Сделай Сам Свою Работу на 5

Электрические характеристики





Министерство культуры Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет

Кино и телевидения»

В.А. Никамин

ЦИФРОВЫЕ ЗВУКОВЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ

 

Санкт-Петербург

УДК 621

 

 

Рецензент - канд. техн. наук, доц. В.В. Ильченко

Никамин В.А. Цифровые звуковые интерфейсы. – СПб.: изд. СПбГУКиТ, 2010. – 56 с.

В книге обобщен материал, касающийся наиболее распространенных в настоящее время цифровых звуковых интерфейсов – как профессиональных (AES3, AES10, SDIF, TDIF), так и потребительских (S/PDIF, Toslink). Подробно рассматриваются форматы данных, передаваемых посредством этих интерфейсов, электрические характеристики сигналов и типы соединительных линий.

Издание предназначено для специалистов, работающих в области подготовки, записи и воспроизведения различных звуковых программ, а также для студентов, обучающихся по специальностям 210405 – «Радиосвязь, радиовещание и телевидение» и 201400 – «Аудиовизуальная техника».

 

Рекомендовано к изданию в качестве монографии Методическим советом ФЭИ



Протокол № от октября 2010 г.

 

Одобрено к изданию Методическим советом ФАВТ.

Протокол № от октября 2010 г.

 

 

© В.А. Никамин, 2010

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

В современную эпоху аналоговая аудиоаппаратура, безраздельно господствовавшая до самого последнего времени в звукозаписывающих студиях и в домашнем обиходе, практически полностью вытеснена аппаратурой цифровой. По этой причине бесхитростные «аналоговые» соединительные кабели, состоящие из куска провода с разъемами на концах, постепенно уступают место цифровым звуковым интерфейсам, которые, кроме соединительного кабеля, включают в себя еще и сложные устройства преобразования передаваемой информации в тот или иной стандартный формат. Нередко кроме самой звуковой информации требуется передавать еще и множество разнообразных сопутствующих данных, а также сигнал синхронизации, обеспечивающий правильное и безошибочное декодирование принятой информации на приемном конце.

На сегодняшний день существует достаточно много типов цифровых звуковых интерфейсов. Некоторые из этих интерфейсов стандартизованы соответствующими организациями и получили статус международных (AES3, AES10, S/PDIF). Большая же их часть являются «фирменными» разработками и такого статуса не имеют (SDIF, TDIF, ADI), но тем не менее широко используются по причине широкого распространения звукового оборудования фирм-разработчиков.



Обилие цифровых звуковых интерфейсов способно поставить пользователя в затруднительное положение, поскольку требует от него хотя бы элементарного представления о том, что за сигналы передаются с помощью данного интерфейса. Наиболее сложные ситуации возникают, когда встает вопрос совместимости различных интерфейсов, например очень похожих друг на друга профессионального AES3 и потребительского S/PDIF. Эти интерфейсы хотя и имеют одну и ту же структуру передаваемых данных, но все же отличаются друг от друга как уровнями передаваемых по соединительной линии сигналов, так и значением бит блока статуса канала. Поэтому при попытке подключения выхода одного из них к входу другого данные могут интерпретироваться неправильно (если вообще будут как-то интерпретироваться) и звуковой сигнал будет искажен.

Часто пользователь, имевший дело преимущественно с аналоговой аппаратурой, недооценивает роль сигналов синхронизации при работе с цифровой аппаратурой. Между тем всякая цифровая система способна работать только при наличии соответствующих сигналов синхронизации, именно тех, которые конкретно для нее предназначены. Замена здесь не допускается. Иначе никакого звука можно и не услышать. Некоторые интерфейсы (например, AES3 или S/PDIF) способны формировать самосинхронизирующийся поток данных, т.е. сигналы синхронизации в принципе могут извлекаться из них непосредственно в приемном устройстве с помощью петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и устройства цикловой синхронизации (УЦС). Хотя при передаче сигнала на большие расстояния даже здесь предполагается использование сигналов внешней синхронизации. Большинство же интерфейсов предполагает передачу того или иного сигнала синхронизации вместе с основным сигналом. И этот сигнал синхронизации является атрибутом именно того интерфейса, для которого он предназначен. Использовать здесь другие сигналы синхронизации, предназначенные для другого интерфейса, недопустимо. Даже если это сигналы имеют одно и то же название (например, сигнал синхронизации по словам – WCLK, LRCK; сигнал частоты дискретизации – fs и пр.).



Цель данной публикации – ознакомить пользователя с наиболее распространенными сегодня цифровыми звуковыми интерфейсами и обратить его внимание на сложности, которые могут возникнуть при работе с цифровой аппаратурой.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Английское слово interface имеет несколько значений: граница раздела, поверхность раздела, сопряжение, стык, устройство сопряжения. Поэтому в различных областях техники в понятие интерфейс специалисты вкладывают несколько разный смысл.

В одном случае под интерфейсом понимают совокупность компьютерных программ, с помощью которых пользователь может общаться с машиной, т.е. это правила взаимодействия операционной системы компьютера (машины) с пользователем (физическим лицом).

В другом случае это совокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих логическое и физическое взаимодействие отдельных блоков и программ вычислительной системы (внутрисистемное взаимодействие).

В третьем случае это также совокупность программных и аппаратных средств, но эти средства обеспечивают логическое и физическое взаимодействие между устройствами и оборудованием принципиально различного назначения.

Последнее определение наиболее близко к определению цифрового звукового интерфейса, поскольку с его помощью обеспечивается взаимодействие аппаратуры принципиально различного функционального назначения: магнитофонов, микшеров, синтезаторов, лазерных проигрывателей, цифровых усилителей, компьютеров, тюнеров, ИКМ-адаптеров, микрофонов и т.д.

Таким образом, условимся называтьцифровым звуковым интерфейсомсовокупность программных и аппаратных средств, обеспечивающих обмен цифровой звуковой информацией между аудиооборудованием.

В общем случае интерфейс включает в себя преобразователь информации в один из стандартных форматов (кодер интерфейса), соединительную линию, включающую в себя входной и выходной разъемы и соединительный кабель, и устройство обратного преобразования информации – декодер интерфейса, показанные на рисунке.

 
 

 


Форматы данных у разных интерфейсов сильно отличаются по содержанию, а кодеры и декодеры - по сложности. В одном случае через интерфейс передается только непосредственно цифровой звуковой сигнал в виде последовательности отсчетов, сигнал синхронизации и очень ограниченное число дополнительных данных – как, например, в формате TDIF, где кроме цифрового звукового сигнала и сигналов синхронизации передается только указатель наличия или отсутствия имфазиса.

В других форматах количество дополнительных данных гораздо больше, и информация организуется в блоки, каждый из которых снабжен блочной синхрогруппой (SDIF-2, ADI). Может использоваться и дополнительная канальная модуляция потока данных (SDIF-3).

В наиболее сложных форматах (AES3, AES10, S/PDIF) объем дополнительной информации сопоставим с объемом основных звуковых данных, а сам формат имеет очень сложную многоуровневую структуру (слова, кадры, субкадры, блоки). Здесь используется несколько видов синхронизирующей информации, в том числе несколько разных синхрогрупп, данные кодируются кодами, контролирующими ошибки, и перед передачей в канал модулируются канальными кодами.

В качестве соединительной линии могут использоваться экранированная витая пара, коаксиальный кабель или оптическое волокно. Поэтому выходные и входные цепи интерфейсов всегда имеют соответствующие буферные каскады или преобразователи физического представления сигнала – электрического в оптический (светодиод или полупроводниковый лазер) и оптического в электрический (фотодиод).

 

 

AES3 (AES/EBU)

 

Стандарт AES3 содержит практические рекомендации, относящиеся к формату последовательной передачи двух каналов цифровых звуковых данных, представленных в линейном ИКМ-коде[1]. Первая редакция данного стандарта была разработана в 1985 году усилиями Международного общества инженеров-разработчиков звукового оборудования AES(Audio Engineering Soсiety) и после длительного анализа и обсуждения была утверждена под названием AES3-1985. Этот стандарт был поддержан Европейским радиовещательным союзом EBU (European Broadcasting Union), получил статус международного и стал называться AES/EBU[2], хотя в документах AES он по-прежнему обозначается AES3. Впоследствии стандарт неоднократно пересматривался и дополнялся: первый раз в 1992 году (версия AES3-1992),последний раз в 2009 году (версия AES3-2009).

Несмотря на то, что стандарт AES3 изначально разрабатывался как двухканальный, спецификация на него является достаточно гибкой и позволяет использовать его для передачи многоканального звукового сигнала, а также для передачи звуковых сигналов с повышенными частотами дискретизации.

Стандарт AES3 оказался настолько удачным и гармоничным, что многие организации, занимающиеся стандартизацией, опубликовали свои, очень похожие на него версии [3].

Международная электротехническая комиссия IEC (International Electrotechnical Commission) разработала формат IEC-60958 (type 1) передачи звуковых данных для профессионального использования, в том числе и для целей радиовещания.

Международный консультативный комитет по радиосвязи и радиовещанию CCIR (International Radio Consultative Committee) утвердил свои рекомендации по организации потока звуковых данных по каналам связи и вещания Rec. 647 (1990).

Японская ассоциация электронной промышленности EIAJ (Electronic Industries Association of Japan) разработала и утвердила аналогичный формат EIAJ CP-340-type I.

Американский национальный институт стандартов ANSI (American National Standards Institute) ратифицировал стандарт ANSI S4.40-1985.

Европейский радиовещательный союз EBU (European Broadcasting Union) утвердил технический документ EBU Tech. 3250-E.

 

Формат данных

Наименьшей структурной единицей в AES3 является 32-разрядный субкадр (рис 1.1), содержащий в себе в качестве основных данных 20-разрядное значение звукового отсчета одного из двух стереоканалов. Два субкадра, в одном из которых содержатся данные о значении отсчета левого канала в двоичном дополнительном коде (субкадр L), а в другом – отсчета правого канала в двоичном дополнительном коде (субкадр R), составляют кадр. В том случае, если передается монофонический звуковой сигнал, его отсчеты располагаются в субкадре L, а субкадр R заполняется «нулями».

Каждые 192 последовательных кадра составляют блок данных (рис. 1.2).

     
 
 
 

 

 


Для передачи через соединительную линию данные модулируются бифазным (двухфазным) канальным кодом Bi-φ-M. Это нужно для того, чтобы придать полученной последовательности свойство самосинхронизации. Канальный кодBi-φ-M (бифазный маркированный), используемый для этой цели, характеризуется наличием обязательного изменения уровня в начале каждого тактового интервала. Кроме того, при передаче логической «единицы» изменение уровня есть еще и в центре тактового интервала. При передаче же логического «нуля» такое изменение отсутствует (рис. 1.3) [4-6]. Звуковые данные внутри субкадра представлены в двоичном дополнительном коде и располагаются младшими разрядами вперед, что является недостатком интерфейса, так как почти во всех ЦАП и АЦП преобразование начинается со старшего разряда. Поэтому и при кодировании перед передачей по интерфейсу и при декодировании при приеме, приходится «переворачивать» отсчеты.

 

 
 

 


Поскольку для передачи отсчета в субкадре зарезервировано 20 разрядов, то в случае, если используются 16 разрядов, первые четыре разряда (самые младшие) заполняются «нулями». Если используются 24 разряда, то самые младшие разряды записываются в зоне дополнительных данных AUX, расположенной между основными данными и синхрогруппой.

Синхрогруппа, расположенная в начале каждого субкадра и занимающая первые четыре разряда, имеет три различные конфигурации. Одна из них (В) обозначает начало субкадра L первого кадра блока. Другая (М) – начало любого другого субкадра L внутри блока. Третья форма (W) обозначает начало субкадра R независимо от его положения в блоке (рис. 1.2 и рис. 1.4).

Для того чтобы синхрогруппу можно было легко опознать, в её конфигурации присутствуют не встречающиеся в потоке данных элементы – интервалы между изменениями уровня (перепадами) в полтора такта и отсутствие обязательного перепада на границе двух тактов.

 

 
 

 


В каждом субкадре, кроме синхрогруппы, имеются еще четыре вспомогательных разряда – V, U, C и Р.

Разряд V (Validity) является указателем достоверности отсчета, значение которого содержится в основных данных субкадра. Достоверным в данном случае считается отсчет, не являющийся результатом маскирования (интерполяции, приглушения и т.д.). Если отсчет достоверен, то V = 0.

Разряд U (User data) – это разряд пользователя. Рекомендации по заполнению бит пользователя изложены в стандарте AES18-1992, а также в техническом документе EBU 3250 [7].

Разряд С (Channel status data) характеризует состояние каждого из двух каналов L и R и содержит в себе информацию о типе передаваемых по каналу данных. Каждые 192 разряда, содержащиеся в субкадрах, соответствующих одному из каналов L и R одного блока, делятся на 24 байта, которые описывают состояние рассматриваемого канала. Общая структура блока, характеризующего состояние канала, показана на рис. 1.5.

Разряд Р (Parity bit) – это бит четности. Его значение выбирается таким, чтобы общее число «единиц» в значащей части субкадра (без синхрогруппы) было четным. С его помощью можно обнаружить наличие нечетного числа ошибок в субкадре.

 

 

Байт Бит
Pro=1 Audio Emphasis Lock fs
Channel mode User bit management
AUX Word length Резерв
Описание многоканального режима
DAR signal Резерв
Резерв
Буквенно-цифровой код источника данных в формате ASCII
 
 
 
Буквенно-цифровой код в формате ASCII, характеризующий предназначение данных
 
 
 
Код адреса локальной выборки звукового сигнала (32-разрядный двоичный)
 
 
 
Код времени дня (32-разрядный двоичный)
 
 
 
Резерв Reliability flags
CRCC

 

Рис. 1.5. Спецификация 24 байт блока статуса канала, используемого в интерфейсе AES3

 

Рассмотрим более подробно значение бит и байт блока статуса канала.

Байт 0 блока статуса канала содержит информацию, которая, прежде всего, идентифицирует данные как данные, предназначенные для профессионального использования (бит 0 – Pro=1), а также характеризует их содержание – звуковые или незвуковые (бит 1 – Audio) (табл. 1.1). Кроме того, здесь содержится информация об использовании имфазиса (биты 2,3,4 – Emphasis), о частоте дискретизации звукового сигнала (биты 6,7 – fs) и о наличии внешней синхронизации (бит 5 – Lock).

 

Таблица 1.1

Содержание 0-го байта блока статуса канала

Бит 0 – Pro=1
0 – использование блока статуса канала в потребительской сфере 1 - использование блока статуса канала в профессиональной сфере
Бит 1 - Audio
0 – цифровые звуковые данные 1 – данные, не являющиеся звуковыми
Биты 2,3,4 – Emphasis (информация о наличии имфазиса)
000 – информация об использовании имфазиса отсутствует 100 – имфазис не используется 110 – имфазис с характеристикой 50/15 мкс* 111 – имфазис с характеристикой CCITT J.17**
Бит 5 - Lock
0 – петля автоматического слежения по частоте дискретизации замкнута 1 - петля автоматического слежения по частоте дискретизации разомкнута
Биты 6,7 – fs (информация о частоте дискретизации)
00 – информация о частоте дискретизации отсутствует 01 – частота дискретизации 48 кГц 10 - частота дискретизации 44, 1 кГц 11 - частота дискретизации 32 кГц

 

*Имфазис с характеристикой 50/15 мкс наиболее распространен и используется, к примеру, в формате CD. Характеристика преимфазиса такого типа показана на рис. 1.6.

 
 

 

 


**CCITT – International Telegraph and Telephone Consultative Committee (Международный консультативный комитет по телеграфной и телефонной связи). Характеристика преимфазиса в соответствии с рекомендациями CCITT представлена на рис. 1.7.

 

 
 

 

 


Байт 1 характеризует режим передачи звукового сигнала: одноканальный монофонический, два раздельных канала, двухканальный стереофонический или многоканальный (биты 0,1,2,3 - Channel mode), а также способ формирования бит пользователя (биты 4,5,6,7 - User bit management) (табл. 1.2).

 

Таблица 1.2

Содержание 1-го байта блока статуса канала

 

Биты 0,1,2,3 – информация о режиме кодирования канала
0000 – информация отсутствует 0001 – двухканальный 0010 – одноканальный 0011 – первичный/вторичный 0100 – стереофонический 0101 – резерв 0110 – резерв 0111 – одноканальный при удвоенной частоте дискретизации 1000 - одноканальный при удвоенной частоте дискретизации 1001- одноканальный при удвоенной частоте дискретизации 1111 – многоканальный режим
Биты 4,5,6,7 – форма заполнения бит пользователя
0000 – биты пользователя отсутствуют 0001 – блок из 192 бит 0010 – заполнение в соответствии с рекомендациями AES18 0011 – заполнение определено пользователем

 

Байт 2 оговаривает максимальную длину отсчета звукового сигнала (биты 0,1,2 - AUX) и число реально используемых бит (биты 3,4,5 - Word length). Биты 6 и 7 - резервные (табл. 1.3).

 

 

Таблица 1.3

Содержание 2-го байта блока статуса канала

Биты 0,1,2 – максимальное количество бит на отсчет
000 – максимум 20 бит 001 – максимум 24 бита 010 – максимум 20 бит (одноразовое согласование) 011 – резерв
Биты 3,4,5 –кол-во бит (длина отсчета 24 бита) (длина отсчета 20 бит)
000 - нет информации нет информации 001 - 23 бита 19 бит 010 - 22 бита 18 бит 011 - 21 бит 17 бит 100 - 20 бит 16 бит 101 - 24 бита 20 бит
Биты 6,7 - резерв

Байт 3 зарезервирован для использования в режиме передачи многоканального звукового сигнала.

Байт 4, так же как и байт 3, предназначен для использования в многоканальном режиме передачи звукового сигнала. Биты 0 и 1 характеризуют точность поддержания внешнего сигнала синхронизации: Grade 1 (±1 ppm) и Grade 2 (±10 ppm). Биты 3,4,5 и 6 указывают на использование одной из альтернативных частот дискретизации, кратных либо fs = 44,1 кГц (22,05 кГц, 88,2 кГц, 176,4 кГц), либо fs = 48 кГц (24 кГц, 96 кГц, 192 кГц) (табл. 1.4).

Байт 5 является резервным и рассчитан на возможность использования в будущем для передачи каких-либо дополнительных данных.

Байты с 6 по 9 содержат буквенно-цифровой код в формате ASCII*, характеризующий источник данных, передаваемых по этому каналу.

Байты с 10 по 13 содержат буквенно-цифровой код в формате ASCII, характеризующий предназначение данных, передаваемых по этому каналу.

Байты с 14 по 17 определяют адрес локальной выборки звукового сигнала.

Байты с 18 по 21 отражают текущее время дня с точностью до периода следования блоков статуса канала. При частоте дискретизации 48 кГц период следования блоков составит 4 мс. Этот код времени может быть использован для синхронизации по кадрам сопутствующего передаваемым звуковым данным видеоизображения.

__________________________________________________________________

*ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией) представляет собой 7-битный код, предназначенный для отображения десятичных цифр, букв латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов. В компьютерах обычно используют 8-битное расширение ASCII.

Таблица 1.4

Содержание 4-го байта блока статуса канала

Биты 0,1 – опорный сигнал (AES11)
00 – отсутствует 01 – уровень точности 1 (Grade 1) 10 – уровень точности 2 (Grade 2) 11 – резерв
Бит 2 – резерв
Биты 3,4,5,6 – частота дискретизации
0000 – не указана 1000 – 24 кГц 0100 – 96 кГц 1100 – 192 кГц 0010 – резерв 1010 – резерв 0110 – резерв 1110 – резерв 0001 – резерв 1001 – 22,05 кГц 0101 – 88,2 кГц 1101 – 176,4 кГц 0011 – резерв 1011 – резерв 0111 – резерв 1111 – определяется пользователем
Бит 7 – наличие указателя частоты дискретизации
0 – нет указателя 1 – указатель присутствует

 

Байт 22 содержит информацию о достоверности данных блока статуса канала (биты 4,5,6,7 - Reliability flags). Биты 1,2,3 и 4 этого байта – резервные.

Последний 23 байт представляет собой остаток от побитного деления всех предшествующих бит блока статуса канала на порождающий многочлен g(x) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1 кода CRCC (Cyclic Redundancy Check Code). Этот остаток обеспечивает возможность обнаружения ошибок в данных блока.

Один из возможных вариантов реализации схемы деления бит блока статуса канала на порождающий многочлен кода CRCC, построенной на основе регистра сдвига с обратными связями, показан на рис. 1.8. Регистр сдвига выполнен на D-триггерах и элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выполняющих операцию сложения по модулю 2. Биты блока статуса канала подаются на вход регистра и одновременно на выход устройства. После того как последний бит данных записан в регистр, из него выводится полученный в результате деления 8-разрядный остаток.


 

 
 

 

Стандарт AES3 определяет три уровня заполнения блока статуса канала, использование которых определяется характером данных, передаваемых от источника программ к приемному устройству: минимальный, стандартный и расширенный.

При использовании минимального уровня первый бит блока статуса канала (бит 0 в 0-м байте) устанавливается в «1», что указывает на профессиональный статус передаваемых данных, а все остальные биты блока устанавливаются в «0».

При использовании стандартного уровня информацию должны содержать байты 0, 1, 2 (частота дискретизации, использование преимфазиса, характер звукового сигнала – моно, стерео и пр., число разрядов квантования и т.п.) и байт 23, который содержит данные CRCC. Этот уровень используется наиболее часто.

Расширенный уровень предполагает использование всех бит блока статуса канала.

Как отмечалось ранее, звуковые данные, передаваемые через интерфейс AES3, могут иметь разрешение до 24 бит на отсчет. Однако в большинстве случаев разрядность отсчетов звукового сигнала не превышает 20. Четыре оставшихся бита, обозначенные на рис. 1.1 как AUX, могут в этом случае использоваться для передачи двух дополнительных речевых каналов, сопровождающих основные звуковые данные. Частота дискретизации в этих дополнительных каналах будет составлять 1/3 от основной частоты дискретизации, а разрядность отсчетов – 12 бит. Другими словами, каждый 12-разрядный отсчет дополнительного канала будет распределяться между тремя последовательными субкадрами соответствующего основного канала – по 4 бита в каждом субкадре.

Очевидно, что частота fт следования бит данных по интерфейсу будет в 32 раза выше удвоенной частоты дискретизации fs передаваемого сигнала.

fт = 32×2 fs

Для проигрывателя компакт-дисков и DAT-магнитофона в режиме работы с частотой дискретизации 44,1 кГц она будет равна

fт = 32×2×44,1 кГц = 2822,4 кГц = 2,822 МГц.

Если частота дискретизации DAT-магнитофона 48 кГц, то

fт = 32×2×48 кГц = 3072 кГц = 3,072 МГц.

Соответственно, если частота дискретизации 96 кГц, то fт = 6,144 МГц, а если 192 кГц, то fт = 12,288 МГц.

Для источников с частотой дискретизации 32 кГц

fт = 32×2×32 кГц = 2048 кГц = 2,048 МГц.

 

Электрические характеристики

Непосредственное соединение цифровой аппаратуры в AES3 осуществляется с помощью специальных соединителей. Соединители могут быть как электрическими (коаксиальными),так иоптическими.

Электрические характеристики соединителей интерфейса частично совместимы с RS-422. Дифференциальное напряжение на выходе передающего модуля должно быть в пределах 2...7 В, фронты импульсов – от 5 до 30 нс, фазовое дрожание (джиттер) не должно превышать 4 нс. В профессиональной технике всегда используется симметричная балансная линия (то есть сигнал передается одновременно по двум проводам и в противофазе) в виде витой пары с трехконтактными соединителями XLR, использовавшимися еще в аналоговой технике (рис. 1.9). Источник сигнала и приемник должны быть оснащены соответственно выходным и входным симметрирующими трансформаторами и обязательно иметь идентичные выходное и входное сопротивления, составляющее 110 Ом ±20% на частотах от 100 кГц до 128 fк,max (fк - частота следования кадров). Передача по кабелю, имеющему волновое сопротивление 110 Ом ±20% на частотах от 100 кГц до 128 fк,max, возможна на расстояние до 500 м без коррекции и до 1000 м с коррекцией. По обычному кабелю – на 70 м без коррекции и до 250 м с коррекцией. Эксплуатация интерфейса без оконечной нагрузки 110 Ом недопустима из-за значительного влияния отраженной волны. Схема соединения с применением витой пары, рекомендованная стандартом AES3, приведена на рис. 1.10.

       
   
 
 

 


Несколько позже был стандартизован коаксиальный вариант интерфейса AES3 – AES3ID. Он допускает передачу данных по высококачественному коаксиальному кабелю на расстояние до 1 км с использованием соединителей типа BNC (рис. 1.11). При этом выходное напряжение передатчика должно составлять 1±0,1 В на нагрузке 75 Ом. Характеристики, сходные с аналоговым видеосигналом (размах 1 В, полоса частот около 6 МГц), позволяют передавать этот сигнал по имеющимся аналоговым студийным видеотрактам с их корректирующими усилителями и коммутаторами. Схема соединения с применением коаксиального кабеля, рекомендованная стандартом AES3ID, приведена на рис. 1.12.

 

 

 
 

 

 


S/PDIF

Потребительским аналогом профессионального интерфейса AES3 является S/PDIF(Sony/Philips Digital Interface Format). Он очень похож на AES3, но имеет несколько иные электрические характеристики и несколько иной формат незвуковых данных [8].

Так же, как и AES3, S/PDIFимеет аналоги, утвержденные другими международными органами по стандартизации. Например, Международная электротехническая эомиссия IEC (International Electrotechnical Commission) утвердила очень похожий на S/PDIF формат IEC-60958 (type II). Если вспомнить про AES3, то у него аналогом является тот же IEC-60958, но type I.До 1998 года IEC-60958 именовался IEC-958. Японский аналог формата AES3 – EIAJ CP-340 (type I) также имеет потребительский вариант (аналог S/PDIF) с тем же номером EIAJ CP-340 (type II).

Благодаря сходным характеристикам AES3 и S/PDIF, в некоторых случаях профессиональная и потребительская аппаратура могут соединяться напрямую. Однако без точного знания технических особенностей используемой аппаратуры выполнять такие соединения не рекомендуется, поскольку есть существенная разница в электрических характеристиках AES3 и S/PDIF и, кроме того, у них разный формат блока статуса канала. Результат соединения может быть непредсказуемым. Аппаратура, которая адаптирована к работе с обоими форматами, должна обладать способностью правильно интерпретировать информацию, содержащуюся в блоке статуса канала, руководствуясь значением первого («нулевого») бита первого («нулевого») байта этого блока: «1» - профессиональный формат; «0» - потребительский формат.

 

Формат данных

Итак, как уже упоминалось выше, формат данных S/PDIF (структура субкадра, кадра, блока) полностью совпадает с форматом данных AES3. Отличие, как видно из рис. 2.1, состоит только в значении бит и байтов блока статуса канала.

В формате S/PDIF, в отличие от AES3, определены только первые четыре байта блока.

Бит 0 байта 0 (Pro=0) в формате S/PDIF всегда имеет значение «0», что указывает на потребительское назначение данных, передаваемых через интерфейс (табл. 2.1). Бит 1 (Audio) определяет характер данных как звуковые («0») или незвуковые («1»). Бит 2 (Copy) определяет возможность копирования передаваемых данных: «0» - копирование запрещено, «1» - копирование разрешено. Биты 3,4,5 (Emphasis) в том случае, когда данные являются звуковыми, указывают на наличие («100») или отсутствие («000») преимфазиса. Биты 6,7, определяющие режим передачи, всегда имеют значение «00».

 

Байт Бит
Pro=0 Audio Copy Emphasis Mode
Category code L
Source number Channel number
fs Clock accuracy Резерв
Резерв

 

Рис. 2.1. Спецификация 24 байт блока статуса канала, используемого в интерфейсе S/PDIF

Таблица 2.1

Содержание 0-го байта блока статуса канала

Бит 0 Pro=0 (потребительские данные)
Блок статуса канала соответствует потребительскому формату Блок статуса канала соответствует профессиональному формату
Бит 1 Audio
Цифровые звуковые данные Незвуковые данные
Бит 2 Copy/copyright (возможность копирования)
Копирование запрещено/авторские права защищены Копирование возможно/авторские права не защищены
Биты 3,4,5 Emphasis - если бит 1=0 (цифровые звуковые данные)
хх1 Отсутствует – 2-канальный звуковой сигнал 50/15 мкс – 2-канальный звуковой сигнал Резерв - 2-канальный звуковой сигнал Резерв - 2-канальный звуковой сигнал Резерв - 4-канальный звуковой сигнал
Биты 3,4,5 – если бит 1 = 1 (незвуковые данные)
ххх Цифровые данные Все другие состояния бит 3,4,5 - резерв
Биты 6,7 Mode (Режим)
хх Режим 9 (определяется байтами 1-3) Все другие состояния бит 6,7 - резерв

 

Если рекордер, имеющий вход интерфейса S/PDIF, подключен к источнику сигнала в формате AES3, то его декодер может интерпретировать индикатор преимфазиса профессионального интерфейса (бит 2 байта 0) как инструкцию к запрету копирования и блокировать функцию записи рекордера. В аналогичных обстоятельствах, но когда источником сигнала является аппарат с выходом в формате S/PDIF, а приемником – профессиональный рекордер с входом в формате AES3, профессиональный рекордер может правильно идентифицировать данные как потребительские, анализируя бит 0 (который в данном случае будет иметь значение 0), но ошибиться в интерпретации бита запрета копирования (бит 2), истолковав его как признак того, что информация о наличии имфазиса отсутствует. Поэтому следует обращать особое внимание на то, какой именно тип интерфейса используется в объединяемой посредством интерфейса аппаратуре.

Биты 0-6 байта 1 (Category code) представляют собой код категории источника, т.е. указывают на тип оборудования, которое является источником передаваемых данных (табл. 2.2). В режиме 00 таким оборудованием могут служить проигрыватели CD, DVD, MiniDisc, DAT-рекордеры, синтезаторы, преобразователи частоты дискретизации, цифровые тюнеры и т.п. Бит 7 байта 1 (L) указывает на статус источника, т.е. на то, являются передаваемые данные оригиналом или копией.

Таблица 2.2

Содержание 1-го байта блока статуса канала

Биты 0,1,2,3,4,5,6 - Category code (Код категории источника)
Биты 0,1,2,3 Биты 4,5,6  
ххх Общая Экспериментальная Резерв
ххх Твердотельная память
001х ххх Приемник цифрового радиовещания
010х ххх Преобразователь частоты дискретизации
0хх 1хх Ц/А-преобразователь без копирайта Ц/А-преобразователь с копирайтом  
ххх Приемник цифрового радиовещания
100х ххх Оптические (лазерные) дисковые носители
101х ххх Муз. инструменты, микшеры и т.д.
110х ххх Магнитные ленточные и дисковые носители
111х ххх Резерв
Бит 7 – L (Статус источника)
  Только для кодов категории: 001хххх, 0111ххх, 100хххх
Оригинал или предварительно записанные данные
Нет указаний или копия от 1-й и выше
  Все другие коды категории
Нет указаний или копия от 1-й и выше
Оригинал или предварительно записанные данные

Первые три бита (0,1,2) из семи бит кода категории источника определяют класс оборудования, которое служит источником звукового сигнала, а последние четыре (3,4,5 и 6) – конкретный его тип внутри этого класса. Например, если три первых бита имеют значение 001, то оборудование принадлежит к классу приемников сигналов цифрового звукового вещания (табл. 2.2-1). Последние четыре бита кода категории источника указывают на систему радиовещания, в которой функционирует приемное оборудование: европейская (1000), американская (0011), японская (0000) и пр.

 

Таблица 2.2-1

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.