编号为bit7～bit0，如图1-3所示。
图1-3 Byte的构成
字节是计算机世界中计量大小的基本单位，例如：1KB=1024 Byte，1MB=1024 KB，1GB=1024 MB。这里1024=210。
为了方便表示二进制，人们将其4位一组，使用0～F这16个字符进行十六进制编码，如表1-2所示。
表1-2 数的进制表示
所以，一字节的表示范围是0～255，即十六进制的0x00～0xFF。
字节序
字节用来表示整数时，存在存储顺序的问题。
例如，0x12345678，在内存中的存储可能是0x12、0x34、0x56、0x78，也可能是0x78、0x56、0x34、0x12。前者被称为大端法（Big-Endian），后者被称为小端法（Little-Endian）。小端法表示法如图1-4所示。
图1-4 小端法表示法
比如，在计算机系统的本地内存中，Intel 与ARM架构常使用小端法表示法，也叫作本机序（Host Order）。而在网络传输上，人们习惯于使用大端法，即网络序（Net Order）。
又如，BMP文件使用的是小端法，而MP4文件使用的是大端法。
位序
图1-3所定义的位存储在字节内的顺序是固定的。但是我们在读取位的时候，会存在两个方向：从bit0读到bit7，或从bit7读到bit0。
例如，对于0x39=0b 00111001，从不同的方向读取，就会得到00111001或者10011100两种结果。
后面我们会看到，位序对于理解图像格式和压缩算法都是非常重要的。例如，对于PNG、GIF图像格式，位序是从bit0开始的。但是对于JPEG图像格式，位序则是从bit7开始的。
比特流与比特率
对于计算机中连续存储的字节单元，我们可以将其看作一个比特流。
为了衡量信息的传递速度，我们定义比特率为每秒钟传送的比特，单位为bps（bit per second）。比特率也称为码率。
表1-3反映了国际单位制SI（International System of Units）下的各种比特率单位[9]。
表1-3 国际单位制SI下的各种比特率单位
表1-4是一些常见传输设备的比特率。
表1-4 一些常见传输设备的比特率
bps中的b是小写的。对于字节，用大写的B表示Byte，1 Bps=8 bps。
在音视频通话时，若带宽小于300 kbps，则我们称之为低带宽。
低带宽下RTC优化标准为：纯音频最低支持60 kbps，音视频最低支持100 kbps。
Base64表示法
十六进制通过将4 bit分为一组，得到了0x00～0x0F这16种不同的值。
在早期，由于历史原因，电子邮件只允许传输英文字符数据[10]。当传输非字符数据时，网关（Gateway）会将字节中8位的最高位置为0。
为了能将二进制值用英文字符表示出来，人们设计了Base64编码。
Base64编码将6 bit分为一组，并用26=64个不同的字符来表示，如表1-5所示。
表1-5 Base64编码表
使用A～Z、a～z、0～9、+和/，正好64个字符，来编码6 bit的一组。
由于字节是8 bit一组的，当字节数不是3的倍数时，比特数不能被6整除。
Base64编码使用等号字符=在最后做附加（padding），最终可能是3种情况：没有=，1个=，或者2个=，表示此Base64串末尾有多少个附加字节，如图1-5所示。
图1-5 Base64编码
例如，将0x01转换为Base64编码。
0x01对应的比特为0b00000001，由于不是3的倍数，我们将其附加2字节，得到0b 00000001 00000000 00000000，再将其6 bit一组，得到0b 000000 010000 000000 000000。查表得知，000000=A，010000=Q。因此，0x01的Base64编码为AQ==。
同理，0x01 02的Base64编码为AQI=，0x01 02 03的Base64编码为AQID。
使用Base64编码，会使原数据变长约三分之一。但好处是只使用了65个字符，便于二进制数据的文本展示。