Presentation (2) (1)

1.

Цифровые звуковые интерфейсы
• Цифровой звуковой интерфейс – это линия передачи звуковой информации в
кодированном виде с использованием цифровой канальной модуляции, которая
включает в себя передающую часть, кабельную линию передачи и приемную часть. В
процессе модуляции последовательный двоичный код аудио данных преобразуется в
двухуровневую последовательность дискретных временных интервалов. Такая
модуляция часто называется канальным кодированием.
02.12.2024
1

2.

02.12.2024
2

3.

Разновидности интерфейсов
AES (Audio Engineering Society)
S/PDIF (Sony Philips Digital Interface)
ADAT (Alesis Digital Audio Tape)
MADI (Multichannel Audio Digital Interface)
MIDI (Musical Instrument Digital Interface)
DANTE (Digital Audio Network Through Ethernet)
FireWire, USB, Thunderbolt
02.12.2024
3

4.

02.12.2024
4

5.

AES3 = AES/EBU (Audio Engineering Society European Broadcasting Union)
Впервые опубликован в 1985 году, позднее исправлен в 1992, 2003 и 2009 годах.
Данный протокол предназначен для последовательной передачи только цифровых
аудиоданных стереофонических звуковых каналов в формате линейной импульснокодовой 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.
По стандарту AES3 передача цифровых данных производится с помощью витой пары
медных проводов в металлической оплетке (кабель STP) длиной до 100 м без
применения частотной коррекции. При увеличении длины линии до 150 м с помощью
эквалайзера производится подъем АЧХ приемника на частоте 10 Мгц на 12 дБ.
02.12.2024
5

6.

02.12.2024
6

7.

02.12.2024
7

8.

AES3-id
02.12.2024
8

9.

S/PDIF (Sony Philips Digital Interface)
S/PDIF также способен транспортировать два канала цифрового аудио и метаинформацию, 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.
Отличия также касаются частоты дискретизации, типа используемого кабеля и разъемов и,
главное, передаваемой информацией статуса канала. В соответствии со стандартом
S/PDIF частота дискретизации передаваемых сигналов может иметь три значения:
44,1 кГц – при работе с CD плеерами,
48 кГц – при работе с бытовыми цифровыми магнитофонами DAT,
32 кГц – при работе с бытовыми цифровыми радиоприемниками DSR.
По стандарту SPDIF из 24 байт статуса канала используются только первые 5 байт и
корректирующее кодирование не производится.
02.12.2024
9

10.

Разъемы для реализации протокола S/PDIF могут быть в двух вариантах:
электрический RCA (Phono) и оптический Toslink (Lightpipe).
02.12.2024
10

11.

ADAT (Alesis Digital Audio Tape)
Пакет стандартов цифровой звукозаписи, разработанный компанией Alesis в 1991 году,
включающий формат восьмидорожечной звукозаписи на кассету стандарта S-VHS,
стандарт передачи восьмиканального цифрового звука между устройствами по
оптическому кабелю с разъёмами TosLink (фигурирующий под наименованиями ADAT
Optical Interface и ADAT Lightpipe), а также принципы синхронизации нескольких
восьмидорожечных трактов, обеспечивающие запись и воспроизведение до 128
дорожек.
02.12.2024
11

12.

8-дорожечный цифровой аудиорекордер ADAT
02.12.2024
12

13.

ADAT способен передавать до 8 каналов с частотой дискретизации 48кГц / 24 бита, в
отличие от S/PDIF. Четыре стереопотока звука, в сравнении с одним. Можно
объединить в матрицу до 16 устройств, а также используя технологию "разделения
битов" (S/MUX), можно записать четыре канала с частотой 96 кГц или два с частотой до
192 кГц.
02.12.2024
13

14.

MADI (Multichannel Audio Digital Interface)
Цифровой звуковой интерфейс по стандарту AES10 (MADI – Multichannel Digital Audio
Interface). Этот профессиональный интерфейс предназначен для последовательной
асинхронной передачи многоканального цифрового звука на основе линейной
импульснокодовой модуляции. Синхронизация осуществляется с помощью отдельного
интерфейса. Наиболее часто интерфейс AES10 используется при многоканальной
записи звука, когда магнитофон и пульт звукооператора объединены в единый
комплекс.
Применение внешней синхронизации исключает необходимость использования
синхрогрупп в канальном коде. Вместо них в слотах 0-3 субфреймов передается
информация, касающаяся именно интерфейса AES10.
02.12.2024
14

15.

Организация цифрового потока в интерфейсе AES10 такая же, как в интерфейсе AES3,
только за один период дискретизации передаются выборки не двух, а всех каналов.
02.12.2024
15

16.

02.12.2024
16

17.

MIDI (Musical Instrument Digital Interface)
Цифровой интерфейс музыкальных инструментов MIDI (Musical Instrument Digital
Interface) является последовательным асинхронным интерфейсом с частотой передачи
31, 25 Кбит/с. Этот интерфейс является стандартом для сопряжения компьютеров,
синтезаторов, записывающих и воспроизводящих устройств, микшеров, устройств
специальных эффектов и другой электромузыкальной техники.
Однако формат MIDI позволяет воспроизводить лишь звуки, на которые способен
синтезатор на исполняющей стороне, в то время как цифровое аудио воспроизводит
любые звуки. В отличие от оцифрованного звука при воспроизведении данных MIDI
пользователь может независимо изменять тональность (транспонировать музыкальный
текст) и темп исполнения, причем без искажения тембра и характера звучания
инструментов. Современные процессоры и методы обработки сигналов позволяют
транспонировать оцифрованный звук даже в реальном времени, но все-таки с рядом
ограничений.
02.12.2024
17

18.

02.12.2024
18

19.

DANTE (Digital Audio Network Through
Ethernet)
Dante - является протоколом передачи звука по сети Ethernet, разработанный компанией
Audinate в 2006. Dante упаковывает аудиоданные для их передачи внутри IP-пакета. Это
означает, что трафик Dante полностью маршрутизируется: возможно отправлять данных из
одной локальной сети в другую: как внутри VLAN, так и за ee пределы.
Для Dante требуется коммутируемая сеть Ethernet со скоростью не менее 100 Мбит/с, а
лучше, с линией Gigabit Ethernet. Dante не требует выделенной полосы пропускания, он
использует категорию VoIP Diffserv для определения приоритета звука и данных управления
над другими потоками. Следовательно, он может сосуществовать в локальной сети с
другим трафиком данных.
По сети Fast Ethernet одно соединение Dante может передавать 48 каналов
двунаправленного 24-битного звука с частотой 48 кГц. Через Gigabit Ethernet одно
соединение Dante может передавать 512 каналов двунаправленного 24-битного звука с
частотой 48 кГц. Как всегда, фактическое ограничение количества каналов зависит от
качества аудиопотока. Высокое качество означает меньшее количество каналов и
02.12.2024
наоборот.
19

20.

02.12.2024
20

21.

FireWire (IEEE 1394)
FireWire, как итоговый результат совместной работы Apple, Sony, Texas Instruments,
IBM, STMicroelectronics и Digital Equipment Corporation представили общественности
в 1995 году, тогда же Apple стала позиционировать FireWire как основной стандарт для
подключения цифровых аудио и видеоустройств к компьютерам Mac.
Потенциальное равноправие всех подключенных устройств. USB изначально строился
по принципу «ведущий—ведомый», так что по мере распространения «умных»
устройств (типа тех же смартфонов или планшетов) пришлось придумывать
расширения протокола, чтобы они могли работать как подчиненное устройство при
подключении к компьютеру, но самостоятельно «переварить» какую-нибудь флэшку.
Для FireWire делать аналог USB On-the-Go не требовалось — такая функциональность
в шину была заложена еще на старте.
02.12.2024
21

22.

02.12.2024
22

23.

02.12.2024
23

24.

Thunderbolt
Аппаратный интерфейс, ранее известный как Light Peak, разработанный
компанией Intel в сотрудничестве с Apple. Служит для подключения
различных периферийных устройств к компьютеру с максимальными скоростями
передачи данных около 10 Гбит/с по медному проводу, и 20 Гбит/с при
использовании оптического кабеля (пропускная способность обновлённых версий
интерфейсов ещё выше).
Thunderbolt комбинирует интерфейсы PCI Express (PCIe) и DisplayPort (DP) в одном
кабеле. Допускается подключение к одному порту до 6 периферийных устройств путём
их объединения в одну цепочку.
USB и Thunderbolt работают при обязательном участии третьей стороны —
концентратора, организующего обмен информацией между устройствами. Чтобы
соединить два девайса через USB или Thunderbolt и перекинуть между ними
информацию, оба устройства нужно предварительно подключить к компьютеру.
02.12.2024
24

25.

02.12.2024
25