浅谈数字音频接口

浅谈数字音频接口

作者：Purer

(1)关于数字音频接口的基本知识

“数字音频接口”是用来定义两个数字音频设备之间的数

字接口协议的界标准格式，它分为家用的.专业的,电脑的三种格式：

①家用的标准：S/PDIF(索尼/飞利浦数字接口格式),EIAJ CP-340 IEC-958 同轴或光缆,属不平衡式。其标准的输出电平是0.5Vpp(发送器负载75Ω),输入和输出阻抗为

75Ω(0.7-3MHz频宽)。常用的有光纤.RCA和BNC。我们常见的是RCA插头作同轴输出,但是用RCA作同轴输出是个错误的做法,正确的做法是用BNC作同轴输出,因为BNC头的阻抗是75Ω,刚刚好适合S/PDIF的格式标准,但由于历史的原因,

在一般的家用机上用的是RCA作同轴输出。

②专业的标准：AES/EBU(美国音频工程协会/欧洲广播联盟数字格式),AES3-1992,平衡XLR电缆，属平衡式结构。输出电压是2.7Vpp(发送器负载110Ω),输入和输出阻抗为110Ω(0.1-6MHz频宽)。

③电脑的标准:AT﹠T(美国电话电报公司)。

(2)关于各种接口的优点与缺点

从单纯的技术的角度来说,光纤电缆是导体传输速度最快的,是一个极好的数据传输的接线,但是由于它需要光纤发射口和接收口,问题就是出在这里,光纤发射口和接收口的光电转换需要用光电二极管,由于光纤和光电二极管不可能有紧密的接触,从而产生数字抖动(Jitter)类的失真而这个失真是叠加的,因它有两个口(发射口和接收口)。再加上在光电转换过程中的失真，使它是几种数字电缆中最差的。但奇怪的是日本的机十分喜欢用光纤电缆，可能生产成本比同轴便宜。

同轴电缆是欧洲机喜欢用的，凡是有数字输出的都有同

轴输出。但从我的实际上的经验发现其数字接口的重要性并不亚于光纤发射口和接收口。同轴输入和输出的传输方法有几种：（1）用74HCU04作缓冲.放大和整形在输入和输出一样。（2）用74HCU04作缓冲.放大和整形在输入和输出一样，但在输入和输出端加上脉冲变压器，防止数字音源通过共模噪声抑的屏蔽线输入机内，输入和输出配接脉冲变压器，内外的“地”完全隔离。如图2所示。（3）采用电脑系统用的Rss422系统作输入和输出。大部分的解码器的数字音频接口如Meridian 203等等的同轴数码输入端是用一枚

74HCU04作缓冲.放大和整形。但是Monarchy Audio的Model 20的解码器输入端采用正规化的电脑资信传输专用的Rss422系统，在用HCU04作缓冲.放大和整形后输出端发现在输出时的“蛇形扭曲”没有发生变化，而采用Rss422系统的Monarchy Audio的Model 20的解码器放大后的“蛇形扭曲”大大减少，从上的实验证明了Rss422系统作接收比74HCU04作接得多。RSS422发送.接收系统的集成电路是用UA9637 UA9638 MAX1487……等等。大可从各种资料可查到

它的参数。

AES/EBU输入和输出是用平衡插座来进行连接的，太家都知道平衡传输的好处，由于采用了平衡传输使数字信号的干

扰降低了许多，使信号更加纯净，从而听感比同轴传输好。好的表现在动态凌厉和背景更静。但发烧友自装AES/EBU输入和输出时,它的信号线比较难找,因它的信号线要求的阻抗是110Ω而且是平衡线,不象同轴线随便找一条75Ω的电

视电缆就可。

AT﹠T传输我没有什么资料和没有听过几次亦没有进行试验过，所以在这里不准备说长道短。

音频工作站最重要的是还设有AES/EBU以及SPDIF等数字接口，用来进行数字音频信号的输入和输出。另外，一些高档产品还为使用者提供了YAMAHA.PD等其它更多格式的专用接口，这些都是采用ASIC技术开发的；更有甚者，有的厂商甚至在一块芯片上集成了8种协议格式的接口。另外，数字音频工作站通常还设有MIDI接口、SMPTE时间码接口等。在系统同步方面，几乎所有的产品都有SMPTE时间码发生以及读出电路。最安全的还有VITC、LTC、YV帧等多种时码链锁，

这些都是相当成熟的技术。

下面，我们就简单讨论一下这些接口格式。

一接口分类

计算机与音响设备的接口类型多种多样，但究根寻源，按照其所传输信号的种类划分，无外乎两大类：音频信号接

口与同步信号接口。

1. 音频信号接口

(1) 按传输信号的类型可分为模拟接口与数字接口。

(a) 模拟接口

模拟接口在音频领域中占有很大的比重。常见的模拟输入、输出接口如：大/小三芯插头、RCA唱机型(莲花型)插头、XLR卡侬式插头等，因为这类接口我们平常用得比较多，也

较为熟悉，在此就不再多说。

(b) 数字接口

专业的数字音频系统和某些民用系统均有符合某种标准协议的数字接口，利用它可以将多个通道的数字音频数据在两个设备间传送，而不会产生音质的损失。只要误码能够被完全纠正，那么不论进行多少代数字复制，都不会影响最后一代的声音质量，从而就可以进行真正的数字域无损复

制。

(2) 按接线方法可分为平衡类接口与不平衡类接口。

(a) 平衡类接口

专业音响和广播设备中大部分都具有平衡的输入/输出电路接口。输入和输出端一般为XLR卡侬式插座，插座上有

三个端子：+、－、地。其+(－)的意义是指输出信号与输入端的+信号同相(或反相)。平衡式接法的输入/输出设备抗噪声能力较强，因为串进电缆或设备内的噪声一般同时出现在正负输入端，对地电压大小相等而相位相同，也就是我们通常所说的共模噪声。但是接在后面的平衡输入电路仅传输正负两端信号的差，能够抑制共模噪声。

(b) 不平衡类接口

该接口常用于民用的音频设备，其输入/输出端对机架为热端，接头一般为RCA唱机型接头。不平衡接法的抗噪声能力较弱，此连接方式一般用于1m左右的短线连接且噪声较小的环境，或低阻高输出信号的连接，如功放与扬声器之

间。

2. 同步信号接口

与模拟音频信号不同，数字音频信号有严格的时间结构。因为一个采样信号要同其它采样进一步构成有一定时间长度的帧和块。如果数字音频设备打算彼此间进行通信，或者数字信号要以某种方式进行组合，那么它们就需与共用的参考信号取得同步，以使设备的采样频率完全一致，并且不会产生彼此间采样频率的漂移。因此，为专业应用设计的数字音频工作站常常提供多种同步输入接口。在同步的起始