ch09 音频接口

数字音频技术音频接口1610639528@文字内容来源于网络，如有侵权请联系邮箱接口与接头•接口（interface）和连接器（接头connecctor）•不同的音频标准都需要定义各自的的硬件接口标准，硬件接口定义了电子设备之间连接的物理特性，包括传输的信号频率、强度，以及相应连线的类型、数量，还包括插头、插座的机械结构设计。

•连接器是接口在物理上的实现，是实现电路互连的装置。

人们习惯于将接头分成两类：公头（或阳头）和母头（或阴头），即插头（英文：Male connector、plug）和插座（英文：Female connector、socket）。

•在实际应用中，由于习惯，人们经常将接口（interface）和接头（connector）二者不加区分的通用。

内容概要TRS接口•模拟音频接口RCA接口XLR接口模拟音频接口•TRS 接头•TRS 接头是一种常见的音频接头。

•TRS 的含义是Tip（signal）、Ring（signal）、Sleeve（ground）。

分别代表了该接头的3 个接触点。

•TRS 插头为圆柱体形状，触点之间，用绝缘的材料隔开。

•TRS 接头•为了适应不同的设备需求，TRS 有三种尺寸：1/4"(6.3 mm) ，1/8"(3.5mm)，3/32"(2.5mm)•TRS 接头•从左至右尺寸依次为：2.5mm ,3.5mm, 6.3 mm• 2.5mm 接头在手机类便携轻薄型产品上比较常见，因为接口可以做的很小；3.5mm 接头在PC 类产品以及家用设备上比较常见，也是我们最常见到的接口类型；6.3mm 接头是为了提高接触面以及耐用度设计的模拟接头，常见于监听等专业音频设备上。

•TRS 接头•1/8" (3.5mm)TRS 接头（俗称：小三芯）• 3.5mmTRS 接头又叫做小三芯或者立体声接头，这是我们目前看到的最主要的声卡接口，除此之外，包括绝大部分MP3 播放器，MP4 播放器和部分音乐手机的耳机输出输出接口也使用这种接头。

•1/8" (3.5mm)TRS 接头（俗称：小三芯）• 3.5mm 接头提供了立体声（即双声道：左声道和右声道）的输入输出功能•因此支持5.1 的声卡（6 声道）或音箱来说，就需要3 个3.5mm 立体声接头来连接模拟音箱（3×2 声道=6 声道）；•7.1 声卡或音箱就需要4 个3.5mm 立体声接头（4×2 声道=8 声道•TRS 接头•1/4"(6.3mm) TRS 接头（俗称：大三芯）•它是一种常见的音频设备连接插头，一般用于平衡信号的传输，也可以用于非平衡立体声信号的传输•1/4" TRS 平衡接头能提供平衡输入/输出。

除了具有耐磨损的优点外，还具有平衡接头独有的高信噪比，抗干扰能力强等特点。

对于一个真正的1/4"TRS 平衡接头来说，其成本将是非平衡的2 倍多。

因此采用1/4" TRS 平衡接头的设备一般是高档设备，只有在2000 元以上的专业卡上才可以看到•RCA接头•RCA接头•RCA 接头就是常说的莲花头，RCA接口在我们日常生活中也非常常见，音箱、电视、功放、DVD机等设备上基本都有。

•它得名于美国无线电公司的英文缩写（Radio Corporation of America），上世纪40年代的时候，该公司将这种接口引入市场，用它来连接留声机和扬声器，也因此，它在欧州又称为PHONO接口。

•RCA接头•RCA接口采用同轴传输信号的方式，中轴用来传输信号，外沿一圈的接触层用来接地。

每一根RCA线缆负责传输一个声道的音频信号，因此，可以根据对声道的实际需要，使用与之数量相匹配的RCA线缆。

比如要组双声道立体声就需要两根RCA线缆。

•通常都是成对的音频接口右声道（红色）左声道（白色）和视频接口（黄色）•XLR接头•XLR 接头,又被称做卡侬头，之所以被称做卡侬头（英文：cannon plug or cannon connector）是因为James H. Cannon 先生（Cannon Electric 的创立者）是卡侬头最初的生产制造商。

•XLR接头•最早的产品是“Cannon X” 系列，后来，对产品进行了改进，增加了一个插销（插销的英文：Latch，其实是一个锁定装置），产品系列更名为：“Cannon XL”，然后又围绕着接头的金属触点，增加了橡胶封口胶（Rubber compound），最后人们就把这三个单词的头一个字母拼在一起，称作“ XLR Connector”，即XLR 接头。

•XLR接头•通常见到的XLR插头是3脚的，当然也有2脚、4脚、5脚、6脚的，比如在一些高档耳机线上，我们也会看到四芯XLR平衡接头。

XLR接口与“大三芯”TRS接口一样，可以用来传输音频平衡信号•数字音频接口•数字接口的优势在于它在传输中有较强的抗干扰能力，即便出现误码，一些编码方式也能够对其进行修正，因此信号的可靠性对比模拟信号有着不可比拟的优势。

S/PDIF HDMI数字音频接口数字同轴接头光纤接头TOSLINK•S/PDIF•S/PDIF（Sony/Philips Digital Interface，索尼和飞利浦数字接口）是由SONY 公司与PHILIPS 公司联合制定的一种数字音频输出接口。

该接口广泛应用在CD 播放机、声卡及家用电器等设备上，能改善CD 的音质，给我们更纯正的听觉效果。

该接口传输的是数字信号，所以不会像模拟信号那样受到干扰而降低音频质量。

•S/PDIF 接口是一种标准，数字同轴接口和光纤接口都属于S/PDIF 接口的范畴•S/PDIF•数字同轴接头•分为RCA 和BNC 两种，左边为RCA 同轴数字插头；右边为BNC 同轴数字插头•S/PDIF•数字同轴接头•同轴线缆有两个同心导体，导体和屏蔽层共用同一轴心。

•同轴线缆是由绝缘材料隔离的铜线导体，阻抗为75 欧姆，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。

•S/PDIF•数字同轴接头•其优点是阻抗恒定，传输频带较宽，优质的同轴电缆频宽可达几百兆赫。

•同轴数字传输线标准接头采用BNC 头，其阻抗是75欧，与75欧的同轴电缆配合，虽然同轴数字线缆的标准接头为BNC接头，但市面上的同轴数字线材多采用RCA 接头。

•S/PDIF•数字同轴接头RCA模拟接口和RCA数字接口可以混用吗？虽然RCA同轴接口的外观与RCA模拟接口相同，但线最好不要混用，由于RCA同轴线是固定75欧姆阻抗，因此混用线会造成声音传输的不稳定，使音质下降。

•S/PDIF•光纤接头TOSLINK•光纤接口的英文名字为TOSLINK，来源于东芝（TOSHIBA）制定的技术标准，器材上一般标为“Optical”。

它的物理接口分为两种类型，一种是标准方头，另一种是在便携设备上常见的外观与3.5mm TRS接头类似的圆头。

由于它是以光脉冲的形式来传输数字信号，因此单从技术角度来说，它是传输速度最快的。

•S/PDIF•光纤接头TOSLINK•光纤连接可以实现电气隔离，阻止数字噪音通过地线传输，有利于提高DAC的信噪比。

然而由于它需要光线发射口和接收口，而这两个口的光电转换需要用光电二极管，光纤和光电二极管之间不可能有紧密接触，从而会产生数字抖动类的失真，而且这个失真是叠加的。

再加上在光电转换过程中的失真，它在数字抖动方面比同轴差了很多。

•HDMI•HDMI•英文全称是High Definition Multimedia Interface，中文名称是高清晰多媒体接口的缩写。

•2002年4月，日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和Silicon Image七家公司联合组成HDMI组织。

•HDMI能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据，最高数据传输速度为5Gbps。

•同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。

•HDMI•HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率，还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而且只用一条HDMI线连接，免除数字音频接线。

•同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。

足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。

而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s，因此HDMI还有很大余量。

•具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。

•HDMI•HDMI接口在物理层它没有采用对同步时序要求严格的光纤连接，而是采用了成熟的电缆连接。

另外，理论上HDMI可以实现最高20米的无损耗数字音频信号传播，那些对距离有要求的用户也能较好接受。

视频线缆和音频线缆的结合有效降低了用户的购买成本，也能让设备端实现瘦身，同时降低厂商的生产成本。

•声波转变成电信号后，如果直接传送就是非平衡信号•如果把原始信号反相（相位差为180 度），然后同时传送反相的信号和原始信号，就叫做平衡信号•与之相对应的是音频信号的平衡传输与非平衡传输。

•平衡传输是一种应用广泛的音频信号传输方式。

•它是利用相位抵消的原理将音频信号传输过程中所受的其他干扰降至最低，即：平衡信号送入差动放大器，原信号和反相位信号相减，得到加强的原始信号，由于在传送中，两条线路受到的干扰几乎一样，在相减的过程中，减掉了干扰信号，因此抗干扰能力更强。

•所以，平衡传输一般出现在专业音频设备上，以及传输距离较远的场合。

这种在平衡式信号线中抑制两极导线中所共同有的噪声的现象便称为共模抑制。

•实现平衡传输，需要并列的三根导线来实现，即接地线、热端线、冷端线。

因此，平衡输入、输出接头，必须具有三个脚位，如卡侬头，大三芯接头。

•非平衡传输只有两个端子，即：信号端与接地端。

这种传输方式，通常在要求不高和近距离信号传输的场合使用，如家庭音响系统。

这样连接也常用于电子乐器、电吉他等设备。

平衡与不平衡•平衡信号需要用平衡接头来传输，那么反过来，看到平衡接头，如大三芯TRS 接头或者XLR3 接头，电路中传输的一定是平衡信号吗？否比如，当大三芯TRS 接头用来传输立体声信号的时候，Tip 脚传输左声道信号，Ring 脚传输右声道信号，Sleeve 脚接地，那么它此时传输的是两路不同的信号，即不是平衡信号。

而平衡信号本质上是一路信号，只不过将其反相后，两路同时传输而已。

总结•模拟音频接口•数字音频接口•平衡接口与非平衡接口。