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目前國內(nèi)常用的數(shù)字音頻工作站，其聲卡一般都設(shè)有模擬音頻信號輸入/輸出接口，它是由A/D、D/A轉(zhuǎn)換器連接的。由于模擬聲音接口直接決定著數(shù)字音頻工作站的電聲性能，在DAW的許多產(chǎn)品中都采用了指標(biāo)很高的64倍或128倍過采樣A/D轉(zhuǎn)換器，以及8倍或16倍過采樣18b量化D/A轉(zhuǎn)換器。這樣不僅提高了系統(tǒng)的電聲指標(biāo)，也大大簡化了電路，使得反混疊(aliasing)等模擬技術(shù)大大簡化，而且使得專業(yè)級的接口電路能夠批量生產(chǎn)。
此外，音頻工作站最重要的是還設(shè)有AES/EBU以及SPDIF等數(shù)字接口，用來進(jìn)行數(shù)字音頻信號的輸入和輸出。另外，一些高檔產(chǎn)品還為使用者提供了YAMAHA.PD等其它更多格式的專用接口，這些都是采用ASIC技術(shù)開發(fā)的；更有甚者，有的廠商甚至在一塊芯片上集成了8種協(xié)議格式的接口。另外，數(shù)字音頻工作站通常還設(shè)有MIDI接口、SMPTE時間碼接口等。在系統(tǒng)同步方面，幾乎所有的產(chǎn)品都有SMPTE時間碼發(fā)生以及讀出電路。最安全的還有VITC、LTC、YV幀等多種時碼鏈鎖，這些都是相當(dāng)成熟的技術(shù)。
下面，我們就簡單討論一下這些接口格式。
一 接口分類
計算機(jī)與音響設(shè)備的接口類型多種多樣，但究根尋源，按照其所傳輸信號的種類劃分，無外乎兩大類：音頻信號接口與同步信號接口。
1.音頻信號接口
(1)按傳輸信號的類型可分為模擬接口與數(shù)字接口。
(a)模擬接口
模擬接口在音頻領(lǐng)域中占有很大的比重。常見的模擬輸入、輸出接口如：大/小三芯插頭、RCA唱機(jī)型(蓮花型)插頭、XLR卡儂式插頭等，因為這類接口我們平常用得比較多，也較為熟悉，在此就不再多說。
(b)數(shù)字接口
專業(yè)的數(shù)字音頻系統(tǒng)和某些民用系統(tǒng)均有符合某種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的數(shù)字接口，利用它可以將多個通道的數(shù)字音頻數(shù)據(jù)在兩個設(shè)備間傳送，而不會產(chǎn)生音質(zhì)的損失。只要誤碼能夠被完全糾正，那么不論進(jìn)行多少代數(shù)字復(fù)制，都不會影響最后一代的聲音質(zhì)量，從而就可以進(jìn)行真正的數(shù)字域無損復(fù)制。
(2)按接線方法可分為平衡類接口與不平衡類接口。
(a)平衡類接口
專業(yè)音響和廣播設(shè)備中大部分都具有平衡的輸入/輸出電路接口。輸入和輸出端一般為XLR卡儂式插座，插座上有三個端子：+、－、地。其+(－)的意義是指輸出信號與輸入端的+信號同相(或反相)。平衡式接法的輸入/輸出設(shè)備抗噪聲能力較強(qiáng)，因為串進(jìn)電纜或設(shè)備內(nèi)的噪聲一般同時出現(xiàn)在正負(fù)輸入端，對地電壓大小相等而相位相同，也就是我們通常所說的共模噪聲。但是接在后面的平衡輸入電路僅傳輸正負(fù)兩端信號的差，能夠抑制共模噪聲。
(b)不平衡類接口
該接口常用于民用的音頻設(shè)備，其輸入/輸出端對機(jī)架為熱端，接頭一般為RCA唱機(jī)型接頭。不平衡接法的抗噪聲能力較弱，此連接方式一般用于1m左右的短線連接且噪聲較小的環(huán)境，或低阻高輸出信號的連接，如功放與揚聲器之間。
2.同步信號接口
與模擬音頻信號不同，數(shù)字音頻信號有嚴(yán)格的時間結(jié)構(gòu)。因為一個采樣信號要同其它采樣進(jìn)一步構(gòu)成有一定時間長度的幀和塊。如果數(shù)字音頻設(shè)備打算彼此間進(jìn)行通信，或者數(shù)字信號要以某種方式進(jìn)行組合，那么它們就需與共用的參考信號取得同步，以使設(shè)備的采樣頻率完全一致，并且不會產(chǎn)生彼此間采樣頻率的漂移。因此，為專業(yè)應(yīng)用設(shè)計的數(shù)字音頻工作站常常提供多種同步輸入接口。在同步的起始點，記錄和重放要鎖定到SMPTE/EBU或MIDI時間碼(MTC)源上，或者鎖定到外部的采樣率時鐘、視頻同步或數(shù)字音頻同步標(biāo)準(zhǔn)上。在內(nèi)同步方式中，系統(tǒng)鎖定在其自身的晶體振蕩器上，如果它符合AES的應(yīng)用場合(AES-1984)，那么在專業(yè)的設(shè)備中應(yīng)該有±10ppm的精確度(民用設(shè)備的精確度要比此低得多)。在外同步方式中，系統(tǒng)鎖定到它的某一個同步輸入上。典型的同步輸入是字時鐘(WCLK)，它通常是采樣的方波TTL的電平信號(0~5V)，一般采用BNC型接口端子，并且在設(shè)備上普遍使用Sony接口(SDIF)。在所有情況中，某一個機(jī)器或源必須被確認(rèn)為"主機(jī)"(master)，由它作為整個系統(tǒng)的同步參考，而其它機(jī)器為"從機(jī)"(slave)。
二 數(shù)字接口類型
在數(shù)字音頻設(shè)備之間傳輸信號的方法有兩大類。
(1)用電纜傳輸電信號；
(2)用光纜將"0"、"1"信號以光的滅、亮形式來傳輸。
現(xiàn)有的電纜傳輸數(shù)字接口的種類很多，詳見表1。這些數(shù)字接口都能傳送至少16b分辨率的數(shù)字信號，并且能夠工作于44.1kHz和48kHz的標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率之下；如果必要的話，還能工作在32kHz，并帶有一定的容限范圍，以便進(jìn)行變速操作。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)只是針對某個或雙通道的，但其中也有多通道的接口，這就是所謂的多通道數(shù)字接口(MultichannelAudioInterface,MADI)。
1.AES/EBU接口(AES3-1992)
對于AES/EBU接口，在AES3-1992、IEC958(類型1)、CCIRRec647和EBUTech3250E中所述基本上是一致的，它可以通過一個平衡接口來串行傳送兩通道的數(shù)字聲頻信號(A和B)。它采用平衡的驅(qū)動器和接收器，與用于RS422數(shù)字傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)類似，其輸出電平為2~7V，如圖2所示。這種接口允許的兩通道聲頻信號轉(zhuǎn)送的距離可以達(dá)到100m，更長的距離則需要采用相應(yīng)的線纜、均衡和端口。一般使用標(biāo)準(zhǔn)的XLR-3接口，并標(biāo)有DI(數(shù)字輸入)和DO(數(shù)字輸出)。
每個音頻采樣包含在"子幀"中(如圖3所示)，而每個子幀以三種同步型中的一種來開始。這樣，便標(biāo)志出采樣是A通道還是B通道的，亦標(biāo)志出新通道狀態(tài)塊的開始(如圖4所示)。另外的附加數(shù)據(jù)也包含在子幀中，它是一個4b的輔助數(shù)據(jù)，此外在每個子幀中還有一個有效比特(V)、一個用戶比特(U)、一個通道狀態(tài)比特(C)和一個奇偶校驗比特(P)，它們共同組成了一個32b的子幀和一個64b的幀。一幀(包含了兩個聲音采樣)的數(shù)據(jù)在一個音頻采樣周期內(nèi)被傳送出去，所以數(shù)據(jù)率是隨采樣率變化的。C在接收器上被組合在一起，每192b構(gòu)成一個24B字，這個字中的每個比特均與接口工作的特定功能相關(guān)聯(lián)。
雙相位標(biāo)志通道編碼與通道編碼相同，用于SMPTE/EBU時間碼的編碼。這種編碼方式為了保證數(shù)據(jù)能夠自鎖定，帶寬有限、無直流成分和無極性相關(guān)性。如圖5示，接口必須能夠適應(yīng)各種線材和所推薦的標(biāo)稱110W的特性阻抗。最初(AES3-1985)有多達(dá)4臺具有標(biāo)稱輸入阻抗為250W的接收器，能夠通過一根專業(yè)接口電纜連接起來，但最近對推薦標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，對于每個發(fā)送器只有一個單獨接收器的用法，其接收器的標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗為100W。
2.標(biāo)準(zhǔn)型民用接口(IEC958，類型2)
民用型接口(其歷史與SPDIF-Sony/Philips數(shù)字接口有關(guān))與專業(yè)的AES/EBU接口非常相似，它采用特性阻抗為75W的同軸電纜來進(jìn)行不平衡的電氣連接，如圖6所示。這種接口常用于準(zhǔn)專業(yè)級或民用級數(shù)字音頻設(shè)備的技術(shù)規(guī)格中，比如CD放音機(jī)和DAT機(jī)。通常其端口采用的是RCA型唱機(jī)接口。實用中通常使用格式轉(zhuǎn)換器來將民用格式的信號轉(zhuǎn)換為專業(yè)格式的信號，或反過來進(jìn)行，并且可以在電氣和光格式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
民用接口的子幀數(shù)據(jù)格式與專業(yè)接口所用的完全一樣，但是通道狀態(tài)的實現(xiàn)卻幾乎完全不同。民用接口通道狀態(tài)的第二個字節(jié)已經(jīng)留給了"種類碼"的指示，它們是被設(shè)定成表示民用應(yīng)用的種類的。目前，所定義的種類碼有：一般種類(00000000)、CD類(10000000)和DAT類(11000000)。一旦種類碼確定下來，接收器便可以根據(jù)種類碼的情況以不同方式對通道狀態(tài)的某些比特進(jìn)行譯碼處理。例如，在使用CD時，來自CD的"Q"通道子碼的4個控制比特被輸入到通道狀態(tài)塊的頭4個控制比特中。在民用接口設(shè)備中，它按照串行復(fù)制管理系統(tǒng)(SerialCopyManagementSystem,SCMS)的規(guī)定也被用來進(jìn)行復(fù)制保護(hù)。
民用接口的用戶比特常常被用來傳送由記錄的子碼產(chǎn)生的信息，比如軌號和提示點數(shù)據(jù)。
3.專用接口
最常見的是Sony和Philips的SPDIF-2，它用每根電纜來傳送最高為20b分辨率的一個通道的數(shù)字音頻信息(盡管大多數(shù)的設(shè)備僅采用16b)。在大多數(shù)雙通道設(shè)備中，接口是不平衡式的，并采用75W同軸電纜75WBNC型接口端子，每個通道一個。電平為TTL兼容電平(0~5V)。與音頻通道接口端子相匹配的還有一個用來傳送字時鐘信號的接口端子--字時鐘是采樣頻率的方波信號，它用來同步接收器的采樣時鐘。也有符合RS422標(biāo)準(zhǔn)的多通道電氣接口，這種接口采用D型多通路端子，仍要單獨用一個BNC接口端子來傳送字時鐘。
SPDIF-2接口主要用于由Sony專業(yè)數(shù)字音頻設(shè)備向外傳送音頻數(shù)據(jù)，尤其是在PCM-1610和1630CD母板PCM轉(zhuǎn)換器上。有時這種接口也出現(xiàn)在與Sony設(shè)備連接的其它專業(yè)音頻設(shè)備上。
如今，其它廠家的專用接口也已大量出現(xiàn)--尤其是在那些低成本的數(shù)字音頻設(shè)備上，這其中有YAMAHA和TASCAM�，F(xiàn)在可以使用已經(jīng)商業(yè)化的接口轉(zhuǎn)換器將這種設(shè)備與使用標(biāo)準(zhǔn)接口的其它設(shè)備簡單互連起來。
4.標(biāo)準(zhǔn)多通道接口(AES10-1991)
它是以雙通道AES/EBU接口為基礎(chǔ)而制定的。其設(shè)計對AES/EBU數(shù)據(jù)是透明的，并且已經(jīng)應(yīng)用到大規(guī)模數(shù)字跳線系統(tǒng)和多通道數(shù)字設(shè)備互連中。MADI采用更高的數(shù)據(jù)率來傳送更大的信息量，它可以通過一條75W的同軸電纜或光纖來串行傳送56個通道的音頻數(shù)據(jù)，每個通道的一個采樣都能夠在一個音頻采樣周期內(nèi)傳送出去。
不管采樣率或通道數(shù)目如何，MADI傳送數(shù)據(jù)率固定為125Mb/s，但由于采用了4/5b編碼方案，所以實際的傳送率為100Mb/s。在這種通道編碼方式中，每32b子幀被劃分為4b字，然后按照查對表來編碼成5b字，這樣做的目的是維持碼字中的低直流成分。同步符號(1100010001)每幀至少插入一次，假如沒有采用連接的全帶寬，那么多余的同步信號被插入后便要占去總線的容量。
MADI數(shù)據(jù)通信格式與雙通道不同，由透明異步發(fā)送器/接收器接口(TransparentAsynchronousXmitter/ReceiverInterface，TAXI)芯片來承擔(dān)異步的連接，它可以自動識別插入的同步信號，并且發(fā)送器和接收器將被鎖定到共同的同步時鐘上(以AES/EBU參考信號的形式)。它采用BNC75W接口端子，并且最長的同軸電纜長度不超過50m(用光纜互連，可以傳送更遠(yuǎn)的距離)。調(diào)制方法為NRZI(NRZI用高、低電平的瞬態(tài)變化來代表2進(jìn)制的"1"，而無瞬態(tài)變化則代表"0")。由于接口的異步性，要在連接的兩端使用緩沖器，以便數(shù)據(jù)能夠由時鐘來重新調(diào)整，并以正確的數(shù)據(jù)率由緩沖器輸出；在接收端，數(shù)據(jù)在同步信號的控制下鎖定。
以上是對計算機(jī)與音響設(shè)備接口的一些簡單論述。當(dāng)然，接口還有很多種類，如光信號接口等。我們這里只是針對日常工作中常見的接口形式簡單討論。隨著數(shù)字技術(shù)的日益普及，數(shù)字接口技術(shù)也將更加完善，更加規(guī)范。
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