SPDIF接口規(guī)范詳解

1、S/PDIF接口規(guī)范詳解，S/PDIFSpecificationS/PDIF(Sony/PhilipsDigitalInterfaceFormat)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(DigitalTheatreSystem,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點(diǎn)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IEC60958標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來囊括取代AES/EBUWS/PDIF規(guī)范,而IEC

2、60958定義了三種主要型態(tài)：IEC60958TYPE1Balanced三線式傳輸，使用110Ohm抗的線材以及XLR接頭，使用于專業(yè)場(chǎng)合IEC60958TYPE2Unbalanced一使用5Ohm阻抗的銅軸線以及RCA接頭，使用于一般家用場(chǎng)合IEC60958TYPE2Optical一使用光纖傳輸以及F05光纖接頭，也是使用于一般家用場(chǎng)合事實(shí)上，IEC60958有時(shí)會(huì)簡稱為IEC958：而IEC60958TYPE1即為AES/EBU或著稱為AES3/口，而IEC60958TYPE2即為S/PDIF接口;而雖然在IEC60958TYPE2的接頭規(guī)范里是使用RCAlg著光纖接頭，不過近年來一些使用

3、S/PDIF的專業(yè)器材改用BNCg頭搭配上75Ohm勺同軸線以得到比較好的傳輸質(zhì)量，下表為AES/EBUWS/PDIF的比較表。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(BiphaseMarkCode)，簡稱BMC屬于一種相位調(diào)制(phasemodulation)的編碼方法，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(BitRate)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)

4、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。IEC958通信協(xié)議架構(gòu)S/PDIF與AES/EBUfc要是做為傳遞PCM式的信號(hào)，例如48kHz的DAT以及44.1kHz的CD不過現(xiàn)在也有用來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)(Sample),分為ChannelA與ChannelB兩個(gè)聲道。而每組Sample由一個(gè)子框架(SubFrame)構(gòu)成，也就是一個(gè)Frame里有兩個(gè)SubFrame。SubFrame的數(shù)據(jù)長度為3

5、2Bits,里頭內(nèi)含了頭碼(Preamble)輔助數(shù)據(jù)(Aux.Data)、音頻數(shù)據(jù)(AudioData)、以及四個(gè)位的信息與檢查碼。也就是說，一個(gè)SubFrame為32Bits,也就4Bytes,而一個(gè)Frame為8Bytes,而一個(gè)Block為192x8=1536Bytes,而每個(gè)Block總共可以傳遞192個(gè)雙聲道Sample子框架(SubFrame)詳細(xì)解說要了解IEC958的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的話,我們有必要要先了解子框架(SubFrame)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，一個(gè)SubFrame如下圖所示區(qū)分成幾個(gè)部份，我們先一一表列如下：0-3?頭碼(Preamble)?用來表示一個(gè)SubFrame的開頭， 有三

6、種型態(tài)， 分別表示該SubFrame為ChannelA、ChannelB或著是一個(gè)Block的起始SubFrame(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用來儲(chǔ)存多出的取樣Bit，比如說當(dāng)要傳送24Bit取樣的數(shù)據(jù)時(shí)，用來存放末四個(gè)Bit的音訊數(shù)據(jù)。8-27?音頻數(shù)據(jù)(AudioData)?存放實(shí)際的取樣數(shù)據(jù)，長度為20Bit,以LSB優(yōu)先的方式傳送，當(dāng)取樣低于20Bit時(shí)，沒有用到的LSBBits要設(shè)定為零，舉例來說，當(dāng)我們要傳送16Bit的數(shù)據(jù)時(shí)，只

7、會(huì)用到12-27Bit的位置(LSB在12Bit),而8-11Bit為零。28?有效位(ValidityBit)?此位設(shè)定了這一個(gè)SubFrame內(nèi)的數(shù)據(jù)是不是正確，如果設(shè)定為0,代表此SubFrame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SubFrame。比如說CD轉(zhuǎn)盤t取C陵據(jù)時(shí)若是有某一個(gè)Sample讀不到就會(huì)將代表該組Sample的SubFrame中的有效位設(shè)為1。29?使用者位(UserBit)?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

8、道狀態(tài)位(ChannelStatusBit)?此位與使用者位一樣，每組Sample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(ChannelStatus)。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)， 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Consume模式。31?同位檢查位(ParityBit)?同位檢查是用來判別是否有奇數(shù)個(gè)位是發(fā)生錯(cuò)誤，是一種簡便錯(cuò)誤檢查方法，這邊是使用偶位同位檢查(EvenParityCheck)。子框架內(nèi)的頭碼(Preamble)定義如前文所述，頭碼(Pre

9、amble)是用來表示一個(gè)SubFrame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SubFrameY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SubFrame,如下圖所示。而在上頭的表格里的數(shù)據(jù)數(shù)值是SubFrame中其它的數(shù)據(jù)經(jīng)過BMCI碼之后再加到整個(gè)SubFrame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。此外比較特別的是除了有X、Y、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SubFrame中最尾端的電平而定，當(dāng)前一組SubFrame為最尾端的電

10、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。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。信道狀態(tài)(ChannelStatus)的結(jié)構(gòu)如前文所述，每組SubFrame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)(ChannelStatusStructure),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)位來決定，當(dāng)?shù)谝粋€(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(ConsumerChannelStatusStructure)專業(yè)用信道狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖(ProfessionalChannelStatusStructure)而實(shí)際使用上，上面這兩個(gè)圖表只能當(dāng)做參考使