SPDIF接口規(guī)范詳解

1、S/PDIF 接口規(guī)范詳解，S/PDIF SpecificationS/PDIF (So ny/P hili ps Digital In terface Format)是一種數(shù)字音頻傳輸接口，普遍使用光纖和同軸線輸出，將音頻信號(hào)輸出值解碼器上，能保持高保真度的輸出結(jié)果，廣泛應(yīng)用在DTS( DigitalTheatre System，數(shù)字化影院系統(tǒng))和杜比數(shù)字中。S/PDIF基本上是以AES/EBU(也稱為AES3)專業(yè)用數(shù)字接口為參考然后做了一些小變動(dòng)而成的家用 版本，可以使用成本比較低的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字訊號(hào)傳輸。為了定制一個(gè)統(tǒng)一的接口規(guī)格，在現(xiàn)今以IEC 60958標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)囊括取代 AES/

2、EBU與 S/PDIF規(guī)范，而IEC 60958定義了三種主要型態(tài):IEC 60958 TYPE 1 Bala need 三線式傳輸，使用110 Ohm阻抗的線材以及 XLR接頭,使用于專業(yè)場(chǎng)合IEC 60958 TYPE 2 Un bala need 使用5 Ohm阻抗的銅軸線以及 RCA接頭，使用于一般家用場(chǎng)合? IEC 60958 TYPE 2 Op tical合使用光纖傳輸以及F05光纖接頭，也是使用于一般家用場(chǎng)事實(shí)上，IEC 60958有時(shí)會(huì)簡(jiǎn)稱為IEC958，而IEC 60958 TYPE 1即為AES/EBU(或著稱為 AES3)接 口，而IEC 60958 TYPE2即為S/P

3、DIF接口，而雖然在 IEC 60958 TYPE2的接頭規(guī)范里是使用RCA或著光纖接頭，不過近年來(lái)一些使用S/PDIF的專業(yè)器材改用 BNC接頭搭配上75 Ohm的同軸線以得到比較好的傳輸質(zhì)量，下表為AES/EBU與 S/PDIF的比較表。iAES/EBUS/nCflF巧EW耳戢冷光奸XLR 3違Jg頭眈迥匚隕頭24垃樣準(zhǔn)為2血”可支芳g磁(Biphase Mrk Cod.SWC)CBiphse Mark Code.BMC)IEC958使用的編碼方法IEC958在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用雙相符號(hào)編碼(Biphase Mark Code),簡(jiǎn)稱BMC屬于一種相位調(diào)制(phasemodulation)的編

4、碼方法，是將時(shí)鐘訊號(hào)和數(shù)據(jù)訊號(hào)混合在一起傳輸?shù)木幋a方法。其原理是使用一個(gè)兩倍于傳輸位率(Bit Rate)的時(shí)鐘頻率做為基準(zhǔn)，把原本一位數(shù)據(jù)拆成兩部份，當(dāng)數(shù)據(jù)為1的時(shí)后在其時(shí)鐘周期內(nèi)轉(zhuǎn)變一次電位(0->1或1->0)讓數(shù)據(jù)變成兩個(gè)不同電位的資料，變成10或01，而當(dāng)數(shù)據(jù)為0時(shí)則不轉(zhuǎn)變電位，變成11或00。同時(shí)每一個(gè)位開頭的電平與前一個(gè)位結(jié)尾電平要不同，這樣接收端才能判別每一個(gè)位的邊界，如下圖所示。ClockDataiai phaseMarkIpLOliaCLDlOLiaiOOLlOlDIEC958通信協(xié)議架構(gòu)S/PDIF與AES/EBU主要是做為傳遞 PCM格式的信號(hào)，例如 48k

5、Hz的DAT以及44.1kHz的CD不過 現(xiàn)在也有用來(lái)傳遞壓縮過的多聲道訊號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)傳遞兩聲道訊號(hào)的架構(gòu)如下圖所示，最上面為由192個(gè)框架(Frame)構(gòu)成的區(qū)塊(Block)。而每個(gè)Frame儲(chǔ)存了兩個(gè)聲道的一組采樣信號(hào)(Sampie)，分為Channel A與Channel B兩個(gè)聲道。而每組Sample由一個(gè)子框架(Sub Frame)構(gòu)成，也就是一個(gè) Frame里有兩個(gè) Sub Frame。Sub Frame 的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為32 Bits，里頭內(nèi)含了頭碼(P reamble)、輔助數(shù)據(jù)(Aux. Data)、音頻數(shù)據(jù)(Audio Data)、 以及四個(gè)位的信息與檢查碼。也就是說(shuō)，一個(gè)Sub

6、 Frame為32 Bits，也就4 Bytes，而一個(gè)Frame為8 Bytes，而一個(gè) Block為192 x 8 = 1536 Bytes ，而每個(gè)Block總共可以傳遞 192個(gè)雙聲道Sam pie。tai-rth SnnChiFlI= O* bubFriinnior UH :AMJhjCMtWHflf DIUw a art#H#rlM QI子框架(Sub Frame)詳細(xì)解說(shuō)(Sub Frame)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，一個(gè) Sub要了解IEC958的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的話，我們有必要要先了解子框架Frame如下圖所示區(qū)分成幾個(gè)部份，我們先一一表列如下：4oUIz-lT SnMO'3 47 327

7、 2S 29 30 31'PreamMeAux D蒯LSBAudio DataMSBv| uCPbitValidityUser DataChannel Status D日:日Parity Bit0-3頭碼(Preamble)用來(lái)表示一個(gè)Sub Frame的開頭，有三種型態(tài)，分別表示該 Sub Frame 為 Channel A、Channel B 或著是一個(gè) Block 的起始 Sub Frame(為 ChannelA)。4-7輔助數(shù)據(jù)(Aux. Data)原始此區(qū)塊的設(shè)計(jì)是用來(lái)傳遞一些使用者自行添加的信息，不過目前比較常見的用途是當(dāng)音訊數(shù)據(jù)超過20Bit取樣時(shí)，這四個(gè) Bit用來(lái)儲(chǔ)存

8、多出的取樣Bit，比如說(shuō)當(dāng)要傳送24Bit取樣的數(shù)據(jù)時(shí)，用來(lái)存放末四個(gè)Bit的音訊數(shù)據(jù)。8-27音頻數(shù)據(jù)(Audio Data)存放實(shí)際的取樣數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度為20Bit，以LSB優(yōu)先的方式傳送，當(dāng)取樣低于20 Bit時(shí)，沒有用到的 LSB Bits要設(shè)定為零，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們要傳送16 Bit的數(shù)據(jù)時(shí)，只會(huì)用到12-27 Bit的位置(LSB在12 Bit)，而8-11 Bit為零。28有效位(Validity Bit)此位設(shè)定了這一個(gè) Sub Frame內(nèi)的數(shù)據(jù)是不是正確，如果設(shè)定為 0，代表此Sub Frame內(nèi)的數(shù)據(jù)是正確可被接收的，反之如果此Bit為1，則代表接收端應(yīng)該忽略此組 Sub F

9、rame。比如說(shuō)CD轉(zhuǎn)盤讀取CD數(shù)據(jù)時(shí)若是有某一個(gè) Sample讀 不到就會(huì)將代表該組 Sample的Sub Frame中的有效位設(shè)為1。29使用者位(User Bit)此位為使用者自行定義的位，每組Sample傳送一位，直到192組Sample傳完后組成成192位的信息，兩聲道各自有一組192位的使用者信息。30信道狀態(tài)位(Channel Status Bit)此位與使用者位一樣，每組Sam pie傳送一位，最后組成兩聲道各自一組192位的信道狀態(tài)信息(Cha nnel Status)。這個(gè)192位信道狀態(tài)信息分為專業(yè)(Professional)與一般家用(Consumer)兩種不同的結(jié)構(gòu)，

10、以第一個(gè)位決定，設(shè)為1的時(shí)后為Professional模式，設(shè)為0的時(shí)后為Consumer模式。31同位檢查位(Parity Bit)同位檢查是用來(lái)判別是否有奇數(shù)個(gè)(Even P arity Check) 。位是發(fā)生錯(cuò)誤，是一種簡(jiǎn)便錯(cuò)誤檢查方法，這邊是使用偶位同位檢查 子框架內(nèi)的頭碼(Preamble)定義 如前文所述，頭碼(Preamble)是用來(lái)表示一個(gè) Sub Frame的開頭，主要有 X、Y、Z三種組態(tài)代表 不同的意義，X代表此時(shí)是傳送 A通道的Sub Frame、Y代表是傳此時(shí)是傳送 B通道、而Z比較特 別，是代表此時(shí)是傳送 A通道，并且是一個(gè) Block的起始Sub Frame,如

11、下圖所示。Preceding «坤t去Q11 1Preamble codeChannel codingE or(see note to 4. It.2')11101D0DOOOilIQIHSub-frame 1 and lhe sldrl of th blockM' or11 I0Q01000011 W1Suthframe 1'W or-YHionnoo500111011Sub-frarTifr 2而在上頭的表格里的數(shù)據(jù)數(shù)值是Sub Frame中其它的數(shù)據(jù)經(jīng)過 BMC編碼之后再加到整個(gè) Sub Frame前頭的數(shù)據(jù)數(shù)值，所以總共是八碼，代表四個(gè)位的時(shí)序。此外比

12、較特別的是除了有X、丫、Z三種組態(tài)之外，上面的表格還列出了另外一組與原本數(shù)據(jù)向位相反的數(shù)值，要使用哪一組數(shù)值是依照 前一組Sub Frame中最尾端的電平而定，當(dāng)前一組Sub Frame為最尾端的電平 0時(shí)用左邊那一列數(shù)值，為1的時(shí)后用右邊那一列，這樣一樣接收端才能正確處理。1 00 0：1 0：-IIIXY1 00硏：0 0 1:1 1 ：0 1 :I- IIPruAQibk PaueriiParity Bit = 0PTambk PartemParily Bit = 1在一個(gè)區(qū)塊(Block)中，Preamble為Z組態(tài)的時(shí)后代表一個(gè)區(qū)塊的起始點(diǎn)，如下圖所示。Preambles岡 Chan

13、nel 找 |丫| Ch臼nngl BCh舸訕 A 岡 Ch釦用I bRI Channel A ¥| Channel BFrame 191Frame 1Sub-franeFrame 0* 崛Start of Channel Status Block信道狀態(tài)(Channel Status) 的結(jié)構(gòu)如前文所述，每組Sub Frame中有一位的信道狀態(tài)位，在一個(gè) Block有192組Frame,可以構(gòu)成192位的信道狀態(tài)結(jié)構(gòu)(Channel Status Structure)，而兩聲道各自有一組192位的使用者信息。這這個(gè)192位的信道狀態(tài)結(jié)構(gòu)主要有兩種不同的結(jié)構(gòu)，由第一個(gè)位來(lái)決定，當(dāng)?shù)谝?/p>

14、個(gè)位為0時(shí)代表一般家用(Consumer)結(jié)構(gòu)，第一個(gè)位為1時(shí)代表專業(yè)用(Professional)結(jié)構(gòu)，分別為下面這兩張結(jié)構(gòu)圖表。一般家用信道狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖 (Co nsumer Cha nnel Status Structure)IgJ 二二：二二三三一 沖丄2丄2丁_一壘5-邑丄丄9磴塑坐垃空工坦坦迫一壘型Q II 1i II 1114 II S 1 C 17PflZ AlJJkjQumiTs1udeCtiJr1 ISftirio? Numfs5 Cfcrk AcrL 口陽(yáng)砂l(fā)ili1>1?專業(yè)用信道狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖 (P rofessional Channel Status Structure)TV白一311121) t .1 U D 1C u 7PRC=： 1 叔，蹲 JEPIptijsiiI13ri5-re l/om1Lfifif EULFriJintHrA JX -st1府丁二 LrneSI1Rfi:=L®氏fri和diMwifice 1newnmRfl-SETfflCA.qtj i 曲申aJ7IKKh101112.IXSISiSL 齊IfA Junj-Ki匚 ch口mi c-csb-islon11ATyrit Df zjv cadeI'lc-fiitLinarr-iFMflS