Что такое разъем SPDIF out на материнской плате и для чего он нужен?
Всем привет. SPDIF out на материнской плате — что это такое и с чем его едят.
Spdif Out — это протокол передачи цифрового аудиосигнала. Разработан по стандарту AES3 как версия для бытового использования.
Этот формат поддерживает 5.1- и 7.1 — канальное кодирование объёмного звука (Dolby, Theater System).
Выходы S/PDIF есть на аудиоаппаратуре, компьютерах и других звуковых устройствах.
Также разъёмы S/PDIF OUT бывают на материнских платах и видеокартах.
Характеристики:
- несимметричное подключение;
- сопротивление — 75 Ом;
- разъёмы: TTL, RCA, Toslink;
- кабели: коаксиальный, оптический;
- SCMC-защита от копирования;
- расстояние до 10 метров;
- уровень сигнала — 0.5 В.
Передаёт сигналы форматов:
- CD, частота дискретизации — 44.1 кГц;
- DAT, 48 кГц;
- 16-битный, нулевое заполнение;
- 20-битный, с дополнительными данными;
- 24-битный, без связанной информации.
История
SPDIF on Your Motherboard Explained
Этот формат цифрового интерфейса назвали в честь компаний, создавших компакт-диск: Sony и Philips.
Впервые S/PDIF применили в CD-приводах для соединения с преобразователями для получения Hi-Fi звука.
Обычно цифровой звук передавали, сжимая до аналогового, и затем восстанавливали. При этом качество звука ухудшалось.
Стандарт S/PDIF позволяет избежать этой процедуры, и передаёт звук высокого качества без искажений.
Сейчас он используется не только в CD-ROM и DVD-плеерах, но и в DAT-проигрывателях, звуковых картах ПК, телевизорах и домашних кинотеатрах.
Типы
- Оптический: волоконно-оптический кабель, разъёмы TOSLINK.Чаще всего используют в автомагнитолах, т.к. провод устойчив к электрическим помехам. Если раньше специалисты подключали несколько проводов, то теперь обходятся одной “оптикой”.
- Цифровой: TTL-микросхемы, логика для усиления выходного сигнала.Применяют в электронных музыкальных инструментах и звуковых картах компьютеров.
- Коаксиальный: электрический кабель, разъёмы RCA.Задействуют в радиоканалах связи, сетях телевидения, системах сигнализации и т.д.
Инструкции
Рассмотрим ситуацию, когда колонки домашнего кинотеатра или телевизор надо подключить к компьютеру, но на системном блоке выходы S/PDIF отсутствуют.
Модульный ЦАП на AD1853. Часть 1. Приемник S/PDIF
Пролог
Этот проект пока не имеет завершения. И я, рассказывая о нем здесь, надеюсь на полезные советы участников сообщества. У меня с некоторыми схемотехническими решениями возникают трудности, поэтому указания на ошибки были бы очень кстати
Предыстория
S/PDIF and AES/EBU connectors: Basics of digital audio connectors Part 1
Это было год назад… Я допаял свой ЦАП на PCM1796 и включил. Дыма не было Уже хорошо. Но на выходе постоянка величиной 7 В и кое как пробивается звук. Пляски с заменой ОУ не помогли, я все сверил со схемой — все совпадает. Где кроется ошибка — непонятно. Я расстроился — на этот агрегат я потратит уйму времени и денег, а результат плачевный.
С горя и обиды убрал все в ящик, жизнь пошла по-старому.
Начало
И вот, после наступления 2013-го года меня начала глодать мысль начать делать новый ЦАП, но уже на AD1853, т.к. такие чипы лежали у меня в количестве 2-х штук, полученные от AD в качестве семплов, а сессия была успешно сдана Началось тормошение Google на предмет готовых ЦАПов на данной микросхеме. Нашлись, и немало.
Но я решил делать модульную конструкцию: плата с ЦАПом будет иметь вход I2S, чтобы можно было подключать к нему различные источники «квадратной» шины. Откуда я буду брать источники I2S? Первый вариант — преобразование S/PDIF в I2S с помощью специальных чипов — аудио-ресиверов (DIR9001, WM8805 и т.п.). Второй вариант — преобразование USB в I2S с помощью микросхем PCM2706/07.
Ну и третий вариант — встроить ЦАП в CD-проигрыватель, заменив его штатный преобразователь. Начнем с первого варианта.
DIR9001
Даташит на этот чип говорит нам, что микросхема является цифровым аудио-ресивером. Позволяет работать с сигналами разрядностью до 24 бит и частотой семплирования до 96 кГц. Нам ее вполне достаточно. Величина джиттера у нее 50 пс, что вполне удовлетворительно. Что она умеет?
Да много чего. Может принимать S/PDIF сигнал и конвертировать его в 4 различных формата: • 16-bit, MSB-first, right-justified; • 24-bit, MSB-first, right-justified; • 24-bit, MSB-first, left-justified; • 24-bit, MSB-first, I2S. Позволяет выводить частоту семплирования текущего аудио-потока (необходим внешний кварцевый резонатор). Имеет пин, сигнализирующий об ошибке в работе чипа и пин, отображающий статус режима De-Emphasis. Что такое De-emphasis
De-emphasis — это частотная коррекция на ВЧ для дисков, специально записанных в режиме Pre-emphasis. Т.е. при мастеринге таких дисков уровень на ВЧ специально завышается, а при воспроизведении, соответственно, все должно происходить наоборот. Это делается с целью уменьшения шумов. Коррекция может происходить как в цифровом фильтре, так и в аналоговом пост-фильтре. Но дисков таких было выпущено очень не много.
Схема
Итак, начнем с формата. За это отвечают 2 пина FMT0 и FMT1. Нам нужен 24-bit, MSB-first, I2S. Согласно даташиту, для этого необходимо подать на оба пина высокий логический уровень. Индикацию тактовой частоты мы использовать не будем, использовать De-Emphasis тоже. Для начала это необязательно.
Устройство будет модульное — ничто не помешает потом сделать другой навороченный приемник со всеми плюшками S/PDIF сигнал мы принимаем либо по коаксиальному, либо по оптическому кабелю. Опять же, ограничимся самым простым — коаксиалом. Источник входного сигнал надо гальванически отвязать от нашего ЦАПа. Для этого поставим на входе трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1.
Я буду использовать готовое решение, но можно также намотать его вручную. Для этого надо взять небольшое ферритовое колечко и намотать 2 обмотки напротив друг друга. Витков 10-15 изолированного провода будет достаточно. Далее необходимо наш сигнал привести к уровню TTL, с которым работает DIR-ка. Этим будет заниматься ADM1485 — приемопередатчик RS-485. Приемник имеет инверсный пин сброса.
На «всякий пожарный» выведем 2 контакта сброса на плату. Питание схема требует двух уровней: +5 В для ADM1485 и +3,3 В для DIR9001. Я решил привести питание +5 В с основной платы ЦАПа, а +3,3 В получить уже на месте интегральным малошумящим стабилизатором. И одним шлейфом мы доставим питание с ЦАПа, а взамен передадим ему аудио-данные
С учетом всех требований нарисуем схему:
Приступим к трассировке.
Плата
Плату сделаем двухслойной и подготовим ее для заказа на заводе. После вечера, проведенного за трассировкой получили:
Источник: studio-equipment.ru
Оптический выход на телевизоре: что это и как его использовать
Многие аудио и видео устройства, такие как телевизоры, DVD, игровые консоли, ресиверы, также имеют оптический аудиовыход / вход S/PDIF в наборе разъемов. В этом руководстве я постараюсь рассказать вам, стоит ли использовать этот разъем, и если да, то как выбрать лучший оптический кабель? Чем отличается TOSLINK от S/PDIF? S/PDIF – это стандарт связи, обозначающий Sony … TOSLINK (S/PDIF): Преимущества и недостатки оптического аудио-кабеля Читать полностью »
Что и как передается по S/PDIF?
Чтобы гарантировать правильную передачу стереозвука с компакт-диска, достаточно было обеспечить скорость 150 Кбайт/с, но разработчики подстраховались и заложили запас по пропускной способности. S/PDIF может передавать не только несжатый стереосигнал с компакт-диска, но и многоканальный звук в формате 5.1 или 7.1 с использованием сжатия. А также некоторое количество дополнительной служебной информации вроде номера дорожки, флага о допустимости копирования, о наличии сжатия, о количестве каналов. Общий поток информации может теоретически достигать 1,536 Мбит/с. Всего-то полтора мегабита в секунду — по современным меркам это смешная цифра.
Еще забавнее изучить протокол изнутри: передача стереозвука была реализована импульсно-кодовой модуляцией PCM. Данные передавались пакетами по 32 бита в каждом, из которых 24 передавали данные, а 8 — служебную информацию. Если данных было меньше (некоторые компакты были записаны в 16 бит), то остаток пакета забивался нулями. Не очень рационально, зато эффективно — транслируемый сигнал тактировался через служебные биты, поэтому мог иметь самую разную частоту дискретизации. И хотя протокол аппаратно поддерживал только передачу стереопотока PCM с конкретными значениями частот дискретизации (32, 44.1 или 48 кГц), в него умудрились впихнуть многоканальность.
DVD-носители аудио и видео используют многоканальный звук формата 5.1 или 7.1, который вполне успешно сжимается по стандарту Dolby и DTS, и передается сквозь изначально стереофонический S/PDIF. Да настолько хорошо сжимается, что битность получается даже ниже, чем 16 бит. Недостающие биты опять же забиваются нулями.
История возникновения системы
Ещё недавно оптоволоконный кабель не воспринимался как инструмент для качественной передачи звука. Известно, что на быструю передачу данных возможен только свет. Впервые оптические технологии были применены в фотофоне, разработанным Александром Беллом.
Оптическая телефонная связь доказала возможность передачи сигнала по воздуху, но сама идея изобретателя не прижилась. Наработки физика стали использоваться для общения между судами, но не более.
Широкое использование оптоволоконных технологий началось лишь в середине 20 века, а серьёзный прорыв, позволивший принести диджитал аудио аут в массы, случился в 1980 году с изобретением стекловолоконного провода, который был способен передавать световой сигнал.
Несмотря на то, что оптический вход отпраздновал 40-летие, он до сих пор считается лучшим по качеству передачи аналогового звука, с которым не могут сравниться «тюльпан», HDMI-кабель, появившиеся значительно позже.
Коаксиальное цифровое подключение
Вероятно, самый редкий тип подключения у современных аудио- и видеокомпонентов – коаксиальное – предполагает использование электричества для передачи аудиосигнала.
Соответствующий разъем представляет собой всем знакомый круглый RCA-штекер, которым с обеих сторон оканчивается пара аналоговых межблочных кабелей.
Но не поддавайтесь искушению использовать стандартный аналоговый RCA-кабель вместо специального цифрового коаксиального! Он выглядит похоже и даже вполне работоспособен, однако его волновое сопротивление меньше, чем у цифрового (50 и 75 Ом, соответственно), поэтому хороших результатов вы не получите. Для большинства систем вполне подойдет кабель начального уровня – например, QED Performance Coaxial.
Сегодня коаксиальные подключения распространены меньше, чем оптические, но их все еще можно встретить на задних панелях некоторых AV-ресиверов, усилителей и телевизоров.
По нашему опыту, по сравнению с оптическим коаксиальное подключение обычно обеспечивает лучшее звучание. У него более высокая пропускная способность, благодаря чему поддерживаются более качественные форматы файлов с дискретизацией до 24 бит/192 кГц. Оптический канал обычно ограничен 96 кГц.
Главный недостаток коаксиального соединения заключается в потенциальной возможности переноса электрического шума между устройствами системы. Он всегда снижает качество звука и в той или иной степени присутствует во всех компонентах. К сожалению, при использовании коаксиального подключения помехи могут передаваться от источника к усилителю.
Кроме того, пропускной способности коаксиального кабеля недостаточно для передачи высококачественных форматов окружающего звучания – таких как Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, Dolby Atmos и DTS:X. Поэтому в системе современного домашнего кинотеатра возможности его применения невелики.
Что такое оптический аудиовыход и что это означает?
Фактически, оптический аудиовыход называется S / PDIF (хотя некоторые называют его напрямую SPDIF) из-за протокола S / P-DIF, который соответствует стандарту Sony / Цифровой интерфейс Philips формат, а его разъем – TOSLINK; По сути, вместо того, чтобы использовать медь для передачи сигнала, он буквально передается по оптоволоконному кабелю, и это довольно точный аналог, если мы сравним старые медные соединения ADSL с оптоволоконным кабелем, который теперь обслуживает Интернет в наибольшей степени. дома за городом.
Точнее, все оптические аудиовыходы звуковых карт ПК обычно имеют небольшую крышку, которую можно откинуть внутрь, когда мы вставим TOSLINK разъем, и это сделано для того, чтобы пыль или другая грязь не попадала в него, когда он не используется, поскольку это оптическое соединение, грязь или пыль могут препятствовать и даже отменять сигнал.
Следовательно, разница между старым аудиовыходом мини-джек и оптическим аудиовыходом на ПК заключается, по сути, в способе подключения (или, если быть более точным, коммуникации) и используемом кабеле. Очевидно, что если бы не имело значения использовать одно соединение, а не другое, не было бы причин использовать оптический выход вместо аналогового, верно? Но, как вы уже догадались, использование оптического выхода имеет определенные преимущества.
Как вы уже догадались, цифровой оптоволоконный интерфейс имеет много больше пропускной способности чем аналоговый интерфейс с медным кабелем, а это означает, что с помощью одного цифрового кабеля мы можем передавать многоканальный звук. Другими словами, с помощью одного кабеля мы можем интегрировать сигнал для Объемный звук 5.1 и такие форматы, как Dolby True Surround или DTS , в то время как выполнение этого в цифровом формате требует гораздо большего количества кабелей, которые, кроме того, могут иметь потери сигнала.
Что касается потери сигнала, мы находим еще одно из его основных преимуществ: будучи цифровым аудиовыходом через оптоволокно, он либо работает, либо не работает, но нет «полутонов», то есть когда он работает, он работает на в то же время. всегда максимум возможностей, в отличие от аналогового сигнала, который может пострадать вмешательство or деградация в зависимости от условий окружающей среды. С практической точки зрения сравнение аналоговых аудиовыходов мини-джек с оптическим аудиовыходом S / PDIF на ПК похоже на переход от видеоподключения VGA к разъему HDMI.
Чем отличается TOSLINK от S/PDIF?
S/PDIF — это стандарт связи, обозначающий Sony / Philips Digital Interface Format. Он использует два кабеля / разъема: оптоволоконный кабель с разъемами TOSLINK или коаксиальный кабель с разъемами RCA. Что касается фактического сигнала, то они идентичны, однако TOSLINK на коаксиале имеет более высокую нестабильность сигнала (джиттер).
Наиболее современным и часто применяемым является именно оптоволоконный кабель, поэтому, в основном, под понятем «S/PDIF» имеется ввиду именно оптоволокно.
Разъем TRS – «джек»
Стандарт TRS является одним из старейших и проверенных временем, поскольку впервые применялся еще на заре проектирования телефонных коммутаторов в XIX веке. Изначально TRS-разъем имел упрощенную TS-конструкцию (отсутствовал дополнительный канал-кольцо). Суть же самой аббревиатуры заключается в следующем:
- T = tip – в переводе с английского «кончик»;
- R = ring – в переводе с английского «кольцо»;
- S = sleeve – в переводе с английского «гильза»;
Конструкция TRS-штекера полностью оправдывает его составные части: остроконечная гильза с пластиковыми перегородками-изоляцией, разделяющими каналы. Общепринятым стандартом TRS-штекера и, соответственно, порта, является традиционный стерео-джек, предусматривающий три контакта: левый и правый каналы + земля.
С появлением смартфонов, TRS претерпел незначительные изменения, получив дополнительное кольцо, отвечающее за микрофонную гарнитуру (формат TRRS). Дальше всех пошла компания Sony, представившая серию смартфонов Xperia Z, гарнитура которых имеет пятиконтактный джек (TRRRS) на два кольца которого запитаны два микрофона: один для записи речи, другой – для шумоподавления.
Существует три типоразмера аудиоразъемов TRS:
- 6,3 мм джек (1/4 дюйма). Используется в профессиональном музыкальном оборудовании: от микшеров и звуковых карт, до микрофонов и музыкальных электроинструментов.
- 3,5 мм джек. Универсальный аудиовыход, который используется в потребительской электронике и портативной технике любого уровня.
- 2,5 мм джек. Стандарт, который постепенно уходит в прошлое. Сфера применения: портативная техника, тюнеры, порты подключения чашек наушников со съемными шнурами.
Как слушается: Подключение посредством TRS является самым простым: под любой размер порта и штекера несложно подобрать соответствующий переходник, но главным врагом дешевизны остается физика. От TRS не ждите «сверхзвука» и лавр «эталонного винила».
Аппаратная реализация SPDIF-подключения
Наибольшую популярность SPDIF получил в форме электрического кабельного подключения через разъем RCA. Он же «тюльпанчик» или «колокольчик». Если дальность передачи не превышает полуметра, то для подключения можно использовать самый обычный и первый попавшийся кабель RCA-RCA —точно такой же, каким подключалось большинство видеомагнитофонов к телевизору. Но гораздо правильнее подключать SPDIF специальным кабелем с сопротивлением 75 Ом. Его часто называют коаксиальным, вероятно, чтобы подчеркнуть специализированное назначение.
На самом деле, все аудио-видео кабели RCA являются коаксиальными, то есть соосными. В них по центру идет сигнальный провод в изоляции, обернутый в экранный провод. Специальные кабели для подключения SPDIF, те самые на 75 Ом, устроены также. Телевизионный антенный или спутниковый кабель тоже коаксиальный. И разъемы все эти, по большому счету, тоже соосные.
Но именно разъем SPDIF почему-то часто маркируют как «coaxial» или «coax».
Если дистанция передачи меньше полуметра, то SPDIF можно коммутировать хоть телефонной «лапшой» — будет работать. Да и в пределах 1.5-2 метров можно обойтись обычным, но качественным RCA-кабелем. А вот дальше потребуется тот самый волшебный коаксиальный кабель на 75 Ом.
Вторая популярная реализация SPDIF —подключение оптоволоконным кабелем и передача сигнала лазерным лучом. Выходы обычно маркируются как OpticalOut или TOSLINK—сокращение от ToshibaLink. Разъемы имеют квадратную форму и закрыты либо вставными заглушками, либо откидными шторками. В портативной электронике встречается модификация MiniTOSLINK в форм-факторе миниджека: в такой разъем можно подключать как обычные наушники, так и оптический кабель.
Кабель (волновод, если точнее) для оптического подключения SPDIF очень легко переломить. Поэтому их часто выпускают с дополнительной защитой, которая ограничивает изгиб, но увеличивает толщину кабеля. Прямой разницы в качестве и дальности передачи звука между толстым и тонким оптическим кабелем нет — первый просто лучше защищен от физического воздействия извне.
Еще бывает S/PDIF в формате Pin header — самая непопулярная реализация для «внутреннего» использования. Это штыревой разъем на материнских платах, аудиокартах, CD-приводах. Нужен для внутреннего подключения или вывода с материнской платы разъема RCA на заднюю панель компьютера. Дальность действия — сантиметров 30, не больше.
Разъем обычно двухконтактный для коаксиального подключения и трехконтактный для комбинированного оптического. Лучше свериться с документацией и использовать любой подходящий кабель небольшой длины.
Какой SPDIF лучше: коаксиальный или оптический
Информация передается одинаковая, при любом типе подключения. С этой точки зрения нет никакой разницы, как именно передавать S/PDIF — по электрике или по оптике. Электрическое соединение доступнее: найти лишний кабель RCA-RCA в бытовых запасах обычно проще, чем оптоволокно. С другой стороны, оптическое подключение TOSLINK меньше подвержено помехам и электрическим наводкам, поэтому может использоваться совместно с кучей прочей электрики, например, в автомобиле.
Оптоволокно более хрупкое, при укладке резкими углами и поворотами уместнее проложить коаксиальный кабель. Сматывать и хранить оптоволокно нужно широкой петлей, без перегибов.
По дальности действия победителя тоже нет — максимальная дистанция передачи заявлена в 10 метров для обоих вариантов подключения, а «оверклокеров», которые бы решили побить этот рекорд, не очень много. Хотя на дистанции от пяти метров выигрывает оптика — лазерный луч, в отличие от электросигнала, не затухает.
Преимущества и недостатки оптического аудиовыхода
Наличие optical digital audio out стало стандартом для телевизоров
Наличие оптических разъёмов позволяет передавать сигнал с телевизора, мультимедийных устройств на HI-end-акустику, обычную колонку. Интерфейс – наиболее современный способ передачи звука без искажений помех, при этом в оптоволокне:
- отсутствует влияние электромагнитных полей, способных ухудшить итоговое качество звучания;
- не генерируются электромагнитные излучения при передаче, способное оказать влияние на другую аппаратуру;
- реализуется гальваническая развязка между подключёнными устройствами.
Таким образом, пользователь на выходе получает идеальный звук, что позволяет получить оригинальное звучание.
Наличие optical digital audio out стало стандартом для телевизоров не только топ-производителей, таких, как «Самсунг», но и мультимедийных приставок, игровых консолей. Для акустических систем HI-end наличие toslink (другое название оптического входа/выхода) – обязательное условие.
Сравнение с HDMI
HDMI-кабель
Производители для удобства потребителей комплектуют технику всевозможными коммуникационными портами, что позволяет выбрать как подключить домашний кинотеатр к источнику звука. Самый популярный – HDMI-кабель.
Он способен одновременно передавать не только звук, но и видеосигнал с высокой пропускной способностью.
С его появлением популярность оптоволоконного аудиовыхода ушла на второй план, переместившись в область премиальной аппаратуры.
Несмотря на хорошие технические показатели передачи аудиосигнала, HDMI-порт, ввиду конструктивных особенностей, не способен передавать звук на уровне оптического.
Что такого особенного в оптическом кабеле?
Прежде всего, он способен передавать объемный сжатый звук 5.1 / 7.1 или передавать стереозвук без потерь в формате PCM (импульсная кодовая модуляция) до 192 кГц / 24 бит. А главное — при этом практически невосприимчив к внешним воздействиям.
Оптический кабель передает звук в цифровом формате (стандарт S/PDIF), используя красный свет с длиной волны 660 нм. Если вы внимательно посмотрите на такой кабель, вы увидите, что он состоит из плотно сплетенного оптического волокна. О качестве оптического кабеля свидетельствует количество волокон, из которых изготовлен весь кабельный жгут.
Поскольку мы не имеем дело с электрическими импульсами, оптические кабели не чувствительны к электромагнитным и радиопомехам, поэтому они почти всегда выводят тот же звук, что и полученный от передатчика на выходе источника звука. Это означает, что оптические кабели имеют значительное преимущество в этом отношении по сравнению с кабелями, которые проводят сигнал электрически (гальванически), такими как, например, коаксиальные кабели с сопротивлением 75 Ом. Кроме того, использование оптического кабеля предотвращает заземление двух соединенных вместе устройств, что может вызвать неприятное постоянное шипение или скрип в наушниках и динамиках.
Как выглядит оптический выход на телевизоре
Чтобы вставить коннектор оптического кабеля, необходимо найти разъём среди других портов, расположенных на телевизоре, системе домашнего кинотеатра. Выглядит он как трапециевидная заглушка, зачастую подписан как Optical Audio, Digital Audio Out, или Toslink.
Может показаться, что это не порт, но нажав на заглушку сердечником, она откроется. О правильности подключения сообщит красный индикатор, который загорится сразу после подключения.
На что обращать внимание при покупке оптического аудиокабеля?
Конечно, главный вопрос — это длина кабеля, которая в соответствии с официальной спецификацией не должна превышать 5 метров, если не используется соответствующий усилитель сигнала. Мнения о максимальной длине передачи сигнала разделились, но наиболее распространены мнения, что сигнал без потерь гарантируется при длине кабеля, не превышающей 50 метров. Это означает, что нам не нужно беспокоиться о том, купим ли мы 5-метровый или 30-метровый TOSLINK. Однако помните, что качество сигнала в этом случае также будет зависеть от класса передающего и приемного устройства и класса используемого усилителя сигнала.
Также стоит обратить внимание на то, какую ленту поддерживает покупаемый нами кабель. Оптимальный диапазон — от 9 МГц до 11 МГц (более высокий диапазон указывает на лучший материал, из которого был изготовлен кабель). Здесь также важен материал, из которого изготовлен наш TOSLINK. Наименьшее место занимает пластик, а наивысшее — боросиликатное стекло.
Последний материал можно найти почти исключительно в высококачественных аудиокабелях. Однако цена 1 м такого кабеля может превышать потолок в 15000 рублей.
Источник: leaderkhv.ru
SPDIF out на материнской плате — Что это: для чего нужен
Что такое разъем SPDIF out на материнской плате и для чего он нужен?
Всем привет. SPDIF out на материнской плате — что это такое и с чем его едят.
Spdif Out — это протокол передачи цифрового аудиосигнала. Разработан по стандарту AES3 как версия для бытового использования.
Этот формат поддерживает 5.1- и 7.1 — канальное кодирование объёмного звука (Dolby, Theater System).
Выходы S/PDIF есть на аудиоаппаратуре, компьютерах и других звуковых устройствах.
Также разъёмы S/PDIF OUT бывают на материнских платах и видеокартах.
Характеристики:
- несимметричное подключение;
- сопротивление — 75 Ом;
- разъёмы: TTL, RCA, Toslink;
- кабели: коаксиальный, оптический;
- SCMC-защита от копирования;
- расстояние до 10 метров;
- уровень сигнала — 0.5 В.
Передаёт сигналы форматов:
- CD, частота дискретизации — 44.1 кГц;
- DAT, 48 кГц;
- 16-битный, нулевое заполнение;
- 20-битный, с дополнительными данными;
- 24-битный, без связанной информации.
История
Этот формат цифрового интерфейса назвали в честь компаний, создавших компакт-диск: Sony и Philips.
Впервые S/PDIF применили в CD-приводах для соединения с преобразователями для получения Hi-Fi звука.
Обычно цифровой звук передавали, сжимая до аналогового, и затем восстанавливали. При этом качество звука ухудшалось.
Стандарт S/PDIF позволяет избежать этой процедуры, и передаёт звук высокого качества без искажений.
Сейчас он используется не только в CD-ROM и DVD-плеерах, но и в DAT-проигрывателях, звуковых картах ПК, телевизорах и домашних кинотеатрах.
Типы
- Оптический: волоконно-оптический кабель, разъёмы TOSLINK.Чаще всего используют в автомагнитолах, т.к. провод устойчив к электрическим помехам. Если раньше специалисты подключали несколько проводов, то теперь обходятся одной “оптикой”.
- Цифровой: TTL-микросхемы, логика для усиления выходного сигнала.Применяют в электронных музыкальных инструментах и звуковых картах компьютеров.
- Коаксиальный: электрический кабель, разъёмы RCA.Задействуют в радиоканалах связи, сетях телевидения, системах сигнализации и т.д.
Инструкции
Рассмотрим ситуацию, когда колонки домашнего кинотеатра или телевизор надо подключить к компьютеру, но на системном блоке выходы S/PDIF отсутствуют.
Модульный ЦАП на AD1853. Часть 1. Приемник S/PDIF
Пролог
Этот проект пока не имеет завершения. И я, рассказывая о нем здесь, надеюсь на полезные советы участников сообщества. У меня с некоторыми схемотехническими решениями возникают трудности, поэтому указания на ошибки были бы очень кстати
Предыстория
Это было год назад… Я допаял свой ЦАП на PCM1796 и включил. Дыма не было Уже хорошо. Но на выходе постоянка величиной 7 В и кое как пробивается звук. Пляски с заменой ОУ не помогли, я все сверил со схемой — все совпадает. Где кроется ошибка — непонятно.
Я расстроился — на этот агрегат я потратит уйму времени и денег, а результат плачевный. С горя и обиды убрал все в ящик, жизнь пошла по-старому.
Начало
И вот, после наступления 2013-го года меня начала глодать мысль начать делать новый ЦАП, но уже на AD1853, т.к. такие чипы лежали у меня в количестве 2-х штук, полученные от AD в качестве семплов, а сессия была успешно сдана Началось тормошение Google на предмет готовых ЦАПов на данной микросхеме. Нашлись, и немало.
Но я решил делать модульную конструкцию: плата с ЦАПом будет иметь вход I2S, чтобы можно было подключать к нему различные источники «квадратной» шины. Откуда я буду брать источники I2S? Первый вариант — преобразование S/PDIF в I2S с помощью специальных чипов — аудио-ресиверов (DIR9001, WM8805 и т.п.). Второй вариант — преобразование USB в I2S с помощью микросхем PCM2706/07.
Ну и третий вариант — встроить ЦАП в CD-проигрыватель, заменив его штатный преобразователь. Начнем с первого варианта.
DIR9001
Даташит на этот чип говорит нам, что микросхема является цифровым аудио-ресивером. Позволяет работать с сигналами разрядностью до 24 бит и частотой семплирования до 96 кГц. Нам ее вполне достаточно. Величина джиттера у нее 50 пс, что вполне удовлетворительно. Что она умеет?
Да много чего. Может принимать S/PDIF сигнал и конвертировать его в 4 различных формата: • 16-bit, MSB-first, right-justified; • 24-bit, MSB-first, right-justified; • 24-bit, MSB-first, left-justified; • 24-bit, MSB-first, I2S. Позволяет выводить частоту семплирования текущего аудио-потока (необходим внешний кварцевый резонатор). Имеет пин, сигнализирующий об ошибке в работе чипа и пин, отображающий статус режима De-Emphasis. Что такое De-emphasis
De-emphasis — это частотная коррекция на ВЧ для дисков, специально записанных в режиме Pre-emphasis. Т.е. при мастеринге таких дисков уровень на ВЧ специально завышается, а при воспроизведении, соответственно, все должно происходить наоборот. Это делается с целью уменьшения шумов. Коррекция может происходить как в цифровом фильтре, так и в аналоговом пост-фильтре. Но дисков таких было выпущено очень не много.
Схема
Итак, начнем с формата. За это отвечают 2 пина FMT0 и FMT1. Нам нужен 24-bit, MSB-first, I2S. Согласно даташиту, для этого необходимо подать на оба пина высокий логический уровень. Индикацию тактовой частоты мы использовать не будем, использовать De-Emphasis тоже. Для начала это необязательно.
Устройство будет модульное — ничто не помешает потом сделать другой навороченный приемник со всеми плюшками S/PDIF сигнал мы принимаем либо по коаксиальному, либо по оптическому кабелю. Опять же, ограничимся самым простым — коаксиалом. Источник входного сигнал надо гальванически отвязать от нашего ЦАПа. Для этого поставим на входе трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1.
Я буду использовать готовое решение, но можно также намотать его вручную. Для этого надо взять небольшое ферритовое колечко и намотать 2 обмотки напротив друг друга. Витков 10-15 изолированного провода будет достаточно. Далее необходимо наш сигнал привести к уровню TTL, с которым работает DIR-ка. Этим будет заниматься ADM1485 — приемопередатчик RS-485. Приемник имеет инверсный пин сброса.
На «всякий пожарный» выведем 2 контакта сброса на плату. Питание схема требует двух уровней: +5 В для ADM1485 и +3,3 В для DIR9001. Я решил привести питание +5 В с основной платы ЦАПа, а +3,3 В получить уже на месте интегральным малошумящим стабилизатором. И одним шлейфом мы доставим питание с ЦАПа, а взамен передадим ему аудио-данные
С учетом всех требований нарисуем схему:
Приступим к трассировке.
Плата
Плату сделаем двухслойной и подготовим ее для заказа на заводе. После вечера, проведенного за трассировкой получили:
В следующей части мы приступим к самому ЦАПу.
P.S.: Возврат к истокам
Начал я рисовать схему для этого ЦАПа. Рисую, значит… Библиотеки нужных компонентов формирую. Смотрю, распиновка сдвоенных оперов в моей библиотеке не совпадает со схемой из даташита! У меня на элементе перепутаны местами 5 и 6 ноги. Молниеносно пронеслось: а выдрал я этот компонент из старого проекта, значит и там неправильно.
Получается, что у одного из ОУ в корпусе перепутаны инвертирующий и неинвертирующий входы. Поэтому у меня и постоянка на выходе. Недолго думая, нашел плату, сдул пыль, порезал пару дорожек, перепаял проволочками, включил… И да! Он запел. Но ненадолго. На следующий день сделал на скорую руку ему что-то вроде платформы из текстолита, чтоб не моталось на проводах.
Все соединил, включаю — тишина. Снимаю все назад — тишина… Опять в ящик
Все части: Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4
Способ 1: Подключить оптический кабель к материнской плате
Купить:
- звуковую плату с выходами spdif (коаксиальный и оптический);
- кабель;
- коннекторы.
Шаги:
- подключить провод к звуковой плате;
- на материнской плате найти разъём JSPD, JSPDIF или SPDIF_OUT;
- выбрать коннектор, подходящий по расположению пинов;
- надеть коннектор на свободный конец кабеля;
- подсоединить кабель к разъёму spdif на материнской плате;
- закрепить плату на системном блоке выходами наружу;
- подключить оптический кабель к выведенному Spdif Out выходу;
- выбрать устройством воспроизведения звуковую карту через меню громкости на мониторе.
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Аудио SPDIF Bluetooth адаптер VIKEFON BT-B19 чёрный
Bluetooth 5.0 аудио приёмо-передатчик aptX HD SPDIF VIKEFON BT-B19 используется для передачи аудио сигнала с мобильных устройств по Bluetooth на автомобильную стерео-систему, домашний музыкальный центр, акустическую систему и другие аудио системы с jack 3,5 мм стерео входом. Также используется в качестве передатчика для подключения телевизора, компьютера, ноутбука без Bluetooth адаптера к Bluetooth колонке или Bluetooth наушникам. В зависимости от режима работы, BT-B19 поддерживает подключение двух Bluetooth передатчиков или двух Bluetooth приемников.
Перед использованием BT-B19 нужно зарядить его аккумулятор. Для зарядки аккумулятора в комплекте поставки есть кабель USB тип A – microUSB тип B длиной 50 см. BT-B19 может заряжаться или от USB порта компьютера или от адаптера питания с USB гнездом и выходным напряжением 5 В. Во время зарядки на корпусе приемника будет гореть красный светодиод, по завершению зарядки – красный светодиод будет мигать. Время зарядки около 3 часов (ток заряда от 300 мА), время работы от аккумулятора около 24 часов (емкость аккумулятора 600 мАч). BT-B19 может работать во время зарядки.
VIKEFON BT-B19 может работать в двух режимах – Bluetooth приемник и Bluetooth передатчик:
Режим Bluetooth приемника:
Прием аудио сигнала от мобильного устройства и передача его по AUX на устройство воспроизведения с jack 3,5 мм стерео входом или по оптическому SPDIF (гнездо SPDIF OUT). Во время поиска Bluetooth сопряжения светодиод мерцает синим и красным цветом, когда сопряжение установлено – светится постоянно синим. В режиме приемника адаптер поддерживает профили A2DP и AVRCP и кодеки apt-X HD, apt-X LL, apt-X, AAC, SBC. Адаптер будет иметь сетевое имя BT-B19.
Режим Bluetooth передатчика:
Прием аудио сигнала по AUX или по оптическому SPDIF (гнездо SPDIF IN) от телевизора, компьютера, ноутбука и т.п. и передача его по Bluetooth на Bluetooth колонку или Bluetooth наушники. Во время поиска Bluetooth сопряжения светодиод мерцает синим и красным цветом, когда сопряжение установлено – светится постоянно синим. Сопряжение с совместимыми Bluetooth устройствами будет происходить автоматически. В режиме передатчика адаптер поддерживает профили A2DP и кодеки apt-X HD, apt-X LL, apt-X, SBC.
Выбор режима работы осуществляется с помощью переключателя TX (передатчик)/RX (приемник). Режим работы нужно выбирать, когда BT-B19 находится в выключенном состоянии. Переключение между AUX и SPDIF осуществляется с помощью переключателя AUX/SPDIF, для переключения не нужно выключать адаптер.
В обоих режимах есть возможность приостановить воспроизведение. Для этого нужно один раз нажать на функциональную кнопку, для возобновления воспроизведения нажать повторно.
Для включения BT-B19 нужно нажать и удерживать кнопку кнопку на протяжении 3 секунд, после чего начнет мигать синий светодиод. Для выключения нужно повторить процедуру. BT-B19 без Bluetooth подключения – автоматически выключается через 10 минут.
Для включения режима сопряжения нужно два раза быстро нажать кнопку, после чего светодиод начнет мерцать синим и красным цветом.
В адаптере BT-B19 есть возможность подключения двух Bluetooth передатчиков или двух Bluetooth приемников.
При подключении двух передатчиков появляется возможность воспроизведения с двух устройств без переподключения к ним. Аудио не будет воспроизводиться одновременно с двух устройств. Сигнал на BT-B19 может подавать только один передатчик. Для передачи сигнала со второго передатчика – нужно остановить подачу сигнала с первого.
При подключении двух приемников – аудио будет воспроизводиться на двух устройствах одновременно, например, на колонке и наушниках.
Для подключения двух передатчиков/ приемников нужно: подключить к BT-B19 первое устройство-> отключить первое устройство после удачного сопряжения-> два раза нажать функциональную кнопку, чтобы подключить второе устройство-> выключить BT-B19 после удачного сопряжения второго устройства-> включить первое устройство и подождать 15 секунд->включить BT-B19, после чего оба устройства подключатся.
После этого сопряженные устройства записываются в память BT-B19. Память может хранить до 8 сопряженных устройств. Устройства, записанные в память сопрягаются с BT-B19 автоматически.
Для очисти списка сопряженных устройств нужно: в выключенном состоянии нажать и 7 секунд удерживать мультифункциональную кнопку.
VIKEFON BT-B19 может подключаться к устройствам с Bluetooth спецификации 5.0 или более старыми спецификациями с обратной совместимостью.
Световой индикатор статуса в момент подключения (после красно-синего свечения):
- Постоянное свечение — подключен к двум устройствам;
- Засветился 1 раз — подключен по протоколу AAC / SBC;
- Засветился 2 раза — подключен по протоколу aptX;
- Засветился 3 раза — подключен по протоколу aptX LL;
- Засветился 4 раза — подключен по протоколу aptX HD;
Технические характеристики:
- Bluetooth чип: CSR BC8675
- Спецификация Bluetooth: 5.0
- Количество каналов Bluetooth: 2 шт
- Дальность работы: до 10 м
- Режимы работы: Bluetooth приемник, Bluetooth передачик
- Поддерживаемые профили в режиме приемника: A2DP и AVRCP
- Поддерживаемые профили в режиме передатчика: A2DP
- Поддерживаемые кодеки в режиме приемника: apt-X HD, apt-X LL, apt-X, AAC, SBC
- Поддерживаемые кодеки в режиме передатчика: apt-X HD, apt-X LL, apt-X, SBC
- Ёмкость аккумулятора: 600 мАч Li-ion
- Напряжение зарядки: 5 В, 300 мА
- Время зарядки аккумулятора: 3 часа
- Время работы от аккумулятора: до 26ч (передача), до 22ч (прием)
- Материал корпуса: пластик
- Габариты: 63 x 63 x 20 мм
Источник: hobbinamillion.ru