AES-EBU-SPDIF介绍

1、AES/EBU:AES/EBU标准AES/EBU的全称是AudioEngineeringSociety/EuropeanBroadcastUnion（音频工程师协会/欧洲广播联盟），现已成为专业数字音频较为流行的标准。大量民用产品和专业音频数字设备如CD机、DAT、MD机、数字调音台、数字音频工作站等都支持AES/EBU。AES/EBU是一种通过基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议。它无须均衡即可在长达100m的距离上传输数据，如果均衡，可以传输更远距离。它提供两个信道的音频数据（最高24比特量化），信道是自动计时和自同步的。它也提供了传输控制的方法和状态信息的表示（channe

2、lstatusbit）和一些误码的检测能力。它的时钟信息是由传输端控制，来自AES/EBU的位流。它的三个标准采样率是32kHz、44.1kHz、48kHz,当然许多接口能够工作在其它不同的采样率上。AES/EBU提供“专业”和“消费”两种模式。它们两者最大的不同在于信道状态位格式的提供上。专业模式的状态位格式里包括数字信道的源和目的地址、日期时间码、采样点数、字节长度和其它信息。消费模式包括的东西就比较少，但包含了拷贝保护信息。另外，AES/EBU标准提供“用户数据”，在它的位流里包含用户说明（例如厂商说明等）。图1是AES/EBU专业格式24字节信道状态数据块的一部分。AES/EBU的普通

3、物理连接媒质有：（1）平衡或差分连接，使用XLR（卡侬）连接器的三芯话筒屏蔽电缆，参数为阻抗110，电平范围0.2V5Vpp,抖动为土20ns。（2）单端非平衡连接，使用RCA插头的音频同轴电缆。（3）光学连接，使用光纤连接器。AES/EBU是大约85（还是87年，不记得了）发布的一种数字音频传输的标准，到现在起码已经有4代的更新了。最早AES/EBU是用XLR（卡农）连接平衡的110欧姆,RS422电平的传输通道，以后又补充了使用BNC的75欧姆0.5伏的不平衡接口方式。接口规定了电平允差范围，抖动允差范围，规定了标准的EQ补偿，通道信号的排列和各逻辑标记的使用。以及20BIT加4BIT格式

4、和24BIT两种格式。其中20+4方式用于20比特一下精度的信号传输。剩余的4比特可以传输辅助的通话等低比特，低取样频率的信号。而24比特格式用于传输20比特以上精度的信号，它把隔离的这四个位补充到20比特的后4位。其它的主要结构是帧和亚帧（子帧）的同步头，校验参数，预加重，取样和量化位信息等等。一般一个AES/EBU通路只是支持一对立体声（或两个单声道）信号，但是AES/EBU规定了它可以携带辅助通话通道，但是我从未接触过能使用辅助通话加如AES/EBU通道的设备。另外现在有使用杜比E（DOLBY-E）的编解码技术，在一个AES/EBU通道中放置8个压缩了的全频单声道技术。其实DOLBY-E

5、就是将8个压缩后的信息装入伪AES/EBU的帧结构内。但要明确，它是一种有损压缩，并且随之带来编码和解码各有一帧的视频帧时间的延时。平衡传输是一种应用非常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。它需要并列的三根导线来实现，即接地、热端、冷端。所以平衡输入、输出插件必须具有3个脚位，如卡农或大三芯插件.传输线当然也得是2芯1屏蔽层的线，由于热端信号线和冷端信号线在同一屏蔽层内相对距离很近，所以在传输过程中受到的其他干扰信号也几乎相同。然而被传输的热端信号和冷端信号的相位却相反（如图），所以在下一级设备的输入端把热端信号和冷端信号相减，相同的干扰信

6、号被抵消，被传输信号由于相位相反而不会损失。所以在专业的场合和传输距离比较远的时候通常使用平衡传输方法传输线当然也得是2芯1屏蔽层的线，由于热端信号线和冷端信号线在同一屏蔽层内相对距离很近，所以在传输过程中受到的其他干扰信号也几乎相同。然而被传输的热端信号和冷端信号的相位却相反（如图），所以在下一级设备的输入端把热端信号和冷端信号相减，相同的干扰信号被抵消，被传输信号由于相位相反而不会损失。所以在专业的场合和传输距离比较远的时候通常使用平衡传输方法.非平衡传输只有两个端子信号端与接地端，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。这种连接也常用于电子乐器、电吉他等设备。数字音频接口技

7、术一、AES/EBU标准概述AES/EBU标准定义了单线单向传输数字音频数据的串行通信接口。遵照它的协议，各种数字音频设备如CD机、DAT、DAC等可以相互交换数字音频数据、定时信息、控制信息等。它分为专业用途和民用用途两部分。1 .标准演变过程专业用途的标准和民用用途的标准非常相似，它们由各种组织分别发布。早期内部串行数字音频总线格式是SONY公司在其PCM-F1数字音频处理机中应用的，这种连接方式包括三条信号线DATA、BCK、LRCK。DATA是交替传输的左右声道数据，BCK是位时钟，LRCK是左右声道标记时钟，用来识别DATA信号中左右声道数据，另一个较早的格式是SONY公司用在其转盘

8、PCM1610/1630上的SDIF-2（索尼数字接口-2）。这种格式包括三种信号：左声道数据、右声道数据、字时钟。主要的数字音频接口出现在SDIF-2格式之后，它们是SONY和philips。公司联合制定的是S/PDIF（Sony/PhilipsDigitalInterface）和AES/EBU规格。AES是美国的声频工程协会，EBU是欧洲广播联盟。AES/EBU格式是为专业用途制定的，它于1985年成为标准，在1992年进行过修订。S/PDIF是为民用设计的，在早期CD唱机中应用广泛。这两种接口格式1987在日本由EIAJ完成标准化，命名为CP-340数字音频接口规范。AES/EBU专业格

9、式命名类型I或广播级。S/PDIF格式命名为类型II或民用级。1989年国际电工委员会在IEC-958数字音频接口规范的名称下发表了相同的标准。此标准是目前最新的民用产品的规范。虽说标准的名称有很多，实际上只有专业和民用的区分。在硬件方面，专业用途采用平衡方式传输，信号幅度较大，为5Vp-po信号线为平衡数码线。配SLR卡侬接口，阻抗110欧姆。民用用途采用单端方式传输，信号幅度为0.5Vp-p,常用的信号线为75欧姆同轴数码线。按道理75欧姆同轴线应选用BNC接口，可保证阻抗匹配，减小信号反射，减小时基误差。但市面上所见的商品化的数码线，均采用RCA莲花插头。RCA接口一般用来传输音频信号。

10、接口阻抗不稳定，现用来传输数兆的数字信号，用在此处似乎不妥。另外，常见的传输媒介有Toslink光纤、AT&T.光纤的好处在于能够实现电气隔离，防止数字噪音通过地线传输。缺点是要经过电光、光电转换，会引进较大的时基误差。也有把专业用途的平衡传输方式应用在民用机上的。专业用途和民用用途在软件上的唯一区别就是子码中的通道状态块的不同。两者有不同的定义。除此之外，并没有其它不同的地方。2 .数字音频接口数据结构数字音频接口是一种单线单向串行传输数字音频数据的接口。它能够传输两个声道的数字音频数据、相关的控制信息，有一些检测错误能力。一个声音样本附带有一位控制信息，这些控制信息汇集成一个控制块。信号是

11、双相调制的，可以从信号中恢复时钟。引导符用来区分块边界和每一个声音样本。a）帧、子帧和块的结构音频数据放在一个被称为子帧（Sub-frames）有结构里。包含一个4位的引导符，4位的辅助数据，20位的音频数据。三位分别称为合法标记、用户位、通道状态。另外还有一个校验位。引导符标识子帧的开始。按照子帧的数据容量，音频样本最大可达到24位，这点非常令人激动，只要把时钟频率加倍，我们就能够通过数字音频接口传输24位96kHz的数字音频信号。在音频样本大于20位时，数据同时占据辅助和音频数据域。在音频样本小于等于20位时，数据存放在音频数据域中，辅导数据可用于其它应用方面，例如语音数据。音频数据在子帧

12、中是最低有效位在先，最高有效位在后。合法标记位，表示此音频样本是正确的，没有包含错误，适合作数模转换。如果音频样本有错，例如CD唱片上的不可恢复的缺陷，CD-DSP无法进行纠错，它将把此音频样本标记为含有错误，留待以后的电路部分作适当的处理。用户位没有定义，可由用户随意使用。通道状态位包含有重要信息。通道状态块由192位组成，每个音频样本附带一位通道状态位，左右声道的通道状态块是独立的。每192帧通道状态块更新一次。校验位为偶校验位，可检出子帧中奇数个错。两个前后相连的子帧组成一个帧，192个帧组成一块。引导符用来区分每一个通道及块的开始。b)双相调制及引导符信号的调制方法为双相标记编码，这种

13、方法能够减小直流分量，并且可以从数据中恢复时钟成份。这是个优点也是个缺点，优点是能够用一根线同时传输和时钟，缺点是数据对时钟稳定性的干扰比较大，容易引起较大的时基误差。数据为“1时信号翻转一次，数据为“0时信号不翻转，在数据的边界要翻转一次。通过判别信号翻转情况就能恢复出原始数据，并且与信号极性无关，所以信号传输时不必考虑极性问题，可反相传输。每一个子帧都从引导符开始，这样，接收器能够很容易地识别出每一个子帧。引导符有三种类型。X、Y、Z。X代表通道A,Y代表通道B,Z代表通道A,并且代表开始，它们的作用是一致的。引导符的编码与普通数据有很大不同。普通数据编码最长2个时钟要翻转一次，引导符最长

14、3个时钟才翻转，这样，接收器很容易识别引导符。在一个块中有192个Y引导符，191个X引导符，一个Z引导符，在块的开始，Z引导符代替了一个X引导符。在一个块中，通道A、B各有一个192位长的块。组成24字节的通道状态。通道状态块的第一个位用来区分专业用途和民用用途。“0表示民用用途，“1表示专业用途。c)专业用途、民用用途3、媒介接口(MediaInterface)数字音频信号是通过特定的传输媒介彳送的，常见的有同轴电缆、Toslink光纤、AT&T光纤、平衡线等。不同的传输媒介其接收器电路和器件是不同的，下面分别予以介绍。a)Toslink光纤Toslink光纤是东芝公司开发的一种光纤连接技

15、术。它以Toshiba+link=Toslink为名。Toslink光纤大量应用在普通的CD唱机上，许多中低价位的CD唱机都有Toslink发送器。在CD转盘或唱机上装有光纤发送器，CD-DSP芯片输出的双相调制的数字音频信号，送到Toslink光纤发送器，在那里由电信号转化为光信号，再通过光纤中的光导纤维传输此光信号，直到DAC侧的光纤接收器，由接收器把光信号变回电信号。光纤连接方式的优点是可以实现电气隔离，有利于提高DAC的信噪比。缺点是信号经过两次转换，容易引起严重的时基抖动。光纤常用的材料有塑料、玻璃、石英，以石英光纤性能最好，价格也最昂贵。光纤发送器、接收器常见的品牌有NEC、SHARP、TOSHIBA等，相互间电气性能是一致的，可以通过光纤互相连接。下面以NECPLR102为例，介绍光纤接收器的规格特性。表1、表2为其电参数。b）数字同轴接口数字同轴接口采用阻抗75a的同轴电缆为传输媒介，同轴电缆的优点是阻抗恒定，传输频带宽，优质的同轴同电缆频宽可达数百兆赫。在几种传输媒介中，数字同轴是时基误差最小的。同轴电缆的接头采用仪器上常见的BNC头，BNC头的阻抗为75Q,与75a的同轴电缆配合，可保证阻抗恒定，减小传输中的反射现象。现在市面上所见的