Технологии не стоят на месте, тем более цифровые. Со временем назрела необходимость передачи аудио сигналов между различным цифровым оборудованием без преобразования цифрового сигнала в аналоговую форму и обратно. Чтобы реализовать подобную передачу были разработаны протоколы и стандарты, которые позволяют транспортировать цифровой поток, избегая потери качества, возникающие при многочисленном кодировании.
Некоторые из существующих протоколов содержат механизмы корректировки ошибок (возникающих в процессе передачи) и позволяют передавать большое количество каналов аудио по одному тонкому кабелю. Стоит отметить, что к сигналу не подмешиваются шумы и помехи, ухудшающие его показатели, например, сигнал-шум, что характерно для передачи аналогового сигнала.
Сегодня мы рассмотрим наиболее популярные форматы, протоколы и стандарты. Для начала остановимся на протоколах, представляющих собой P2P (Point To Point) соединения, которые осуществляют передачу данных между двумя приборами (двумя физическими точками).
Изучаем возможности ТВ. SPDIF подключения
AES3 / AES-EBU
AES3 (Audio Engeneering Socity — European Broadcasting Union) –протокол, предназначенный для работы с профессиональной аудиотехникой. Данный протокол предназначен для последовательной передачи только цифровых аудиоданных стереофонических звуковых каналов в формате линейной импульсно-кодовой модуляции. Передача двух цифровых аудио сигналов (два моно или один стерео) происходит посредством одного симметричного кабеля, имеющего стандартные разъемы XLR. Частота дискретизации сигнала может достигать 96 кГц при 24 битной разрядности.
Хотя микрофонный кабель также имеет XLR разъемы, но использовать его для реализации AES3 соединения не стоит (если только на небольших расстояниях), так как специализированные AES3 кабели имеют другие показатели сопротивления (110 Ом), что обеспечивает более стабильный результат.
Высокое номинальное напряжение (около 7 В) позволяет создавать устойчивые соединения на расстояния до 100 метров (обычный микрофонный кабель) или до 300 м (специальный кабель).
Помимо цифрового аудио, данный протокол может передавать еще и 8 дополнительных бит, которые можно использовать для мета-данных, сопровождающих аудио сигнал, или исправления ошибок передачи.
AES3-id
AES3-id — профессиональный протокол, который является разновидностью AES3 и все чаще используется в профессиональной среде.
- номинальное напряжение 1 Вольт,
- использование несимметричных коаксиальных кабелей (75 Ом) и разъемов BNC, применяемых в видео технике и более приспособленных для передачи высокочастотных сигналов,
- стабильная передача сигнала до 1 км.
Что такое S/PDIF
AES42
Если вам необходимо передать цифровой аудиосигнал с микрофонов, оснащенных АЦП и цифровым выходом, то стандарт AES42 – это то, что вам нужно. Данный протокол почти идентичен AES3, отличаясь лишь тем, что по этому же кабелю к микрофону передается фантомное питание порядка 10 Вольт для питания конденсаторных микрофонов, предусилителя и модуля АЦП, встроенных в микрофон. Дополнительно данный протокол позволяет осуществлять дистанционный контроль над некоторыми параметрами микрофона.
S/PDIF (Sony Philips Digital Interface)
S/PDIF также способен транспортировать два канала цифрового аудио. и мета-информацию, которая существенно отличается от подобной в AES3-id. В целом же протоколы S/PDIF и AES3-id почти идентичны и на практике могут работать совместно. Но S/PDIF имеет более низкое номинальное напряжение сигнала (0,5 В против 1 В у AES3-id), поэтому максимальное расстояние передачи составляет всего 15 метров.
Разъемы для реализации протокола S/PDIF могут быть в двух вариантах: электрический RCA (Phono) и оптический Toslink (Lightpipe). Если вы хотите использовать RCA разъем, то лучше использовать специальный кабель, предназначенный для передачи видеосигналов. Кабели из специального оптоволокна могут транспортировать световые импульсы, репрезентирующие нули и единицы цифрового сигнала. Оптический кабель совершенно нечувствителен к электромагнитным наводкам, которые часто сопровождающих аудио сигнал, поэтому выбор оптического соединения предпочтительнее.
ADAT (Alesis Digital Audio Tape)
Данный протокол был разработан компанией ALESIS для передачи цифрового аудио между записывающими устройствами, которые производили запись аудио на кассеты. И хотя кассеты теперь можно отнести к ретро-продукции, протокол ADAT в настоящее время можно встретить практически на любом полупрофессиональном и профессиональном цифровом аудиооборудовании.
Что касается разъема, то протокол ADAT использует Toslink. Несмотря на внешнюю схожесть с S/PDIF (те же разъем и оптоволокно), структура передачи данных ADAT кардинально отличается от оптической версии протокола S/PDIF: протокол ADAT может транспортировать 8 каналов цифрового аудио с разрешением 24 бит и частотой дискретизации до 48 кГц или четыре канала с частотой дискретизации до 96 кГц.
MADI (Multichannel Audio Digital Interface) / AES10
Протокол MADI позволяет передавать до 64 каналов цифрового аудио (24 бит / 48 кГц) или до 32 каналов (24 бит / 96 кГц) по одному кабелю. При этом применяется технология TDM (Time Division Multiplex), которая разбивает аудио сигналы на сегменты, посылаемые сериями по кабелю к приемнику. Приемник собирает полученные сегменты и реконструирует из них дискретные каналы. Данная технология позволяет передавать большое количество каналов цифрового аудио (что актуально во время концертов, спортивных мероприятий, телевизионных трансляций), используется для передачи цифрового аудио между цифровыми микшерными пультами и модулями на сцене, записывающими устройствами и процессорами обработки без преобразования в аналоговую форму.
Передача осуществляется двумя путями:
- электрическим: коаксиальный кабель (75 Ом) с разъемом BNC (до 100 метров),
- оптическим: оптоволоконный кабель и специальный SC разъем, обеспечивающие стабильное соединение на расстоянии до 2 км.
Ассортимент устройств, работающих с MADI, довольно широк: это и аудиоинтерфейсы для ввода-вывода цифрового аудио в цифровую рабочую станцию (DAW), и конвертеры, преобразующие несколько потоков ADAT в MADI, и роутеры с комплексными матрицами, выполняющие задачи маршрутизации сигналов.
Помимо P2P соединения существуют методы передачи цифровых аудио сигналов, транспортирующих большое количество каналов цифрового аудио между приборами, объединенными в одну сеть.
DANTE
DANTE — цифровой сетевой аудио протокол, при его поддержке аудиосигналы между устройствами маршрутизируются при помощи программного обеспечения Dante Controller, установленного на Mac или ПК.
При работе с DANTE каждому аудиосигналу не требуется отдельный кабель, все устройства подключены к одной сети, поэтому звуковой сигнал может быть доступен абсолютно везде. Маршрутизация сигнала настраиваются не с помощью кабелей, а в программном обеспечении.
Протокол DANTE позволяет передавать до 512 двунаправленных аудиоканалов и распределяется по сети Ethernet, используя CAT-5e или CAT-6 кабели.
- Простота установки, автоматическое обнаружение сигнала, простая маршрутизация сигнала;
- Простота настройки аудиосети;
- Интегрированные медиа-настройки и средства управления;
- Поддержка до 512 двунаправленных аудиоканалов;
- Поддержка единой интегрированной сети для аудио, видео, управления и мониторинга;
- Отсутствие дополнительного кабеля для подключения в сеть сигналов управления;
- Обновляемое бесплатное ПО;
- Качество звука (нет шумовых помех, контуров заземления и т.д.);
- Незаметные задержки сигнала.
- Доступные кабели CAT-5e и CAT-6.
В настоящее время цифровые технологии приобретают всё большую популярность в профессиональных звуковых системах, а сетевые технологии позволяют пользователям получать и принимать аудиосигналы с различного звукового оборудования с использованием программного обеспечения, установленного на Mac или ПК.
Цифровые (не сетевые) протоколы типа AES/EBU решили проблему аналоговых соединений в плане затухания и помех в сигнале. Сетевые же протоколы позволяют передать десятки и даже сотни каналов по единому кабелю.
Источник: pop-music.ru
S/PDIF
S/PDIF или S/P-DIF — расшифровывается как Sony/Philips Digital Interface (или Interconnect) Format (описано также как IEC 958 type II в международном стандарте IEC-60958). Является совокупностью спецификаций протокола низкого уровня и аппаратной реализации, описывающих передачу цифрового звука между различными компонентами аудиоаппаратуры. При описании S/PDIF необходимо описать как физическую часть (то есть, собственно, каким образом сигнал передаётся и по чему), так и программную часть (то есть используемый протокол).
Области применения
S/PDIF первоначально применялся в CD-плеерах (и DVD-плеерах, проигрывающих компакт-диски), а затем стал общим способом соединения и передачи звука в других аудиокомпонентах, например, таких как MiniDisc-плееры и звуковые карты для персональных компьютеров. Он также приобрёл популярность в автомобильном звуке, где прежний беспорядок многочисленных проводов может быть заменен единственным волоконно-оптическим кабелем, который устойчив к электрическим помехам.
Другое применение интерфейс S/PDIF находит в передаче цифрового потока объёмного звука как определено стандартом IEC 61937. Этот режим используют, чтобы подключить выход DVD-плеера к входу AV-ресивера домашнего кинотеатра, который поддерживает форматы Dolby Digital или Digital Theatre System(DTS) объёмного звука.
S/PDIF (Sony*/Philips* Digital Interface) — это формат интерфейса передачи аудио, который поддерживает передачу цифровых аудио сигналов от одного устройства к другому без процедуры преобразования в аналоговый сигнал, что позволяет избежать ухудшения качества звука.
Разъем RCA — наиболее распространенный разъём, используемый с интерфейсом S/PDIF и идентичный разъёму, применяемому в потребительской аудио продукции. Кроме того, в некоторых случаях используется оптический разъём. Для того чтобы подключить аудиосистему непосредственно к активной акустической системе, последняя должна поддерживать вход S/PDIF.
Если системная плата для настольных ПК не поддерживает встроенные разъёмы S/PDIF, можно установить звуковую карту, включающую эти разъёмы.
Аппаратная реализация
Спецификация S/PDIFormat допускает несколько типов кабеля и разъемов. Ключевые слова для электрического типа — «coaxial» и «RCA jack». Другой тип назван «оптическим» с часто употребляемым словом «TOSLINK» или, реже, «EIAJ Optical». Существуют адаптеры для перехода с коаксиального RCA Jack S/PDIF на оптический TOSLINK S/PDIF и наоборот, для них необходим внешний источник питания. Достоинством оптического типа S/PDIF является отличная устойчивость к электрическим помехам.
S/PDIF был разработан на основе профессионального стандарта звуковой индустрии, известного как AES/EBU, который обычно применяется для цифровой записи на магнитную ленту в DAT-системах и для передачи звука в профессиональных звукозаписывающих студиях. S/PDIF остается во многом идентичным на уровне протокола, но имеет другие физические разъёмы, которые в отличие от XLR дешевле и легче в использовании.
Типы разъёмов и кабелей
- Цифровой сигнал с TTL уровнями. TTL — Транзисторно-транзисторная логика. TTL обычно (но не всегда) имеет два уровня: >2,4 В (единица) и 0-0,4 В (ноль). TTL S/PDIF выходы также есть в звуковых картах.
- Коаксиальный. Коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом, присоединённый к разъёмам RCA. Обычные аудиокабели (тюльпаны) могут быть использованы для передачи S/PDIF сигнала на короткие расстояния (до 0,5 м), для больших расстояний надо использовать 75 омный коаксиальный кабель. Коаксиальный кабель должен быть терминирован с обеих сторон — выходное сопротивление передатчика делается 75 Ом, входное сопротивление приёмника также 75 Ом (терминаторы уже встроены в устройства). Без нагрузки выходное напряжение передатчика составляет 1 вольт от пика до пика, под нагрузкой 0.5 вольт п-п. С учётом потерь на длинном кабеле допускается минимальное напряжение на входе приёмника 0.2 вольта п-п.
- TOSLINK — волоконно-оптический кабель. Сейчас большую популярность приобрели разъемы типа MiniTOSLINK [1] -это разъем оптического кабеля в форм-факторе 3,5 jack. Очень часто такие разъемы встречаются в современных ноутбуках, где выход S/PDIF совмещен с выходом на наушники. Для соединения такого ноутбука с ресивером потребуется кабель MiniTOSLINK — TOSLINK, либо переходник для стандартного кабеля TOSLINK-TOSLINK.
Протокол
S/PDIF может быть использован для передачи цифровых сигналов множества форматов. Наиболее распространены из них: формат использованный в DAT с частотой дискретизации 48 кГц и формат записи компакт-дисков с частотой дискретизации 44,1 кГц. Для того, чтобы поддерживать обе эти системы, формат не имеет определенного битрейта данных. Взамен данные передаются, используя Biphase Mark Code, который имеет один или два перехода для каждого бита данных, позволяя передавать оригинальный word clock вместе с самим сигналом.
Расширяя возможности данного интерфейса, S/P-DIF может быть использован для передачи 20-битных потоков аудиоданных плюс другая связанная информация. Можно также передавать 16-битные потоки с нулевым заполнением или 24-битовые, за счет отказа от дополнительной информации.
Протокол низкого уровня почти тот же, что и в описании AES/EBU. Единственное различие — бит статуса канала («Channel status bit»).
Бит статуса канала («Channel status bit») в S/P-DIF
В каждом суб-фрейме имеется один канальный бит статуса, таким образом образуется 192-битовое слово в каждом аудиоблоке. Это означает, что есть 192/8 =24 байта доступных в каждом аудиоблоке. Значение канального бита статуса в S/P-DIF полностью отличается от AES/EBU.
Для SPDIF 192-битовые слова поделены на 12 слов по 16 бит каждое. Первые 6 бит первого слова — управляющий код; значение этих бит показано в таблице:
| Номер бита | Если не задан: | Если задан: |
| 0 | Пользователь | Профессионал |
| 1 | Обычные | Сжатые данные |
| 2 | Копирование запрещено | Копирование разрешено |
| 3 | 2 канала | 4 канала |
| 4 | — | — |
| 5 | Без предыскажений | С предыскажениями |
Прочее
S/PDIF определен международным стандартом IEC 60958-3.
См. также
Ссылки
- Epanorama.net: S/PDIF (англ.)
- Подключение и настройка звука SPDIF-HDMI в компьютере (рус.)
Источник: wp.wiki-wiki.ru
S/PDIF-интерфейс. Добавляем информативности.
Во многих промышленных цифро-аналоговых преобразователях (DAC или ЦАП) и самодельных конструкциях, особенно ранних лет, в качестве приёмника сигнала S/PDIF часто применялась микросхема CS8412 фирмы Crystal. Широкая доступность, неплохие параметры (по тем временам), относительно простая схема включения сделали эту микросхему весьма популярной.
Как показывает практика, старые аппараты и радиоэлементы — это чаще всего отлично звучащие аппараты и элементы. Потому-то многие аудиофилы не спешат менять компоненты своей аудиосистемы на новомодные аппараты из рекламных проспектов, а на «досках объявлений» старые аппараты продаются за очень хорошую стоимость.
Поэтому не стоит спешить менять свой DAC на что-то более современное. Тем более что с помощью представленной ниже схемы можно расширить сервисные возможности CS8412, а также несколько улучшить её параметры.
Схема нового варианта S/PDIF приёмника представлена на рисунке:
Увеличение по клику
Добавление в схему внешнего опорного генератора IC4, позволяет CS8412 дифференцировать входящие сигналы с помощью частотного компаратора и реализовать индикацию частоты входного сигнала. Когда частота входного сигнала отличается от эталонного значения, разница указывается одним из трех способов: точность задающего кварцевого генератора определяет точность измерения. Поэтому в схеме применён кварцевый резонатор SG531P фирмы Epson (его джиттер составляет всего ± 100 ppm).
На IC2 реализован оптический вход, что может быть полезным, если на вашем аппарате отсутствует оптический интерфейс. Его коммутация осуществляется джампером JP1.
Кроме того, данная схема может использоваться в качестве ретранслятора S/PDIF-сигнала или для снижения джиттера. Для этого микросхему IC1 нужно перевести в режим «13» (см. даташит), для чего на управляющие входы подать следующие логические сигналы: М0-1, М1-0, М2-1, М3-1. В этом случае полученные S/PDIF-данные полностью транслируются на выход микросхемы, а частота тактового сигнала SCK удваивается. Данные снимаются с выхода SData на модуль TOSLINK или организуется коаксиальный выход через буфер (например, через параллельное соединение инверторов 74HC04).
Демультиплексор IC3, используется для декодирования данных на выходах F0-F2. Для индикации используются восемь отдельных светодиодов.
Светодиод D9 указывает на ошибку входного сигнала для IC1 (сигнал слабый или отсутствует).
От источника питания схема потребляет ток 35 мА, учтите это при встраивании данной конструкции в ваши аппараты.
Кстати, если ваш аппарат собран на более современной микросхеме, а CS8412 лежит без дела, но выкинуть жалко, то собрав на ней предложенный модуль и встроив его в свой DAC, можно организовать индикацию уровня джиттера и ошибок входного сигнала.
Статья подготовлена по материалам журнала «Электор Электроникс».
Вольный перевод статьи — Главный редактор «РадиоГазеты».
Похожие статьи:
- Преобразователи интерфейсов S/PDIF
- Простой ламповый фильтр для ЦАП или СD-проигрывателя.
- ЦАП перфекциониста (часть II)
- ЦАП перфекциониста (часть III)
- Планка портов своими руками или качественный звук из… компьютера.
Следите за новостями портала:
Добавить комментарий
Спамеры, не тратьте своё время — все комментарии модерируются.
All comments are moderated!
Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.
Источник: radiopages.ru