Сделай Сам Свою Работу на 5

Спецификация TDIF-1, версия 1.1 сигналов на контактах разъема DB25M





Номер контакта Описание сигнала Номер контакта Описание сигнала
Выход 1 (каналы 1/2) «Земля»
Выход 2 (каналы 3/4) «Земля»
Выход 3 (каналы 5/6) «Земля»
Выход 4 (каналы 7/8) «Земля»
Выход сигнала LRCK Выход сигнала EMPH
Выход тактовой частоты fs0 Выход тактовой частоты fs1
«Земля» Вход тактовой частоты fs1
Вход тактовой частоты fs0 Вход сигнала EMPH
Вход сигнала LRCK «Земля»
Вход 4 (каналы 7/8) «Земля»
Вход 3 (каналы 5/6) «Земля»
Вход 2 (каналы 3/4) «Земля»
Вход 1 (каналы 1/2)    

 

Спецификация TDIF-1 версия 2.0 допускает передачу звуковых сигналов с удвоенной (96 кГц и 88,2 кГц) и четырехкратной (192 кГц и 176,4 кГц) частотами дискретизации.

 

       
   
 
 

 


ADI (Lightpipe)

Предложенный фирмой Alisis многоканальный цифровой оптический интерфейс ADI (Alesis Digital Interface) или, как его еще называют, Lightpipe, предназначен для последовательной передачи по оптоволоконному кабелю восьми цифровых звуковых каналов с разрешением до 24 бит на каждый канал [11]. Иногда интерфейс ADI ошибочно называют ADAT – по названию формата восьмиканальных цифровых магнитофонов фирмы Alesis (ADAT – Alesis Digital Audio Tape), для которых он изначально предназначался. Может использоваться в профессиональной работе для выполнения соединений между цифровыми рекордерами, микшерными пультами, цифровыми звуковыми рабочими станциями, процессорами эффектов, цифровыми клавиатурами и пр. В случае использования оптических кабелей с сердечником из пластикового волокна длина кабеля может достигать 10 м, кабель с сердечником из кварцевого волокна может иметь длину до 30 м.



Исходные цифровые звуковые данные в обычном NRZ-представлении (NRZ - Non Return to Zero) при передаче через интерфейс организуются в кадры и модулируются по методу NRZI (Non Return to Zero Inverted), при котором «единица» кодируется наличием изменения уровня сигнала, а «нуль» - отсутствием такого изменения (рис. 6.1).

 

 
 



 


Каждый кадр содержит по одному отсчету каждого из восьми каналов – всего, таким образом, в кадре содержится восемь 24-разрядных отсчетов или 192 бита исходных данных (рис. 6.2). Начало кадра отмечается синхрогруппой, содержащей 10 последовательных «нулей». За синхрогруппой следует служебная группа из четырех бит пользователя (user bits). Далее следуют 192 бита данных. После синхрогруппы, служебной группы и каждого 24-разрядного отсчета вставляются разделительные биты – «единицы». Эти биты нужны для того, чтобы обеспечить самосинхронизируемость формируемой последовательности, т.е. возможность выделения из потока данных тактового синхросигнала. Даже в том случае, если все биты данных будут равны «нулю» (изменения уровня сигнала отсутствуют), наличие по крайней мере одной «единицы» (обозначаемой наличием перепада уровня сигнала) на 24 последовательных «нуля» позволит устройству тактовой синхронизации контролировать фазовое соотношение между битами данных и импульсами тактовой частоты.

 

 


Значение тактовой частоты зависит от частоты дискретизации передаваемого цифрового звукового сигнала. При частоте дискретизации fд = 48 кГц скорость Vd потока исходных данных составит

Vd = 48000 × 24 × 8 = 9216000 бит/с = 9,216 Мбит/с.

После добавления к исходному потоку данных синхрогрупп, служебных групп и разделительных бит, скорость потока данных Vch, непосредственно передаваемых через интерфейс ADI, увеличится в 256/192 раз и составит

Vch = Vd (256/192) ≈ 12, 288 Мбит/с.

Следовательно, при использовании частоты дискретизации fд = 48 кГц значение канальной тактовой частоты fт = 12,288 МГц.



 

TOSLINK

TOSLINK – это стандартная система соединения компонент звукового тракта с помощью оптоволоконной линии связи (световода).

Система была разработана компанией Toshiba в 1983 году, и TOSHLINK – это официально зарегистрированная торговая марка данного продукта фирмы, образованная, как нетрудно догадаться, от соединения ее названия (TOShiba) и слова LINK – линия связи. Существуют различные варианты написания слова TOSLINK: TosLink, TOSlink, Tos-link или просто Toslink. Стандартное же название системы – EIAJ optical.

Нередко систему Toslink называют интерфейсом, хотя, строго говоря, интерфейсом она не является, поскольку интерфейс предполагает преобразование формата данных, передаваемых с его помощью. В системе же Toslink преобразования формата данных не производится, а производится только изменение их физического представления – из импульсов электрического тока в импульсы света. Тем не менее, позволить себе «вольность», назвав систему Toslink интерфейсом, иногда можно.

Первоначально система Toslink предназначалась для передачи цифровых звуковых сигналов от своих фирменных CD-проигрывателей к цифровым усилителям (AV-ресиверам) в формате CD (44,1 кГц/16 бит). Технология передачи цифровых звуковых сигналов оптическими методами хорошо зарекомендовала себя на практике, и вскоре была адаптирована для использования со всеми прочими CD-проигрывателями – независимо от производителя. В дальнейшем, с появлением новых видов источников цифровых звуковых сигналов: DAT-магнитофонов, MD- и DVD-проигрывателей, система Toslink стала использоваться и с ними.

Вначале цифровые звуковые сигналы передавались только в виде потока 16-разрядных отсчетов с частотой дискретизации 44,1 кГц (в соответствии с форматом данных по стандарту CD-Audio), впоследствии разрядность отсчетов и частота дискретизации стали соответствовать формату данных источника звуковых программ. После того, как появились и получили широкое распространение цифровые звуковые интерфейсы S/PDIF (потребительский) и AES3 (профессиональный), данные в системе Toslink стали передаваться в формате, соответствующем этим стандартам (форматы данных у интерфейсов S/PDIF и AES3 одинаковые). При этом данные, передаваемые с помощью такого интерфейса, могут содержать в себе не только двухканальный (стереофонический) звуковой сигнал, но также и многоканальный звуковой сигнал в формате 5.1, кодированный, к примеру, по стандарту Dolby Digital или DTS (DVD-Audio).

Принцип передачи света внутри стеклянного волокна известен очень давно – впервые он был продемонстрирован еще во времена английской королевы Виктории (1837-1901 гг.). Однако технология производства оптоволокна была разработана только в 50-х годах прошлого века. Тогда же началось и его использование в различных областях науки и техники. Применение оптоволокна в связи началось еще позже – только в 70-х годах минувшего столетия.

Возможность использования прозрачного волокна для передачи модулированного информационным сигналом света на большие расстояния основана на явлении полного внутреннего отражения светового пучка, распространяющегося в оптически более плотной среде, покрытой материалом, оптически менее плотным.

В соответствии с законом преломления луч света, падающий на границу раздела двух однородных изотропных сред, изменяет свое направление. При этом падающий луч, луч преломленный и нормаль к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости, а между углом падения ε1 и углом преломления ε2 существует следующая зависимость (рис. 7.1,а):

n1sinε1 = n2sinε2

где n1, n2 – показатели преломления оптических сред.

 

 
 

 

 


Если световой поток пересекает границу раздела со стороны оптически менее плотной среды (n1<n2), то, как следует из вышеприведенной формулы, угол падения ε1 будет больше угла преломления ε2 (рис. 7.1,а).

При распространении луча из оптически более плотной среды в среду, оптически менее плотную (n1>n2), угол падения будет меньше угла преломления и при некотором предельном значении угла падения ε1, которое называется критическим εкр, угол преломления ε2 достигнет значения 90° и преломленный луч будет распространяется вдоль границы раздела (рис. 7.1,б).

Если в тех же самых условиях (n1>n2) угол падения ε1 превысит критическую величину εкр, то преломления не будет вовсе, а произойдет полное внутреннее отражение падающего луча (рис. 7.1,в). Поверхность раздела при этом как бы приобретает свойства зеркала и практически вся переносимая световым лучом энергия остается в отраженном пучке.

Значение критического угла для каждой пары оптических сред с известными показателями преломления n1 и n2 можно определить по формуле:

sin εкр = n2/n1.

Таким образом, если представить себе оптический волновод в виде цилиндра из прозрачного материала с показателем преломления n1, покрытого материалом с показателем преломления n2 (n1>n2), как показано на рис. 7.2, то генерируемый источником излучения свет будет испытывать полное внутреннее отражение при распространении по волноводу, если половина угла сходимости входного луча α будет составлять с критическим углом εкр угол не более 90º (α+εкр≤90º), или, что то же самое, если числовая апертура NA (NA = n1·sinα) источника излучения будет не более величины

NA ≤ n1·sin (90º – εкр) = n1·sin (90º – arcsin n2/n1).

 

 
 

 


На практике NA стремятся сделать несколько меньше предельной величины, для того чтобы обеспечить запас на изгиб оптического волновода. При этом в технических условиях на волновод оговаривают минимально допустимый радиус изгиба, при котором все еще выполняются условия для полного внутреннего отражения распространяющегося по волноводу света.

Существует три типа оптоволокна: полностью полимерное (изготовленное из кремнийорганического компаунда), полностью кварцевое (изготовленное из кварцевого стекла, которое в данном случае имеет аморфную структуру и по этой причине является не таким хрупким, как кристаллический кварц) и кварцевое с полимерной оболочкой. Самыми лучшими характеристиками с точки зрения ослабления оптического излучения обладает полностью кварцевое волокно, которое по этой причине может использоваться для передачи сигнала на достаточно большие расстояния. Полностью полимерное волокно используется на небольших расстояниях, порядка нескольких метров. Кварцевое волокно в полимерной оболочке занимает промежуточное положение и используется на средних расстояниях.

Конструкция оптоволоконного кабеля достаточно проста (рис. 7.3). Центральная светопроводящая сердцевина из оптически более плотного материала окружена оболочкой из оптически менее плотного материала, которая, в свою очередь, покрыта защитной оболочкой. Защитное покрытие, предназначенное для предохранения кабеля от механических воздействий и нанесения цветной маркировки), чаще всего, также бывает двухслойным: внутренний слой из кремнийорганического компаунда (СИЭЛ), внешний – фторопласт, нейлон, полиэтилен или эпоксидакрилат. В том случае, когда и центральная светопроводящая сердцевина, и внешняя оболочка изготовлены из одного и того же материала (кварцевого стекла или полимера), разница в их показателях преломления достигается за счет применения легирующих добавок. В качестве легирующей добавки, увеличивающей показатель преломления кварцевого стекла, используется двуокись германия (GeO2) или более дешевый фосфорный ангидрид (Р2О5). Такое кварцевое стекло используется для изготовления сердцевины оптоволокна. Для уменьшения показателя преломления используют добавки оксида бора. Такое кварцевое стекло используют для изготовления оболочки.

 

 
 

 

 


Преимущества оптоволоконной соединительной линии перед коаксиальной очевидны. Материалы оптических кабелей не подвержены коррозии и экологически безопасны. Волоконно-оптические кабели не восприимчивы к помехам со стороны электромагнитных полей радиодиапазонов и сами не создают таких помех. Поэтому в плане электромагнитной совместимости - это идеальные средства передачи информации. Столь же совершенны они и по электробезопасности, поскольку переносимые в них мощности очень малы. Кроме того, информацию, передаваемую с помощью света, невозможно прослушать, что чрезвычайно важно для достижения конфиденциальности.

Оптоволоконные линии связи широко используются для передачи информации на большие расстояния, поскольку в сравнении с традиционными проводными линиями, коаксиальными кабелями, СВЧ-волноводами для их изготовления не требуется применения дорогих и дефицитных материалов (например, меди). Производство стекловолокна нуждается в основном только в наличии окислов кремния, который является самым распространенным на Земле веществом. Волокна из прозрачных пластиков также почти не нуждаются в редких материалах. Таким образом, источники сырья для производства световолокон практически не ограничены. Кроме того, материалы для изготовления оптических кабелей не подвержены коррозии и экологически безопасны.

Скорость передачи данных по оптоволокну может быть чрезвычайно высока, если использовать в качестве источника несущего колебания когерентное лазерное излучение.

Еще в 1988 году между Европой и США был проложен и введен в эксплуатацию трансатлантический телефонный оптоволоконный кабель ТАТ-8. В 2003 году за счет применения технологии спектрального уплотнения была достигнута скорость передачи данных по одному оптоволокну 10,72 Тбит/с. Спектральное уплотнение каналов (WDMWavelength-Division Multiplexing – мультиплексирование с разделением по длине волны) – технология, позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптоволокну на разных несущих частотах.

Для передачи цифровых звуковых сигналов в бытовых условиях и в условиях студии не требуется чрезмерно высоких скоростей потока данных – обычно скорость потока данных, передаваемых через интерфейс Toslink, составляет 3,1 – 125 Мбит/с. Не требуются здесь и очень длинные кабели. В бытовых условия длина оптического кабеля, как правило, не превышает 1–1,5 м, в студийных - 10-15 м. Поэтому диапазон длин выпускаемых кабелей Toslink составляет 0,5-10 м, хотя встречаются кабели длиной до 30 м и более (например, для подключения антенн спутникового радиовещания). Вследствие этих же причин нет необходимости использовать здесь в качестве источника излучения дорогостоящий полупроводниковый лазер – вполне достаточно дешевого серийного светодиода.

Конструктивно оптический соединитель стандарта EIAJ optical (Toslink) состоит из трех основных частей: передающего модуля, приемного модуля и оптоволоконного кабеля (рис. 7.4).

 
 

 


Передающий модуль оптического соединителя включает в себя излучатель света, в качестве которого используется обычный светодиод, и микросхему кодера, встроенную прямо в гнездо соединителя и залитую специальным изолирующим материалом.

Приемный модуль состоит из кремниевого фотодиода и микросхемы декодера, тем же способом встроенных в гнездо соединителя.

Оптоволоконный кабель представляет собой оптоволокно в защитной пластиковой оболочке с двумя оптическими разъемами (штекерами) на обоих концах (рис. 7.5). В качестве оптоволокна может использоваться одиночная полимерная нить с внешним диаметром 1 мм, жгут из нескольких (или даже нескольких десятков) более тонких полимерных нитей или кварцевая нить диаметром 0,1 мм.

       
   
 
 

 


Существует несколько типов разъемов Toslink. Для соединения компонентов звуковой аппаратуры чаще всего используются стандартные разъемы JIS F05 (JIS C5974-1993 F05), имеющие квадратную форму (рис. 7.6 и рис. 7.7). Реже используется 3,5-мм штыревой разъем типа Miniplug (Mini Toslink) (рис. 7.8). Для согласования разъемов Toslink и Mini Toslink существуют специальные переходники (адаптеры) (рис. 7.9).

 

 

           
   
 
   
 
 

 

 


ЛИТЕРАТУРА

 

1. AES3-2009: AES standard for digital audio engineering - Serial transmission format for two-channel linearly represented digital audio data.

2. Specification of the Digital Audio Interface (The AES/EBU interface) Tech. 3250-E - Third edition 2004.

3. ITU-R Recommendation BS647:A digital audio interface for broadcasting studios.

4. Adaptive Coding for Self-clocking Recording / A. Gabor // IEEE Transaction on Magnetics. – 1967. – Vol. 4. – P. 866-868.

5. Цифровая звукозапись / Под ред. Дж. Маеса и М. Веркаммена; Пер. с англ. – М.: Мир, 2004. 352 с.

6. Никамин В.А. Форматы цифровой звукозаписи – СПб.: ЭЛБИ, 1998. 264 с.

7. EBU document Tech. 3250 - Supplement 1, 1992:Format, for the user data channel of the digital audio interface (The AES/EBU interface).

8. Watkinson J. The Art of Digital Audio, Third Edition, Focal Press, 2001.

9. AES10-2008: AES Recommended Practice for Digital Audio Engineering - Serial Multichannel Audio Digital Interface (MADI) (Revision of AES10-1991).

10. AES11-1991:AES Recommended practice for digital audio engineering -Synchronization of digital audio equipment in studio operations.

11. Ken C. Pohlman. Principles of Digital Audio. – 5th Ed. – McGraw-Hill, 2005. – 860 p.

12. Spectrum Analysis of Digital Magnetic Recording Waveforms / A.L. Knoll // IEEE Transaction on Electronic Computers. 1967. Vol. EC-16. №6. P. 723-743.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ПРЕДИСЛОВИЕ………………………………………………………………….3

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..5

1. AES3 (AES/EBU)……………………………………………………………….7

1.1 Формат данных……………………………………………………………..7

1.2 Электрические характеристики…………………………………………..16

2.S/PDIF…………………………………………………………………………..19

2.1 Формат данных……………………………………………………………19

2.2 Соединительные линии интерфейса S/PDIF…………………………….24

3. AES10 (MADI)……………………………………………………………….. 26

3.1 Организация потока данных, передаваемых через интерфейс………...26

3.2 Формат субкадра…………………………………………………………..27

3.3 Формат передачи данных по каналу……………………………………..28

3.4 Частота дискретизации и число передаваемых каналов………………..30

3.5 Электрические характеристики…………………………………………..30

4. SDIF……………………………………………………………………………32

4.1 SDIF-2……………………………………………………………………...32

4.2 SDIF-3……………………………………………………………………...35

5. TDIF……………………………………………………………………………40

6. ADI (Lightpipe)………………………………………………………………...43

7. Toslink………………………………………………………………………….45

Литература……………………………………………………………………….53

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



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