数字音频技术7章

1、数字音频技术数字音频技术第第7 7章章 数字音频文件格式数字音频文件格式与接口标准与接口标准第第7章章 数字音频文件格式与接口标准数字音频文件格式与接口标准7.1 数字音频文件格式数字音频文件格式7.2 数字音频接口标准简介数字音频接口标准简介7.2.1 AES/EBU(AES31992)接口标准接口标准7.2.2 标准型民用接口标准型民用接口(IEC958，类型，类型2)7.2.3 SPDIF-2接口接口7.2.4 多通道音频数字接口多通道音频数字接口(MADI)7.2.5 其他标准接口其他标准接口7.3 小结小结7.4 习题习题7.1 数字音频文件格式数字音频文件格式是直接记录了原始真实是

2、直接记录了原始真实声音信息的数据文件声音信息的数据文件数字数字音频音频文件文件的格的格式式波形音波形音频文件频文件MlDI文件文件压缩格式压缩格式非压缩格式非压缩格式Wave文件文件(*wav)、Voice文件文件(*.voc)；MP3文件、文件、RealAudio文件文件(*ra*rm)、WMA文件文件是一种乐器演奏指令序列，是一种乐器演奏指令序列，相当于乐谱因此又称之为相当于乐谱因此又称之为非波形音频文件。非波形音频文件。 1. Wave文件文件*wav Wave格式是格式是Microsoft和和IBM公司开发的一种波形公司开发的一种波形(Wave)音频文件格式，符合音频文件格式，符合RI

3、FF(Resource Interchange File Format)文件规范，文件规范，被被Windows平平台及其应用程序所广泛支持台及其应用程序所广泛支持。 Wave文件所存储的音频数据是对声音模拟波形进行采文件所存储的音频数据是对声音模拟波形进行采样所得的样所得的PCM样值数据，也称为波形文件。样值数据，也称为波形文件。 Wave文件的大小文件的大小=采样频率采样频率(Hz)量化比特数量化比特数(bit)(声道数声道数8)录音时间录音时间(s)。 例如，用例如，用44.1kHz的采样频率对声波进行采样，每个采的采样频率对声波进行采样，每个采样点的量化比特数选用样点的量化比特数选用16

4、bit，则，则录制录制1s的立体声节目的立体声节目,其其*wav文件的大小为文件的大小为441001628B=176400B。 可见，可见，*wav文件所需的存储容量相当可观。文件所需的存储容量相当可观。 Wave文件文件*.wav如果对声音质量要求不高，则可通过降低采样频率，如果对声音质量要求不高，则可通过降低采样频率，采用较少的量化比特数或利用单声道来录制采用较少的量化比特数或利用单声道来录制*.wav文件。此时的文件。此时的*wav文件大小可以成倍地减小文件大小可以成倍地减小。实践表明，用实践表明，用22.05 kHz采样频率和采样频率和8 bit的量化精的量化精度，可取得较好的音质，其

5、效果可以达到相当于调度，可取得较好的音质，其效果可以达到相当于调幅幅(AM)广播的音质。广播的音质。Wave文件格式支持文件格式支持CCITT A律和律和律、律、ADPCM等等压缩算法，是压缩算法，是PC机上机上最为流行的音频文件格式最为流行的音频文件格式。Windows的的convert工具也可以将工具也可以将PCM音频文件音频文件转换成转换成*wav文件。微软文件。微软Sound System软件软件Sound Finder可以将可以将*aif和和*voc文件转换成文件转换成*.wav文件。文件。 2Voice文件文件*.voc Voice文件是文件是Creative Labs(创新公司创

6、新公司)开发的一种开发的一种波形音频文件格式。在波形音频文件格式。在DOS程序和游戏中常遇到这程序和游戏中常遇到这种文件，种文件，多用于保存多用于保存Creative Sound Blaster(创新创新声霸声霸)系列系列声卡所采集的声音数据声卡所采集的声音数据，被，被Windows平平台和台和DOS平台所支持，支持平台所支持，支持CCITT A律和律和u律等压律等压缩算法。缩算法。 3音频交换文件音频交换文件*.aif*.aiff AiFF(Audio Interchange File Format)是苹果计算是苹果计算机公司开发的一种音频交换文件格式，被机公司开发的一种音频交换文件格式，被

7、Macintosh平台及其应用程序、平台及其应用程序、Netscape Navigator浏览器中的浏览器中的LiveAudio、SGI工作站以及工作站以及其他其他专业音频软件包支持专业音频软件包支持。 4Audio文件文件*.au Audio文件是文件是SUN Microsvsterns公司和公司和NeXT Computer公司推出的一种声音文件存储格式公司推出的一种声音文件存储格式(8位位u律编码或者律编码或者16位线性位线性PCM编码编码)，是，是Internet中常用中常用的多媒体声音文件格式，的多媒体声音文件格式， 5. MPEG音频文件音频文件MP1MP2MP3MP4AAC MPE

8、G(Moving Picture Experts Group)音频文件音频文件格式指的是格式指的是MPEG标准中的音频部分，即标准中的音频部分，即MPEG音频音频层层(MPEG Audio Layer)。MPEG音频文件的压缩是一种音频文件的压缩是一种有损压缩有损压缩，根据压缩，根据压缩质量和编码复杂程度的不同可分质量和编码复杂程度的不同可分3层层(MPEG Audio Layer 123)，分别对应，分别对应MP1、MP2和和MP3这这3种种声音文件。声音文件。MPEG音频文件一音频文件一MP1MP2MP3MP4AAC续续 MPEG音频编码具有很高的压缩率音频编码具有很高的压缩率。 MP1和

9、和MP2的压缩率分别为的压缩率分别为4：1和和6：18：1 MP3的压缩率则高达的压缩率则高达10：112：1，即，即1minCD音质的音音质的音乐，未经压缩需要乐，未经压缩需要10MB存储空间，而经过存储空间，而经过MP3压缩编码后压缩编码后只有只有1MB左右，其音质基本保持不失真，因此，左右，其音质基本保持不失真，因此，目前使用目前使用最多的是最多的是MP3文件格式。文件格式。 MP4采用的是美国电报电话公司采用的是美国电报电话公司(ATT)开发的以开发的以“感知编感知编码码”为关键技术的音乐玉缩技术，由美国网络技术公司为关键技术的音乐玉缩技术，由美国网络技术公司(GMO)及及RIAA联合

10、公布的一种新的音乐格式。联合公布的一种新的音乐格式。MP4在文件在文件中采用保护版权的编码技术，只有特定用户才可以播放，中采用保护版权的编码技术，只有特定用户才可以播放，有效地保证了音乐版权的合法性。另外有效地保证了音乐版权的合法性。另外MP4的压缩比达到的压缩比达到了了15：1，体积比，体积比MP3更小，但音质并没有下降。更小，但音质并没有下降。 AAC是由是由Fraunhofer S-A、Dolby(杜比杜比)和和AT&T共同开共同开发的音频格式。是发的音频格式。是MPEG-2规范的一部分。它同时支持多规范的一部分。它同时支持多达达48千音轨、千音轨、15个低频音轨、更多种采样频率

11、和数码率、个低频音轨、更多种采样频率和数码率、多种语言的兼容能力、更高的解码效率。多种语言的兼容能力、更高的解码效率。 6RealAudio文件文件*.ra*.rm Real Audio文件是文件是Real Networks公司开发的一种流式音公司开发的一种流式音频频(Streaming Audio)文件格式，文件格式，最大的特点就是可以实最大的特点就是可以实时传输音频信息，尤其是在网络速度较慢的情况下，仍然时传输音频信息，尤其是在网络速度较慢的情况下，仍然可以较为流畅地传送数据可以较为流畅地传送数据，因此，因此Real Audio主要主要适用于网适用于网络上的在线播放络上的在线播放。 现在的

12、现在的RealAudio文件的主要格式有文件的主要格式有RA(Real Audio)、RM(Real Media)等，这些文件的共向性在于等，这些文件的共向性在于随着网络带宽随着网络带宽的不同而改变声音的质量的不同而改变声音的质量，在保证大多数人听到流畅声音在保证大多数人听到流畅声音的前提下，令带宽较宽的听众获得较好的音质。的前提下，令带宽较宽的听众获得较好的音质。 对于对于14.4kbits的网络连接，可获得调幅的网络连接，可获得调幅(AM)广播的音质；广播的音质； 对于对于28.8kbits的连接，可以达到广播级的声音质量的连接，可以达到广播级的声音质量; 如果拥有如果拥有ISDN或更快的

13、线路连接，则可获得或更快的线路连接，则可获得CD音质的声音质的声音。音。 7WMA文件文件*.wmaWMA(Windows Media Audio)格式是格式是Microsoft公司针对公司针对Real Networks公司开发的新一代网上流公司开发的新一代网上流式音频文件格式。其特点是同时兼顾了保真度和网式音频文件格式。其特点是同时兼顾了保真度和网络传输需求，所以具有一定的先进性。络传输需求，所以具有一定的先进性。优点：优点：1）采用）采用WMA格式压缩的音频文件比格式压缩的音频文件比MP3文件要小文件要小得多，并且得多，并且音质要强音质要强于于MF3格式，更远胜于格式，更远胜于RA格格式式

14、;2）压缩比压缩比一般可以达到一般可以达到18：1左右。同一格式，左右。同一格式，音质好的可与音质好的可与CD媲美，压缩率较高的可用于网络媲美，压缩率较高的可用于网络广播。广播。WMA文件文件*.wma 续续3）WMA的另一个优点是内容提供商的另一个优点是内容提供商可以通过数字可以通过数字版权管理版权管理(Digital Rights Management)方案方案如如Windows Media Rights Manager 7加入防复制保加入防复制保护护，这种内置了版权保护技术可以限制播放时间、，这种内置了版权保护技术可以限制播放时间、播放次数甚至播放的机器等等，可有力地防止盗版。播放次数甚

15、至播放的机器等等，可有力地防止盗版。4）在操作系统）在操作系统Windows XP中，中，WMA是默认的音是默认的音频编码格式。可以使用频编码格式。可以使用Windows Media Player或或WinAMP进行播放。进行播放。Windows Media Player 7.0更是增加了直接更是增加了直接把把CD光盘转换为光盘转换为WMA声音格式声音格式的的功能，功能，WMA这种格式这种格式在录制时可以对音质进行调在录制时可以对音质进行调节。节。 8MIDI文件文件*.mid MIDI是乐器数字接口，是数字音乐电子合成器的统一国际是乐器数字接口，是数字音乐电子合成器的统一国际标准，它标准，它

16、定义了定义了计算机音乐程序、电子合成器和其他电子设备计算机音乐程序、电子合成器和其他电子设备之间之间交换信息与控制信号的方式交换信息与控制信号的方式，还，还规定了规定了不同厂家的电子乐不同厂家的电子乐器与计算机连接的电缆和硬件及设备间器与计算机连接的电缆和硬件及设备间数据传输的协议数据传输的协议，可用，可用于不同乐器创建的数字声音，可模拟大提琴、小提琴、钢琴等于不同乐器创建的数字声音，可模拟大提琴、小提琴、钢琴等常见乐器常见乐器. MIDI文件存储文件存储MIDI消息的标准文件格式，文件中包含多达消息的标准文件格式，文件中包含多达16个通道的乐器定义以及每个通道的演奏音符信息：键、通道号、个通

17、道的乐器定义以及每个通道的演奏音符信息：键、通道号、音长、音量和力度音长、音量和力度(击键时，键达到最低位置的速度击键时，键达到最低位置的速度)。所以，。所以，MIDI文件记录的不是乐曲本身，而是一些描述乐曲演奏过程文件记录的不是乐曲本身，而是一些描述乐曲演奏过程中的指令中的指令。 计算机将这些指令发送给声卡，声卡按照指令将声音合成出来，计算机将这些指令发送给声卡，声卡按照指令将声音合成出来，MIDI声音在声音在重放时重放时可以有不同可以有不同的效果的效果，这，这取决于音乐合成器取决于音乐合成器的质量。的质量。 由于由于MIDI文件记录的是一系列指令而不是数字化后的波形数文件记录的是一系列指令

18、而不是数字化后的波形数据，因此它据，因此它占用存储空间比占用存储空间比Wave文件要小很多文件要小很多。7.2 数字音频接口标准简介数字音频接口标准简介 模拟音频设备模拟音频设备在进行在进行连接时连接时要注意设备之间的电平匹配、要注意设备之间的电平匹配、阻抗匹配以及连接方式的一致性阻抗匹配以及连接方式的一致性(指平衡与不平衡的一致指平衡与不平衡的一致性性)，即使产生一些偏差也不会造成信号很大的失真，因，即使产生一些偏差也不会造成信号很大的失真，因此在模拟设备中此在模拟设备中不特意提及设备之间的接口不特意提及设备之间的接口. 但在但在数字音频设备的互连系统中数字音频设备的互连系统中，接口模式至关

19、重要。其，接口模式至关重要。其原因在于数字化设备在进行原因在于数字化设备在进行A/D、D/A变换以及数字信号变换以及数字信号处理时所使用的采样频率及量化比特数彼此存在差异，因处理时所使用的采样频率及量化比特数彼此存在差异，因此此要求互连设备的采样频率及量化比特数应保持一致，要求互连设备的采样频率及量化比特数应保持一致，否否则对传输的信号将产生损伤乃至不能工作。则对传输的信号将产生损伤乃至不能工作。 为了实现不同格式的数字音频设备之间的相互连接，故而为了实现不同格式的数字音频设备之间的相互连接，故而制定出大家共同遵守的、统一的数字信号输入输出格式制定出大家共同遵守的、统一的数字信号输入输出格式对

20、接，即数字音频接口标准。对接，即数字音频接口标准。 目前在数字音频应用领域中，数字音频接口标准有很多，目前在数字音频应用领域中，数字音频接口标准有很多，下面对一些主要的接口标准进行简单的介绍。下面对一些主要的接口标准进行简单的介绍。7.2.1 AES/EBU(AES3-1992)接口标准接口标准 AESEBU接口标准是由接口标准是由Audio Engineering SocietyEuropean Broadcast Union(美国音频工程美国音频工程协会欧洲广播联盟协会欧洲广播联盟)制定的制定的一种专业的数字音频接口一种专业的数字音频接口标准标准，现，现广泛应用于大量的民用产品和专业的数字

21、音广泛应用于大量的民用产品和专业的数字音频设备频设备，如，如CD机、机、DAT、MD机、顶级采样器、大型机、顶级采样器、大型数字调音台、专业数字音频工作站等。数字调音台、专业数字音频工作站等。 AES/EBU接口标准与接口标准与AES3-1992、国际电工委员会、国际电工委员会(International Electrotechnical图图7-1 平衡式接口平衡式接口Commission)的的IEC958(类型类型1)、CCIR Rec.647和和EBU Tech 3250E基本一致，基本一致，它可以通过一个平衡式接它可以通过一个平衡式接口来串行传送被复用的双通道数字音频信号口来串行传送被复

22、用的双通道数字音频信号，采用的，采用的平衡驱动器和接收器与用于平衡驱动器和接收器与用于RS422数字传输的标准类数字传输的标准类似，其输出电平为似，其输出电平为27V，如图，如图7-1所示。所示。AES/EBU(AES3-1992)接口标准接口标准-1AES/EBU接口采用的接口采用的传输介质传输介质是是同轴电缆或双绞线同轴电缆或双绞线。专业的接口允许专业的接口允许电缆的长度为电缆的长度为100300m。在不加均衡的情况下，这种接口允许的传输距离可以在不加均衡的情况下，这种接口允许的传输距离可以达到达到100m；如果加均衡，则可以传输得更远。如果加均衡，则可以传输得更远。图图7-1 平衡式接口

23、平衡式接口AES/EBU(AES3-1992)接口标准接口标准-通道编码通道编码 AESEBU接口的通道编码采用双相标志码接口的通道编码采用双相标志码，其波形如，其波形如图图7-2所示。它所示。它是一种二进制频率调制通道码是一种二进制频率调制通道码。无论码元。无论码元为为“1”或或“0”，在每个数据比特周期的开始都有一个电，在每个数据比特周期的开始都有一个电平跳变。而且每个码元平跳变。而且每个码元“1”的中间有一个跳变，为的中间有一个跳变，为归零归零码码；对于码元；对于码元“0”，在整个比特周期之内保持电平不变。，在整个比特周期之内保持电平不变。 双相标志码编码的数据流中双相标志码编码的数据流

24、中不会出现连续的不会出现连续的“1”或或“0”。选种编码方式保证了选种编码方式保证了数据能够自锁定，带宽有限、无直数据能够自锁定，带宽有限、无直流成分和无极性相关性。流成分和无极性相关性。图图7-2 双相标志码双相标志码AES/EBU(AES31992)接口标准接口标准-帧格式帧格式 音频帧格式如下图。在音频帧格式如下图。在一个采样周期内传输一帧一个采样周期内传输一帧。每一每一帧由两个子帧构成帧由两个子帧构成，每一子帧包含一个通道的音频样值每一子帧包含一个通道的音频样值. 一个一个音频样值音频样值是一个经采样、量化，并以是一个经采样、量化，并以2的补码方式表的补码方式表示的数字音频信号。对于立

25、体声传输，子帧示的数字音频信号。对于立体声传输，子帧1包含的是左包含的是左声道的音频样值，而子帧声道的音频样值，而子帧2则包含右声道的音频样值。则包含右声道的音频样值。192帧复用在一起形成一个音频块，构成帧复用在一起形成一个音频块，构成AES数字音频流数字音频流.图图7-3 AESEBU的音频的音频帧格式帧格式AESEBU的模式与连接媒质的模式与连接媒质 AESEBU提供提供“专业专业”和和“消费消费”两种模式两种模式。它们。它们两者最大的两者最大的不同在于通道状态位格式的提供不同在于通道状态位格式的提供上。上。专业模式专业模式的状态位格式里包括数字通道的源和目的地的状态位格式里包括数字通道

26、的源和目的地址、日期时间码、采样点数、字节长度和其他信息。址、日期时间码、采样点数、字节长度和其他信息。消费模式消费模式包括的内容较少，但包含了复制保护信息。包括的内容较少，但包含了复制保护信息。AESEBU的的普通物理连接媒质普通物理连接媒质有：有：1)平衡或差分连接平衡或差分连接，使用，使用XLR(卡依卡依)连接器的三芯话筒连接器的三芯话筒屏蔽电缆，阻抗为屏蔽电缆，阻抗为110，电平范围为，电平范围为0.2V5VP-P，抖动为抖动为20ns。2)单端非平衡连接单端非平衡连接，使用，使用RCA插头的音频同轴电缆。插头的音频同轴电缆。3)光学连接光学连接，使用光纤连接器。，使用光纤连接器。 标

27、准型民用接口标准型民用接口(IEC958，类型，类型2)实际上与实际上与SPDIF(SonyPhilips Digital Interface Format)一样，与专业的一样，与专业的AESEBU接口非常相似，但是它接口非常相似，但是它采用特性阻抗为采用特性阻抗为75 的同轴电缆的同轴电缆来进行不平衡的电气连接来进行不平衡的电气连接。 该接口常该接口常用于准专业级或民用级用于准专业级或民用级数字音频设备的技术规格中数字音频设备的技术规格中,如如CD播放机和播放机和DAT机。通常其端口采用的是机。通常其端口采用的是RCA型型唱机接口唱机接口. 尽管有些尽管有些Hi-Fi设备也设备也采用光缆采用

28、光缆来传送同样的信号，实用中通来传送同样的信号，实用中通常使用常使用格式转换器格式转换器来来将民用格式的信号转换为专业格式将民用格式的信号转换为专业格式的信的信号，或反过来进行，并可在号，或反过来进行，并可在电气和光格式间进行转换电气和光格式间进行转换。 当当IEC对双通道数字音频接口进行标准化时，存在两个要求：对双通道数字音频接口进行标准化时，存在两个要求： 1)“为民用级产品使用为民用级产品使用”，2)用于用于“广播或类似目的广播或类似目的”。 单独的单独的IEC标准标准(IEC958)在民用和专业应用之间只是做了微小在民用和专业应用之间只是做了微小的改变。偶然情况下，这将导致设备的互连发

29、生问题比如的改变。偶然情况下，这将导致设备的互连发生问题比如民用数据格式传送到了专业电气接口。民用数据格式传送到了专业电气接口。 IEC958目前正在修订中目前正在修订中。 7.2.2 标准型民用接口标准型民用接口(IEC958，类型，类型2) 民用接口的民用接口的子帧数据格式与专业接口所用的完全一样，但是通子帧数据格式与专业接口所用的完全一样，但是通道状态的实现却几乎完全不同。道状态的实现却几乎完全不同。 民用接口通道状态的第二个字节已经留给了民用接口通道状态的第二个字节已经留给了“种类码种类码”的指示，的指示，它们被设定成表示民用应用的种类。它们被设定成表示民用应用的种类。 目前定义的种类

30、码有：一般种类为目前定义的种类码有：一般种类为(00000000)，CD为为(10000000)，而，而DAT为为(11000000)。 一旦种类码确定下来，一旦种类码确定下来，接收器便可以根据种类码的情况以不同接收器便可以根据种类码的情况以不同方式对通道状态的某些比特进行译码处理方式对通道状态的某些比特进行译码处理。 例如在使用例如在使用CD时，来自时，来自CD的的“Q”通道子码的通道子码的4个控制比特被个控制比特被输入到通道状态块输入到通道状态块(比特比特14)的头的头4个控制比特中。在民用接口个控制比特中。在民用接口设备中，它按照串行复制管理系统设备中，它按照串行复制管理系统(Seria

31、l Copy Management System，SCMS)的规定也被用来进行复制保护。的规定也被用来进行复制保护。 民用接口的用户比特常常被用来传送由记录的子码产生的信息，民用接口的用户比特常常被用来传送由记录的子码产生的信息，比如音轨号和提示点数据。比如音轨号和提示点数据。在进行在进行CD和和DAT的复制时要用到它的复制时要用到它们，以便确保音轨起始们，以便确保音轨起始ID的标志能够与音频数据一起被复制下的标志能够与音频数据一起被复制下来，而这样的数据信息通常来，而这样的数据信息通常AESEBU接口是不传递的。接口是不传递的。标准型民用接口标准型民用接口(IEC958，类型，类型2)7.2

32、.3 SPDIF-2接口接口 最常见的厂家指定专用接口是最常见的厂家指定专用接口是Sony和和Philips的的SPDIF-2，它被，它被设计为用每根电缆来传送最高量化精度为设计为用每根电缆来传送最高量化精度为20bit的一个通道的数的一个通道的数字音频信息字音频信息(尽管大多数的设备仅采用尽管大多数的设备仅采用16bit)。 在大多数双通道设备中，接口是在大多数双通道设备中，接口是不平衡式不平衡式的，并的，并采用采用75同轴同轴电缆和电缆和75的的BNC型接口端子，每个通道一个。电平为型接口端子，每个通道一个。电平为TTL兼兼容电平容电平(05V)。 与音频通道接口端子相匹配的还有与音频通道

33、接口端子相匹配的还有单独一个用来传送字时钟信单独一个用来传送字时钟信号的接口端子号的接口端子，字时钟是一种采样频率的方波信号，它用来同，字时钟是一种采样频率的方波信号，它用来同步接收器的采样时钟。步接收器的采样时钟。 也有符合也有符合RS422标准的多通道电气接口，这种接口标准的多通道电气接口，这种接口采用采用D型多型多通路接口端子通路接口端子，像以前一样，仍，像以前一样，仍要用单独一个要用单独一个BNC接口端子来接口端子来传送字时钟。传送字时钟。 在每个音频采样周期内，由每个接口传送的数据相当于在每个音频采样周期内，由每个接口传送的数据相当于32bit，尽管只有字的最初尽管只有字的最初29b

34、it被认为是有效的，最后的被认为是有效的，最后的3bit元周期被元周期被合成相当平时维持时间合成相当平时维持时间1.5倍的两个元，以便于它能够起到同步倍的两个元，以便于它能够起到同步型的作用。型的作用。SPDIF-2接口接口 音频数据的音频数据的传送顺序传送顺序是先传最高有效位是先传最高有效位(MSB)，接下去是，接下去是9个控制或用户比特。个控制或用户比特。当采样频率为当采样频率为48kHz时，数据率为时，数据率为1.53Mbits；当采样频率为当采样频率为44.1kHz时，数据率为时，数据率为1.2Mbits。 SPDIF-2接口接口主要被应用于：主要被应用于： 1)由由Sony专业数字音

35、频设备向外传送音频数据上，专业数字音频设备向外传送音频数据上，尤其是尤其是在在PCM-1610和和1630CD母板母板PCM转换器上。转换器上。 2)有时在那些要有时在那些要与与Sony设备进行连接的其他专业音频设备设备进行连接的其他专业音频设备上上。 随着时间的推移，大量的随着时间的推移，大量的其他厂家专用接口也随之出现其他厂家专用接口也随之出现，尤其是在那些低成本的数字音频设备上大多采用这些接口，尤其是在那些低成本的数字音频设备上大多采用这些接口，这其中有这其中有YAMAHA和和TASCAM。 现在可以使用已经商业化的接口转换器将这种设备与使用现在可以使用已经商业化的接口转换器将这种设备与

36、使用标准接口的其他设备简单互连起来。标准接口的其他设备简单互连起来。 7.2.4 多通道音频数字接口多通道音频数字接口(MADI)多通道音频数字接口多通道音频数字接口(Multi-channel Audio Digital Interface，MADI)是以双通道是以双通道AESEBU接口标准为接口标准为基础的多通道数字音频设备间的互连标准。基础的多通道数字音频设备间的互连标准。它可以通它可以通过过一条一条75的同轴电缆或光纤的同轴电缆或光纤来串行传输来串行传输56个通道的个通道的线性量化音频数据，以便每个通道的一个样值能够在线性量化音频数据，以便每个通道的一个样值能够在一个音频采样周期内传送

37、出去。一个音频采样周期内传送出去。指定指定采用采用75视频同轴视频同轴电缆电缆和和BNC接口连接件，发射接口连接件，发射机的输出电压峰机的输出电压峰-峰值应为峰值应为0.3v0.6V，最长的同轴电，最长的同轴电缆长度不超过缆长度不超过50m。作为另外一种互连方法，可以用作为另外一种互连方法，可以用光缆光缆，它，它可以传送更可以传送更远的距离。远的距离。例如，光纤分布式数据接口例如，光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interface，FDDI)可以用于长达可以用于长达2km的连接，的连接，也可以采用同步光纤网络也可以采用同步光纤网络(Synchronous Op

38、tical Network，SONET)。多通道音频数字接口多通道音频数字接口(MADI)音频采样的量化比特数可以为音频采样的量化比特数可以为24比特。另外，比特。另外，AESEBU接口标准中的音频样值有效位接口标准中的音频样值有效位(V)、用户数据位、用户数据位(u)、通道状态位、通道状态位(C)和奇偶校验位和奇偶校验位(P)也全部传送。也全部传送。采用这种互连方法，可以对原始的音频信号只进行一采用这种互连方法，可以对原始的音频信号只进行一次次AD变换，然后就可以在数字域内依次通过录音调变换，然后就可以在数字域内依次通过录音调音台，对多通道录音机和缩混录音机进行所有处理了音台，对多通道录音机

39、和缩混录音机进行所有处理了.虽然利用虽然利用AES3标准也可以在调音台和多通道录音机间标准也可以在调音台和多通道录音机间进行互连，但每两个音频通道需要两根电缆进行互连，但每两个音频通道需要两根电缆(用于信号用于信号送出和返回送出和返回)，而用，而用MADI进行互连只要求用两根音频进行互连只要求用两根音频电缆电缆(再加一个主同步信号再加一个主同步信号)就可以传送就可以传送56个音频通道。个音频通道。MADI协议在文件协议在文件AES10-1991和和ANSI S4.43-1991标标准中进行了说明。准中进行了说明。多通道音频数字接口多通道音频数字接口(MADI)典型的典型的MADI配置如图配置如

40、图7-4所示。所示。为了减小带宽，为了减小带宽，MADI的设计者并没有采用双相标志编的设计者并没有采用双相标志编码，而是码，而是采用了具有采用了具有45编码格式的编码格式的NRZI编码编码(这是这是基于基于FDDI协议协议)。在这种通道编码方式中，每在这种通道编码方式中，每32 bit子帧被划分为子帧被划分为4比特比特字，然后按照查对表来编码成字，然后按照查对表来编码成5比特字，这样做的目的比特字，这样做的目的是维持码字中的低直流成分。是维持码字中的低直流成分。图图7-4 MADI发送与接收框图发送与接收框图多通道音频数字接口多通道音频数字接口(MADI) 在在NRZI中，用高电平到低电平或低

41、电平到高电平的瞬态变中，用高电平到低电平或低电平到高电平的瞬态变化来代表二进制的化来代表二进制的“1”，而无瞬态变化则代表，而无瞬态变化则代表“0”。音频。音频数据采样频率的范围可为数据采样频率的范围可为3248kHz，并容许有，并容许有12的的偏差。不论采样频率和启动的通道数目如何，链路的传输偏差。不论采样频率和启动的通道数目如何，链路的传输率固定为率固定为125Mbits.由于编码方案的限制，所以实际的由于编码方案的限制，所以实际的数据传输率为数据传输率为100Mbits。 虽然虽然AES3是带有自时钟的，但是带有自时钟的，但MADI却却设计成异步工作方设计成异步工作方式式。这样，。这样，

42、MADI接收机必须从传输来的数据中提取出时接收机必须从传输来的数据中提取出时基信息基信息，以便接收机的时钟可以被同步。要想保证这一点，以便接收机的时钟可以被同步。要想保证这一点，MADI协议规定每帧至少传送一次协议规定每帧至少传送一次10比特的同步符号比特的同步符号(1100010001)。进一步还要将专门的主同步信号。进一步还要将专门的主同步信号(符合符合AES11定义定义)应用到所有互连的应用到所有互连的MADI发射机和接收机上发射机和接收机上. 由于接口的异步性，所以要在连接的两端由于接口的异步性，所以要在连接的两端使用缓冲器使用缓冲器，以，以便数据能够由时钟来重新调整，并以正确的数据率

43、由缓冲便数据能够由时钟来重新调整，并以正确的数据率由缓冲器输出。器输出。图图7-5 MADI通道格式通道格式MADI通道格式是基于通道格式是基于AES3的子帧格式的子帧格式，如上图。，如上图。MADI通道格式只是头通道格式只是头4个比特不同于个比特不同于AES3的子帧格的子帧格式。每个通道由式。每个通道由32个比特构成，其中包括个比特构成，其中包括4个模式识个模式识别比特，别比特，24个音频比特，以及个音频比特，以及V、U、C和和P比特。比特。模式识别比特模式识别比特提供了帧同步、通道启动关闭状态标提供了帧同步、通道启动关闭状态标志、志、AB子帧标志、通道块同步标志信息。子帧标志、通道块同步标

44、志信息。56个个MADI通道以串行方式传输，先是通道通道以串行方式传输，先是通道0，最后是，最后是通道通道55，所有的通道均在一个采样周期内传输完成，所有的通道均在一个采样周期内传输完成，如图如图7-6所示。所示。7.2.5 其他标准接口其他标准接口 1)ADAT(又称又称Alesis多通道光学数字接口多通道光学数字接口)是美国是美国Alesis公公司开发的一种数字音频信号格式，因为最早用于该公司的司开发的一种数字音频信号格式，因为最早用于该公司的ADAT八轨机，所以就称为八轨机，所以就称为ADAT格式格式. 该格式使该格式使用一条光缆传送用一条光缆传送8个通道个通道的数字音频信号，由于连的数字音频信号，由于连接方便、稳定可靠，接方便、稳定可靠，现在已经成为了一种事实上的多通道现在已经成为了一种事实上的多通道数字音频信号格式，越来越广泛地使用在各种数字音频设数字音频信号格式，越来越广泛地使用在各种数字音频设备上备上，目前许多公司的多通道数字音频接口，像，目前许多公司的多通道数字音频接口，像Frontier公公司的系列产品，使用的都是司的系列产品，使用的都是ADAT口。口。 2)TDIF是日本是日本Tascam公司开发的一种公司开发的一种多通道数字音频格式多通道数字音频格式，使用类似于计算机的使用类似于计算机的25针针串行电缆线来传送串行电缆线来传送8个通