數(shù)字音頻技術(shù)7章

1、數(shù)字音頻技術(shù)數(shù)字音頻技術(shù)第第7 7章章 數(shù)字音頻文件格式數(shù)字音頻文件格式與接口標(biāo)準(zhǔn)與接口標(biāo)準(zhǔn)第第7章章 數(shù)字音頻文件格式與接口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字音頻文件格式與接口標(biāo)準(zhǔn)7.1 數(shù)字音頻文件格式數(shù)字音頻文件格式7.2 數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)簡介數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)簡介7.2.1 AES/EBU(AES31992)接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)7.2.2 標(biāo)準(zhǔn)型民用接口標(biāo)準(zhǔn)型民用接口(IEC958，類型，類型2)7.2.3 SPDIF-2接口接口7.2.4 多通道音頻數(shù)字接口多通道音頻數(shù)字接口(MADI)7.2.5 其他標(biāo)準(zhǔn)接口其他標(biāo)準(zhǔn)接口7.3 小結(jié)小結(jié)7.4 習(xí)題習(xí)題7.1 數(shù)字音頻文件格式數(shù)字音頻文件格式是直接記錄了原始真實(shí)是

2、直接記錄了原始真實(shí)聲音信息的數(shù)據(jù)文件聲音信息的數(shù)據(jù)文件數(shù)字?jǐn)?shù)字音頻音頻文件文件的格的格式式波形音波形音頻文件頻文件MlDI文件文件壓縮格式壓縮格式非壓縮格式非壓縮格式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文件文件是一種樂器演奏指令序列，是一種樂器演奏指令序列，相當(dāng)于樂譜因此又稱之為相當(dāng)于樂譜因此又稱之為非波形音頻文件。非波形音頻文件。 1. Wave文件文件*wav Wave格式是格式是Microsoft和和IBM公司開發(fā)的一種波形公司開發(fā)的一種波形(Wave)音頻文件格式，符合音頻文件格式，符合RI

3、FF(Resource Interchange File Format)文件規(guī)范，文件規(guī)范，被被Windows平平臺(tái)及其應(yīng)用程序所廣泛支持臺(tái)及其應(yīng)用程序所廣泛支持。 Wave文件所存儲(chǔ)的音頻數(shù)據(jù)是對聲音模擬波形進(jìn)行采文件所存儲(chǔ)的音頻數(shù)據(jù)是對聲音模擬波形進(jìn)行采樣所得的樣所得的PCM樣值數(shù)據(jù)，也稱為波形文件。樣值數(shù)據(jù)，也稱為波形文件。 Wave文件的大小文件的大小=采樣頻率采樣頻率(Hz)量化比特?cái)?shù)量化比特?cái)?shù)(bit)(聲道數(shù)聲道數(shù)8)錄音時(shí)間錄音時(shí)間(s)。 例如，用例如，用44.1kHz的采樣頻率對聲波進(jìn)行采樣，每個(gè)采的采樣頻率對聲波進(jìn)行采樣，每個(gè)采樣點(diǎn)的量化比特?cái)?shù)選用樣點(diǎn)的量化比特?cái)?shù)選用16

4、bit，則，則錄制錄制1s的立體聲節(jié)目的立體聲節(jié)目,其其*wav文件的大小為文件的大小為441001628B=176400B。 可見，可見，*wav文件所需的存儲(chǔ)容量相當(dāng)可觀。文件所需的存儲(chǔ)容量相當(dāng)可觀。 Wave文件文件*.wav如果對聲音質(zhì)量要求不高，則可通過降低采樣頻率，如果對聲音質(zhì)量要求不高，則可通過降低采樣頻率，采用較少的量化比特?cái)?shù)或利用單聲道來錄制采用較少的量化比特?cái)?shù)或利用單聲道來錄制*.wav文件。此時(shí)的文件。此時(shí)的*wav文件大小可以成倍地減小文件大小可以成倍地減小。實(shí)踐表明，用實(shí)踐表明，用22.05 kHz采樣頻率和采樣頻率和8 bit的量化精的量化精度，可取得較好的音質(zhì)，其

5、效果可以達(dá)到相當(dāng)于調(diào)度，可取得較好的音質(zhì)，其效果可以達(dá)到相當(dāng)于調(diào)幅幅(AM)廣播的音質(zhì)。廣播的音質(zhì)。Wave文件格式支持文件格式支持CCITT A律和律和律、律、ADPCM等等壓縮算法，是壓縮算法，是PC機(jī)上機(jī)上最為流行的音頻文件格式最為流行的音頻文件格式。Windows的的convert工具也可以將工具也可以將PCM音頻文件音頻文件轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成*wav文件。微軟文件。微軟Sound System軟件軟件Sound Finder可以將可以將*aif和和*voc文件轉(zhuǎn)換成文件轉(zhuǎn)換成*.wav文件。文件。 2Voice文件文件*.voc Voice文件是文件是Creative Labs(創(chuàng)新公司創(chuàng)

6、新公司)開發(fā)的一種開發(fā)的一種波形音頻文件格式。在波形音頻文件格式。在DOS程序和游戲中常遇到這程序和游戲中常遇到這種文件，種文件，多用于保存多用于保存Creative Sound Blaster(創(chuàng)新創(chuàng)新聲霸聲霸)系列系列聲卡所采集的聲音數(shù)據(jù)聲卡所采集的聲音數(shù)據(jù)，被，被Windows平平臺(tái)和臺(tái)和DOS平臺(tái)所支持，支持平臺(tái)所支持，支持CCITT A律和律和u律等壓律等壓縮算法?？s算法。 3音頻交換文件音頻交換文件*.aif*.aiff AiFF(Audio Interchange File Format)是蘋果計(jì)算是蘋果計(jì)算機(jī)公司開發(fā)的一種音頻交換文件格式，被機(jī)公司開發(fā)的一種音頻交換文件格式，被

7、Macintosh平臺(tái)及其應(yīng)用程序、平臺(tái)及其應(yīng)用程序、Netscape Navigator瀏覽器中的瀏覽器中的LiveAudio、SGI工作站以及工作站以及其他其他專業(yè)音頻軟件包支持專業(yè)音頻軟件包支持。 4Audio文件文件*.au Audio文件是文件是SUN Microsvsterns公司和公司和NeXT Computer公司推出的一種聲音文件存儲(chǔ)格式公司推出的一種聲音文件存儲(chǔ)格式(8位位u律編碼或者律編碼或者16位線性位線性PCM編碼編碼)，是，是Internet中常用中常用的多媒體聲音文件格式，的多媒體聲音文件格式， 5. MPEG音頻文件音頻文件MP1MP2MP3MP4AAC MPE

8、G(Moving Picture Experts Group)音頻文件音頻文件格式指的是格式指的是MPEG標(biāo)準(zhǔn)中的音頻部分，即標(biāo)準(zhǔn)中的音頻部分，即MPEG音頻音頻層層(MPEG Audio Layer)。MPEG音頻文件的壓縮是一種音頻文件的壓縮是一種有損壓縮有損壓縮，根據(jù)壓縮，根據(jù)壓縮質(zhì)量和編碼復(fù)雜程度的不同可分質(zhì)量和編碼復(fù)雜程度的不同可分3層層(MPEG Audio Layer 123)，分別對應(yīng)，分別對應(yīng)MP1、MP2和和MP3這這3種種聲音文件。聲音文件。MPEG音頻文件一音頻文件一MP1MP2MP3MP4AAC續(xù)續(xù) MPEG音頻編碼具有很高的壓縮率音頻編碼具有很高的壓縮率。 MP1和

9、和MP2的壓縮率分別為的壓縮率分別為4：1和和6：18：1 MP3的壓縮率則高達(dá)的壓縮率則高達(dá)10：112：1，即，即1minCD音質(zhì)的音音質(zhì)的音樂，未經(jīng)壓縮需要樂，未經(jīng)壓縮需要10MB存儲(chǔ)空間，而經(jīng)過存儲(chǔ)空間，而經(jīng)過MP3壓縮編碼后壓縮編碼后只有只有1MB左右，其音質(zhì)基本保持不失真，因此，左右，其音質(zhì)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采用的是美國電報(bào)電話公司采用的是美國電報(bào)電話公司(ATT)開發(fā)的以開發(fā)的以“感知編感知編碼碼”為關(guān)鍵技術(shù)的音樂玉縮技術(shù)，由美國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司為關(guān)鍵技術(shù)的音樂玉縮技術(shù)，由美國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司(GMO)及及RIAA聯(lián)合

10、公布的一種新的音樂格式。聯(lián)合公布的一種新的音樂格式。MP4在文件在文件中采用保護(hù)版權(quán)的編碼技術(shù)，只有特定用戶才可以播放，中采用保護(hù)版權(quán)的編碼技術(shù)，只有特定用戶才可以播放，有效地保證了音樂版權(quán)的合法性。另外有效地保證了音樂版權(quán)的合法性。另外MP4的壓縮比達(dá)到的壓縮比達(dá)到了了15：1，體積比，體積比MP3更小，但音質(zhì)并沒有下降。更小，但音質(zhì)并沒有下降。 AAC是由是由Fraunhofer S-A、Dolby(杜比杜比)和和AT&T共同開共同開發(fā)的音頻格式。是發(fā)的音頻格式。是MPEG-2規(guī)范的一部分。它同時(shí)支持多規(guī)范的一部分。它同時(shí)支持多達(dá)達(dá)48千音軌、千音軌、15個(gè)低頻音軌、更多種采樣頻率

11、和數(shù)碼率、個(gè)低頻音軌、更多種采樣頻率和數(shù)碼率、多種語言的兼容能力、更高的解碼效率。多種語言的兼容能力、更高的解碼效率。 6RealAudio文件文件*.ra*.rm Real Audio文件是文件是Real Networks公司開發(fā)的一種流式音公司開發(fā)的一種流式音頻頻(Streaming Audio)文件格式，文件格式，最大的特點(diǎn)就是可以實(shí)最大的特點(diǎn)就是可以實(shí)時(shí)傳輸音頻信息，尤其是在網(wǎng)絡(luò)速度較慢的情況下，仍然時(shí)傳輸音頻信息，尤其是在網(wǎng)絡(luò)速度較慢的情況下，仍然可以較為流暢地傳送數(shù)據(jù)可以較為流暢地傳送數(shù)據(jù)，因此，因此Real Audio主要主要適用于網(wǎng)適用于網(wǎng)絡(luò)上的在線播放絡(luò)上的在線播放。 現(xiàn)在的

12、現(xiàn)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，這些文件的共向性在于等，這些文件的共向性在于隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的不同而改變聲音的質(zhì)量的不同而改變聲音的質(zhì)量，在保證大多數(shù)人聽到流暢聲音在保證大多數(shù)人聽到流暢聲音的前提下，令帶寬較寬的聽眾獲得較好的音質(zhì)。的前提下，令帶寬較寬的聽眾獲得較好的音質(zhì)。 對于對于14.4kbits的網(wǎng)絡(luò)連接，可獲得調(diào)幅的網(wǎng)絡(luò)連接，可獲得調(diào)幅(AM)廣播的音質(zhì)；廣播的音質(zhì)； 對于對于28.8kbits的連接，可以達(dá)到廣播級的聲音質(zhì)量的連接，可以達(dá)到廣播級的聲音質(zhì)量; 如果擁有如果擁有ISDN或更快的

13、線路連接，則可獲得或更快的線路連接，則可獲得CD音質(zhì)的聲音質(zhì)的聲音。音。 7WMA文件文件*.wmaWMA(Windows Media Audio)格式是格式是Microsoft公司針對公司針對Real Networks公司開發(fā)的新一代網(wǎng)上流公司開發(fā)的新一代網(wǎng)上流式音頻文件格式。其特點(diǎn)是同時(shí)兼顧了保真度和網(wǎng)式音頻文件格式。其特點(diǎn)是同時(shí)兼顧了保真度和網(wǎng)絡(luò)傳輸需求，所以具有一定的先進(jìn)性。絡(luò)傳輸需求，所以具有一定的先進(jìn)性。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）采用）采用WMA格式壓縮的音頻文件比格式壓縮的音頻文件比MP3文件要小文件要小得多，并且得多，并且音質(zhì)要強(qiáng)音質(zhì)要強(qiáng)于于MF3格式，更遠(yuǎn)勝于格式，更遠(yuǎn)勝于RA格格式式

14、;2）壓縮比壓縮比一般可以達(dá)到一般可以達(dá)到18：1左右。同一格式，左右。同一格式，音質(zhì)好的可與音質(zhì)好的可與CD媲美，壓縮率較高的可用于網(wǎng)絡(luò)媲美，壓縮率較高的可用于網(wǎng)絡(luò)廣播。廣播。WMA文件文件*.wma 續(xù)續(xù)3）WMA的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)容提供商的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)容提供商可以通過數(shù)字可以通過數(shù)字版權(quán)管理版權(quán)管理(Digital Rights Management)方案方案如如Windows Media Rights Manager 7加入防復(fù)制保加入防復(fù)制保護(hù)護(hù)，這種內(nèi)置了版權(quán)保護(hù)技術(shù)可以限制播放時(shí)間、，這種內(nèi)置了版權(quán)保護(hù)技術(shù)可以限制播放時(shí)間、播放次數(shù)甚至播放的機(jī)器等等，可有力地防止盜版。播放次數(shù)甚

15、至播放的機(jī)器等等，可有力地防止盜版。4）在操作系統(tǒng)）在操作系統(tǒng)Windows XP中，中，WMA是默認(rèn)的音是默認(rèn)的音頻編碼格式。可以使用頻編碼格式?？梢允褂肳indows Media Player或或WinAMP進(jìn)行播放。進(jìn)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光盤轉(zhuǎn)換為光盤轉(zhuǎn)換為WMA聲音格式聲音格式的的功能，功能，WMA這種格式這種格式在錄制時(shí)可以對音質(zhì)進(jìn)行調(diào)在錄制時(shí)可以對音質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。節(jié)。 8MIDI文件文件*.mid MIDI是樂器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂電子合成器的統(tǒng)一國際是樂器數(shù)字接口，是數(shù)字音樂電子合成器的統(tǒng)一國際標(biāo)準(zhǔn)，它標(biāo)準(zhǔn)，它

16、定義了定義了計(jì)算機(jī)音樂程序、電子合成器和其他電子設(shè)備計(jì)算機(jī)音樂程序、電子合成器和其他電子設(shè)備之間之間交換信息與控制信號的方式交換信息與控制信號的方式，還，還規(guī)定了規(guī)定了不同廠家的電子樂不同廠家的電子樂器與計(jì)算機(jī)連接的電纜和硬件及設(shè)備間器與計(jì)算機(jī)連接的電纜和硬件及設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議，可用，可用于不同樂器創(chuàng)建的數(shù)字聲音，可模擬大提琴、小提琴、鋼琴等于不同樂器創(chuàng)建的數(shù)字聲音，可模擬大提琴、小提琴、鋼琴等常見樂器常見樂器. MIDI文件存儲(chǔ)文件存儲(chǔ)MIDI消息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，文件中包含多達(dá)消息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，文件中包含多達(dá)16個(gè)通道的樂器定義以及每個(gè)通道的演奏音符信息：鍵、通道號、個(gè)通

17、道的樂器定義以及每個(gè)通道的演奏音符信息：鍵、通道號、音長、音量和力度音長、音量和力度(擊鍵時(shí)，鍵達(dá)到最低位置的速度擊鍵時(shí)，鍵達(dá)到最低位置的速度)。所以，。所以，MIDI文件記錄的不是樂曲本身，而是一些描述樂曲演奏過程文件記錄的不是樂曲本身，而是一些描述樂曲演奏過程中的指令中的指令。 計(jì)算機(jī)將這些指令發(fā)送給聲卡，聲卡按照指令將聲音合成出來，計(jì)算機(jī)將這些指令發(fā)送給聲卡，聲卡按照指令將聲音合成出來，MIDI聲音在聲音在重放時(shí)重放時(shí)可以有不同可以有不同的效果的效果，這，這取決于音樂合成器取決于音樂合成器的質(zhì)量。的質(zhì)量。 由于由于MIDI文件記錄的是一系列指令而不是數(shù)字化后的波形數(shù)文件記錄的是一系列指令

18、而不是數(shù)字化后的波形數(shù)據(jù)，因此它據(jù)，因此它占用存儲(chǔ)空間比占用存儲(chǔ)空間比Wave文件要小很多文件要小很多。7.2 數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)簡介數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)簡介 模擬音頻設(shè)備模擬音頻設(shè)備在進(jìn)行在進(jìn)行連接時(shí)連接時(shí)要注意設(shè)備之間的電平匹配、要注意設(shè)備之間的電平匹配、阻抗匹配以及連接方式的一致性阻抗匹配以及連接方式的一致性(指平衡與不平衡的一致指平衡與不平衡的一致性性)，即使產(chǎn)生一些偏差也不會(huì)造成信號很大的失真，因，即使產(chǎn)生一些偏差也不會(huì)造成信號很大的失真，因此在模擬設(shè)備中此在模擬設(shè)備中不特意提及設(shè)備之間的接口不特意提及設(shè)備之間的接口. 但在但在數(shù)字音頻設(shè)備的互連系統(tǒng)中數(shù)字音頻設(shè)備的互連系統(tǒng)中，接口模式至關(guān)

19、重要。其，接口模式至關(guān)重要。其原因在于數(shù)字化設(shè)備在進(jìn)行原因在于數(shù)字化設(shè)備在進(jìn)行A/D、D/A變換以及數(shù)字信號變換以及數(shù)字信號處理時(shí)所使用的采樣頻率及量化比特?cái)?shù)彼此存在差異，因處理時(shí)所使用的采樣頻率及量化比特?cái)?shù)彼此存在差異，因此此要求互連設(shè)備的采樣頻率及量化比特?cái)?shù)應(yīng)保持一致，要求互連設(shè)備的采樣頻率及量化比特?cái)?shù)應(yīng)保持一致，否否則對傳輸?shù)男盘枌a(chǎn)生損傷乃至不能工作。則對傳輸?shù)男盘枌a(chǎn)生損傷乃至不能工作。 為了實(shí)現(xiàn)不同格式的數(shù)字音頻設(shè)備之間的相互連接，故而為了實(shí)現(xiàn)不同格式的數(shù)字音頻設(shè)備之間的相互連接，故而制定出大家共同遵守的、統(tǒng)一的數(shù)字信號輸入輸出格式制定出大家共同遵守的、統(tǒng)一的數(shù)字信號輸入輸出格式對

20、接，即數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)。對接，即數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)。 目前在數(shù)字音頻應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)有很多，目前在數(shù)字音頻應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)有很多，下面對一些主要的接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡單的介紹。下面對一些主要的接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡單的介紹。7.2.1 AES/EBU(AES3-1992)接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn) AESEBU接口標(biāo)準(zhǔn)是由接口標(biāo)準(zhǔn)是由Audio Engineering SocietyEuropean Broadcast Union(美國音頻工程美國音頻工程協(xié)會(huì)歐洲廣播聯(lián)盟協(xié)會(huì)歐洲廣播聯(lián)盟)制定的制定的一種專業(yè)的數(shù)字音頻接口一種專業(yè)的數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于大量的民用產(chǎn)品和專業(yè)的數(shù)字

21、音廣泛應(yīng)用于大量的民用產(chǎn)品和專業(yè)的數(shù)字音頻設(shè)備頻設(shè)備，如，如CD機(jī)、機(jī)、DAT、MD機(jī)、頂級采樣器、大型機(jī)、頂級采樣器、大型數(shù)字調(diào)音臺(tái)、專業(yè)數(shù)字音頻工作站等。數(shù)字調(diào)音臺(tái)、專業(yè)數(shù)字音頻工作站等。 AES/EBU接口標(biāo)準(zhǔn)與接口標(biāo)準(zhǔn)與AES3-1992、國際電工委員會(huì)、國際電工委員會(huì)(International Electrotechnical圖圖7-1 平衡式接口平衡式接口Commission)的的IEC958(類型類型1)、CCIR Rec.647和和EBU Tech 3250E基本一致，基本一致，它可以通過一個(gè)平衡式接它可以通過一個(gè)平衡式接口來串行傳送被復(fù)用的雙通道數(shù)字音頻信號口來串行傳送被復(fù)

22、用的雙通道數(shù)字音頻信號，采用的，采用的平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器與用于平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器與用于RS422數(shù)字傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)類數(shù)字傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)類似，其輸出電平為似，其輸出電平為27V，如圖，如圖7-1所示。所示。AES/EBU(AES3-1992)接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)-1AES/EBU接口采用的接口采用的傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是是同軸電纜或雙絞線同軸電纜或雙絞線。專業(yè)的接口允許專業(yè)的接口允許電纜的長度為電纜的長度為100300m。在不加均衡的情況下，這種接口允許的傳輸距離可以在不加均衡的情況下，這種接口允許的傳輸距離可以達(dá)到達(dá)到100m；如果加均衡，則可以傳輸?shù)酶h(yuǎn)。如果加均衡，則可以傳輸?shù)酶h(yuǎn)。圖圖7-1 平衡式接口

23、平衡式接口AES/EBU(AES3-1992)接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)-通道編碼通道編碼 AESEBU接口的通道編碼采用雙相標(biāo)志碼接口的通道編碼采用雙相標(biāo)志碼，其波形如，其波形如圖圖7-2所示。它所示。它是一種二進(jìn)制頻率調(diào)制通道碼是一種二進(jìn)制頻率調(diào)制通道碼。無論碼元。無論碼元為為“1”或或“0”，在每個(gè)數(shù)據(jù)比特周期的開始都有一個(gè)電，在每個(gè)數(shù)據(jù)比特周期的開始都有一個(gè)電平跳變。而且每個(gè)碼元平跳變。而且每個(gè)碼元“1”的中間有一個(gè)跳變，為的中間有一個(gè)跳變，為歸零歸零碼碼；對于碼元；對于碼元“0”，在整個(gè)比特周期之內(nèi)保持電平不變。，在整個(gè)比特周期之內(nèi)保持電平不變。 雙相標(biāo)志碼編碼的數(shù)據(jù)流中雙相標(biāo)志碼編碼的數(shù)據(jù)流

24、中不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的“1”或或“0”。選種編碼方式保證了選種編碼方式保證了數(shù)據(jù)能夠自鎖定，帶寬有限、無直數(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。流成分和無極性相關(guān)性。圖圖7-2 雙相標(biāo)志碼雙相標(biāo)志碼AES/EBU(AES31992)接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)-幀格式幀格式 音頻幀格式如下圖。在音頻幀格式如下圖。在一個(gè)采樣周期內(nèi)傳輸一幀一個(gè)采樣周期內(nèi)傳輸一幀。每一每一幀由兩個(gè)子幀構(gòu)成幀由兩個(gè)子幀構(gòu)成，每一子幀包含一個(gè)通道的音頻樣值每一子幀包含一個(gè)通道的音頻樣值. 一個(gè)一個(gè)音頻樣值音頻樣值是一個(gè)經(jīng)采樣、量化，并以是一個(gè)經(jīng)采樣、量化，并以2的補(bǔ)碼方式表的補(bǔ)碼方式表示的數(shù)字音頻信號。對于立

25、體聲傳輸，子幀示的數(shù)字音頻信號。對于立體聲傳輸，子幀1包含的是左包含的是左聲道的音頻樣值，而子幀聲道的音頻樣值，而子幀2則包含右聲道的音頻樣值。則包含右聲道的音頻樣值。192幀復(fù)用在一起形成一個(gè)音頻塊，構(gòu)成幀復(fù)用在一起形成一個(gè)音頻塊，構(gòu)成AES數(shù)字音頻流數(shù)字音頻流.圖圖7-3 AESEBU的音頻的音頻幀格式幀格式AESEBU的模式與連接媒質(zhì)的模式與連接媒質(zhì) AESEBU提供提供“專業(yè)專業(yè)”和和“消費(fèi)消費(fèi)”兩種模式兩種模式。它們。它們兩者最大的兩者最大的不同在于通道狀態(tài)位格式的提供不同在于通道狀態(tài)位格式的提供上。上。專業(yè)模式專業(yè)模式的狀態(tài)位格式里包括數(shù)字通道的源和目的地的狀態(tài)位格式里包括數(shù)字通道

26、的源和目的地址、日期時(shí)間碼、采樣點(diǎn)數(shù)、字節(jié)長度和其他信息。址、日期時(shí)間碼、采樣點(diǎn)數(shù)、字節(jié)長度和其他信息。消費(fèi)模式消費(fèi)模式包括的內(nèi)容較少，但包含了復(fù)制保護(hù)信息。包括的內(nèi)容較少，但包含了復(fù)制保護(hù)信息。AESEBU的的普通物理連接媒質(zhì)普通物理連接媒質(zhì)有：有：1)平衡或差分連接平衡或差分連接，使用，使用XLR(卡依卡依)連接器的三芯話筒連接器的三芯話筒屏蔽電纜，阻抗為屏蔽電纜，阻抗為110，電平范圍為，電平范圍為0.2V5VP-P，抖動(dòng)為抖動(dòng)為20ns。2)單端非平衡連接單端非平衡連接，使用，使用RCA插頭的音頻同軸電纜。插頭的音頻同軸電纜。3)光學(xué)連接光學(xué)連接，使用光纖連接器。，使用光纖連接器。 標(biāo)

27、準(zhǔn)型民用接口標(biāo)準(zhǔn)型民用接口(IEC958，類型，類型2)實(shí)際上與實(shí)際上與SPDIF(SonyPhilips Digital Interface Format)一樣，與專業(yè)的一樣，與專業(yè)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為采用特性阻抗為75 的同軸電纜的同軸電纜來進(jìn)行不平衡的電氣連接來進(jìn)行不平衡的電氣連接。 該接口常該接口常用于準(zhǔn)專業(yè)級或民用級用于準(zhǔn)專業(yè)級或民用級數(shù)字音頻設(shè)備的技術(shù)規(guī)格中數(shù)字音頻設(shè)備的技術(shù)規(guī)格中,如如CD播放機(jī)和播放機(jī)和DAT機(jī)。通常其端口采用的是機(jī)。通常其端口采用的是RCA型型唱機(jī)接口唱機(jī)接口. 盡管有些盡管有些Hi-Fi設(shè)備也設(shè)備也采用光纜采用

28、光纜來傳送同樣的信號，實(shí)用中通來傳送同樣的信號，實(shí)用中通常使用常使用格式轉(zhuǎn)換器格式轉(zhuǎn)換器來來將民用格式的信號轉(zhuǎn)換為專業(yè)格式將民用格式的信號轉(zhuǎn)換為專業(yè)格式的信的信號，或反過來進(jìn)行，并可在號，或反過來進(jìn)行，并可在電氣和光格式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換電氣和光格式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 當(dāng)當(dāng)IEC對雙通道數(shù)字音頻接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，存在兩個(gè)要求：對雙通道數(shù)字音頻接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，存在兩個(gè)要求： 1)“為民用級產(chǎn)品使用為民用級產(chǎn)品使用”，2)用于用于“廣播或類似目的廣播或類似目的”。 單獨(dú)的單獨(dú)的IEC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(IEC958)在民用和專業(yè)應(yīng)用之間只是做了微小在民用和專業(yè)應(yīng)用之間只是做了微小的改變。偶然情況下，這將導(dǎo)致設(shè)備的互連發(fā)

29、生問題比如的改變。偶然情況下，這將導(dǎo)致設(shè)備的互連發(fā)生問題比如民用數(shù)據(jù)格式傳送到了專業(yè)電氣接口。民用數(shù)據(jù)格式傳送到了專業(yè)電氣接口。 IEC958目前正在修訂中目前正在修訂中。 7.2.2 標(biāo)準(zhǔn)型民用接口標(biāo)準(zhǔn)型民用接口(IEC958，類型，類型2) 民用接口的民用接口的子幀數(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(shí)現(xiàn)卻幾乎完全不同。道狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)卻幾乎完全不同。 民用接口通道狀態(tài)的第二個(gè)字節(jié)已經(jīng)留給了民用接口通道狀態(tài)的第二個(gè)字節(jié)已經(jīng)留給了“種類碼種類碼”的指示，的指示，它們被設(shè)定成表示民用應(yīng)用的種類。它們被設(shè)定成表示民用應(yīng)用的種類。 目前定義的種類

30、碼有：一般種類為目前定義的種類碼有：一般種類為(00000000)，CD為為(10000000)，而，而DAT為為(11000000)。 一旦種類碼確定下來，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。 例如在使用例如在使用CD時(shí)，來自時(shí)，來自CD的的“Q”通道子碼的通道子碼的4個(gè)控制比特被個(gè)控制比特被輸入到通道狀態(tài)塊輸入到通道狀態(tài)塊(比特比特14)的頭的頭4個(gè)控制比特中。在民用接口個(gè)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)設(shè)備中，它按照串行復(fù)制管理系統(tǒng)(Seria

31、l Copy Management System，SCMS)的規(guī)定也被用來進(jìn)行復(fù)制保護(hù)。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，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，比如音軌號和提示點(diǎn)數(shù)據(jù)。比如音軌號和提示點(diǎn)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行在進(jìn)行CD和和DAT的復(fù)制時(shí)要用到它的復(fù)制時(shí)要用到它們，以便確保音軌起始們，以便確保音軌起始ID的標(biāo)志能夠與音頻數(shù)據(jù)一起被復(fù)制下的標(biāo)志能夠與音頻數(shù)據(jù)一起被復(fù)制下來，而這樣的數(shù)據(jù)信息通常來，而這樣的數(shù)據(jù)信息通常AESEBU接口是不傳遞的。接口是不傳遞的。標(biāo)準(zhǔn)型民用接口標(biāo)準(zhǔn)型民用接口(IEC958，類型，類型2)7.2

32、.3 SPDIF-2接口接口 最常見的廠家指定專用接口是最常見的廠家指定專用接口是Sony和和Philips的的SPDIF-2，它被，它被設(shè)計(jì)為用每根電纜來傳送最高量化精度為設(shè)計(jì)為用每根電纜來傳送最高量化精度為20bit的一個(gè)通道的數(shù)的一個(gè)通道的數(shù)字音頻信息字音頻信息(盡管大多數(shù)的設(shè)備僅采用盡管大多數(shù)的設(shè)備僅采用16bit)。 在大多數(shù)雙通道設(shè)備中，接口是在大多數(shù)雙通道設(shè)備中，接口是不平衡式不平衡式的，并的，并采用采用75同軸同軸電纜和電纜和75的的BNC型接口端子，每個(gè)通道一個(gè)。電平為型接口端子，每個(gè)通道一個(gè)。電平為TTL兼兼容電平容電平(05V)。 與音頻通道接口端子相匹配的還有與音頻通道

33、接口端子相匹配的還有單獨(dú)一個(gè)用來傳送字時(shí)鐘信單獨(dú)一個(gè)用來傳送字時(shí)鐘信號的接口端子號的接口端子，字時(shí)鐘是一種采樣頻率的方波信號，它用來同，字時(shí)鐘是一種采樣頻率的方波信號，它用來同步接收器的采樣時(shí)鐘。步接收器的采樣時(shí)鐘。 也有符合也有符合RS422標(biāo)準(zhǔn)的多通道電氣接口，這種接口標(biāo)準(zhǔn)的多通道電氣接口，這種接口采用采用D型多型多通路接口端子通路接口端子，像以前一樣，仍，像以前一樣，仍要用單獨(dú)一個(gè)要用單獨(dú)一個(gè)BNC接口端子來接口端子來傳送字時(shí)鐘。傳送字時(shí)鐘。 在每個(gè)音頻采樣周期內(nèi)，由每個(gè)接口傳送的數(shù)據(jù)相當(dāng)于在每個(gè)音頻采樣周期內(nèi)，由每個(gè)接口傳送的數(shù)據(jù)相當(dāng)于32bit，盡管只有字的最初盡管只有字的最初29b

34、it被認(rèn)為是有效的，最后的被認(rèn)為是有效的，最后的3bit元周期被元周期被合成相當(dāng)平時(shí)維持時(shí)間合成相當(dāng)平時(shí)維持時(shí)間1.5倍的兩個(gè)元，以便于它能夠起到同步倍的兩個(gè)元，以便于它能夠起到同步型的作用。型的作用。SPDIF-2接口接口 音頻數(shù)據(jù)的音頻數(shù)據(jù)的傳送順序傳送順序是先傳最高有效位是先傳最高有效位(MSB)，接下去是，接下去是9個(gè)控制或用戶比特。個(gè)控制或用戶比特。當(dāng)采樣頻率為當(dāng)采樣頻率為48kHz時(shí)，數(shù)據(jù)率為時(shí)，數(shù)據(jù)率為1.53Mbits；當(dāng)采樣頻率為當(dāng)采樣頻率為44.1kHz時(shí)，數(shù)據(jù)率為時(shí)，數(shù)據(jù)率為1.2Mbits。 SPDIF-2接口接口主要被應(yīng)用于：主要被應(yīng)用于： 1)由由Sony專業(yè)數(shù)字音

35、頻設(shè)備向外傳送音頻數(shù)據(jù)上，專業(yè)數(shù)字音頻設(shè)備向外傳送音頻數(shù)據(jù)上，尤其是尤其是在在PCM-1610和和1630CD母板母板PCM轉(zhuǎn)換器上。轉(zhuǎn)換器上。 2)有時(shí)在那些要有時(shí)在那些要與與Sony設(shè)備進(jìn)行連接的其他專業(yè)音頻設(shè)備設(shè)備進(jìn)行連接的其他專業(yè)音頻設(shè)備上上。 隨著時(shí)間的推移，大量的隨著時(shí)間的推移，大量的其他廠家專用接口也隨之出現(xiàn)其他廠家專用接口也隨之出現(xiàn)，尤其是在那些低成本的數(shù)字音頻設(shè)備上大多采用這些接口，尤其是在那些低成本的數(shù)字音頻設(shè)備上大多采用這些接口，這其中有這其中有YAMAHA和和TASCAM。 現(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)備與使用現(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

36、使用標(biāo)準(zhǔn)接口的其他設(shè)備簡單互連起來。標(biāo)準(zhǔn)接口的其他設(shè)備簡單互連起來。 7.2.4 多通道音頻數(shù)字接口多通道音頻數(shù)字接口(MADI)多通道音頻數(shù)字接口多通道音頻數(shù)字接口(Multi-channel Audio Digital Interface，MADI)是以雙通道是以雙通道AESEBU接口標(biāo)準(zhǔn)為接口標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的多通道數(shù)字音頻設(shè)備間的互連標(biāo)準(zhǔn)?；A(chǔ)的多通道數(shù)字音頻設(shè)備間的互連標(biāo)準(zhǔn)。它可以通它可以通過過一條一條75的同軸電纜或光纖的同軸電纜或光纖來串行傳輸來串行傳輸56個(gè)通道的個(gè)通道的線性量化音頻數(shù)據(jù)，以便每個(gè)通道的一個(gè)樣值能夠在線性量化音頻數(shù)據(jù)，以便每個(gè)通道的一個(gè)樣值能夠在一個(gè)音頻采樣周期內(nèi)傳送

37、出去。一個(gè)音頻采樣周期內(nèi)傳送出去。指定指定采用采用75視頻同軸視頻同軸電纜電纜和和BNC接口連接件，發(fā)射接口連接件，發(fā)射機(jī)的輸出電壓峰機(jī)的輸出電壓峰-峰值應(yīng)為峰值應(yīng)為0.3v0.6V，最長的同軸電，最長的同軸電纜長度不超過纜長度不超過50m。作為另外一種互連方法，可以用作為另外一種互連方法，可以用光纜光纜，它，它可以傳送更可以傳送更遠(yuǎn)的距離。遠(yuǎn)的距離。例如，光纖分布式數(shù)據(jù)接口例如，光纖分布式數(shù)據(jù)接口(Fiber Distributed Data Interface，F(xiàn)DDI)可以用于長達(dá)可以用于長達(dá)2km的連接，的連接，也可以采用同步光纖網(wǎng)絡(luò)也可以采用同步光纖網(wǎng)絡(luò)(Synchronous Op

38、tical Network，SONET)。多通道音頻數(shù)字接口多通道音頻數(shù)字接口(MADI)音頻采樣的量化比特?cái)?shù)可以為音頻采樣的量化比特?cái)?shù)可以為24比特。另外，比特。另外，AESEBU接口標(biāo)準(zhǔn)中的音頻樣值有效位接口標(biāo)準(zhǔn)中的音頻樣值有效位(V)、用戶數(shù)據(jù)位、用戶數(shù)據(jù)位(u)、通道狀態(tài)位、通道狀態(tài)位(C)和奇偶校驗(yàn)位和奇偶校驗(yàn)位(P)也全部傳送。也全部傳送。采用這種互連方法，可以對原始的音頻信號只進(jìn)行一采用這種互連方法，可以對原始的音頻信號只進(jìn)行一次次AD變換，然后就可以在數(shù)字域內(nèi)依次通過錄音調(diào)變換，然后就可以在數(shù)字域內(nèi)依次通過錄音調(diào)音臺(tái)，對多通道錄音機(jī)和縮混錄音機(jī)進(jìn)行所有處理了音臺(tái)，對多通道錄音機(jī)

39、和縮混錄音機(jī)進(jìn)行所有處理了.雖然利用雖然利用AES3標(biāo)準(zhǔn)也可以在調(diào)音臺(tái)和多通道錄音機(jī)間標(biāo)準(zhǔn)也可以在調(diào)音臺(tái)和多通道錄音機(jī)間進(jìn)行互連，但每兩個(gè)音頻通道需要兩根電纜進(jìn)行互連，但每兩個(gè)音頻通道需要兩根電纜(用于信號用于信號送出和返回送出和返回)，而用，而用MADI進(jìn)行互連只要求用兩根音頻進(jìn)行互連只要求用兩根音頻電纜電纜(再加一個(gè)主同步信號再加一個(gè)主同步信號)就可以傳送就可以傳送56個(gè)音頻通道。個(gè)音頻通道。MADI協(xié)議在文件協(xié)議在文件AES10-1991和和ANSI S4.43-1991標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了說明。準(zhǔn)中進(jìn)行了說明。多通道音頻數(shù)字接口多通道音頻數(shù)字接口(MADI)典型的典型的MADI配置如圖配置如

40、圖7-4所示。所示。為了減小帶寬，為了減小帶寬，MADI的設(shè)計(jì)者并沒有采用雙相標(biāo)志編的設(shè)計(jì)者并沒有采用雙相標(biāo)志編碼，而是碼，而是采用了具有采用了具有45編碼格式的編碼格式的NRZI編碼編碼(這是這是基于基于FDDI協(xié)議協(xié)議)。在這種通道編碼方式中，每在這種通道編碼方式中，每32 bit子幀被劃分為子幀被劃分為4比特比特字，然后按照查對表來編碼成字，然后按照查對表來編碼成5比特字，這樣做的目的比特字，這樣做的目的是維持碼字中的低直流成分。是維持碼字中的低直流成分。圖圖7-4 MADI發(fā)送與接收框圖發(fā)送與接收框圖多通道音頻數(shù)字接口多通道音頻數(shù)字接口(MADI) 在在NRZI中，用高電平到低電平或低

41、電平到高電平的瞬態(tài)變中，用高電平到低電平或低電平到高電平的瞬態(tài)變化來代表二進(jìn)制的化來代表二進(jìn)制的“1”，而無瞬態(tài)變化則代表，而無瞬態(tài)變化則代表“0”。音頻。音頻數(shù)據(jù)采樣頻率的范圍可為數(shù)據(jù)采樣頻率的范圍可為3248kHz，并容許有，并容許有12的的偏差。不論采樣頻率和啟動(dòng)的通道數(shù)目如何，鏈路的傳輸偏差。不論采樣頻率和啟動(dòng)的通道數(shù)目如何，鏈路的傳輸率固定為率固定為125Mbits.由于編碼方案的限制，所以實(shí)際的由于編碼方案的限制，所以實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸率為數(shù)據(jù)傳輸率為100Mbits。 雖然雖然AES3是帶有自時(shí)鐘的，但是帶有自時(shí)鐘的，但MADI卻卻設(shè)計(jì)成異步工作方設(shè)計(jì)成異步工作方式式。這樣，。這樣，

42、MADI接收機(jī)必須從傳輸來的數(shù)據(jù)中提取出時(shí)接收機(jī)必須從傳輸來的數(shù)據(jù)中提取出時(shí)基信息基信息，以便接收機(jī)的時(shí)鐘可以被同步。要想保證這一點(diǎn)，以便接收機(jī)的時(shí)鐘可以被同步。要想保證這一點(diǎn)，MADI協(xié)議規(guī)定每幀至少傳送一次協(xié)議規(guī)定每幀至少傳送一次10比特的同步符號比特的同步符號(1100010001)。進(jìn)一步還要將專門的主同步信號。進(jìn)一步還要將專門的主同步信號(符合符合AES11定義定義)應(yīng)用到所有互連的應(yīng)用到所有互連的MADI發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上. 由于接口的異步性，所以要在連接的兩端由于接口的異步性，所以要在連接的兩端使用緩沖器使用緩沖器，以，以便數(shù)據(jù)能夠由時(shí)鐘來重新調(diào)整，并以正確的數(shù)據(jù)率

43、由緩沖便數(shù)據(jù)能夠由時(shí)鐘來重新調(diào)整，并以正確的數(shù)據(jù)率由緩沖器輸出。器輸出。圖圖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的子幀格式的子幀格式，如上圖。，如上圖。MADI通道格式只是頭通道格式只是頭4個(gè)比特不同于個(gè)比特不同于AES3的子幀格的子幀格式。每個(gè)通道由式。每個(gè)通道由32個(gè)比特構(gòu)成，其中包括個(gè)比特構(gòu)成，其中包括4個(gè)模式識個(gè)模式識別比特，別比特，24個(gè)音頻比特，以及個(gè)音頻比特，以及V、U、C和和P比特。比特。模式識別比特模式識別比特提供了幀同步、通道啟動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)標(biāo)提供了幀同步、通道啟動(dòng)關(guān)閉狀態(tài)標(biāo)志、志、AB子幀標(biāo)志、通道塊同步標(biāo)志信息。子幀標(biāo)志、通道塊同步標(biāo)

44、志信息。56個(gè)個(gè)MADI通道以串行方式傳輸，先是通道通道以串行方式傳輸，先是通道0，最后是，最后是通道通道55，所有的通道均在一個(gè)采樣周期內(nèi)傳輸完成，所有的通道均在一個(gè)采樣周期內(nèi)傳輸完成，如圖如圖7-6所示。所示。7.2.5 其他標(biāo)準(zhǔn)接口其他標(biāo)準(zhǔn)接口 1)ADAT(又稱又稱Alesis多通道光學(xué)數(shù)字接口多通道光學(xué)數(shù)字接口)是美國是美國Alesis公公司開發(fā)的一種數(shù)字音頻信號格式，因?yàn)樽钤缬糜谠摴镜乃鹃_發(fā)的一種數(shù)字音頻信號格式，因?yàn)樽钤缬糜谠摴镜腁DAT八軌機(jī)，所以就稱為八軌機(jī)，所以就稱為ADAT格式格式. 該格式使該格式使用一條光纜傳送用一條光纜傳送8個(gè)通道個(gè)通道的數(shù)字音頻信號，由于連的數(shù)字音頻信號，由于連接方便、穩(wěn)定可靠，接方便、穩(wěn)定可靠，現(xiàn)在已經(jīng)成為了一種事實(shí)上的多通道現(xiàn)在已經(jīng)成為了一種事實(shí)上的多通道數(shù)字音頻信號格式，越來越廣泛地使用在各種數(shù)字音頻設(shè)數(shù)字音頻信號格式，越來越廣泛地使用在各種數(shù)字音頻設(shè)備上備上，目前許多公司的多通道數(shù)字音頻接口，像，目前許多公司的多通道數(shù)字音頻接口，像Frontier公公司的系列產(chǎn)品，使用的都是司的系列產(chǎn)品，使用的都是ADAT口?？凇?2)TDIF是日本是日本Tascam公司開發(fā)的一種公司開發(fā)的一種多通道數(shù)字音頻格式多通道數(shù)字音頻格式，使用類似于計(jì)算機(jī)的使用類似于計(jì)算機(jī)的25針針串行電纜線來傳送串行電纜線來傳送8個(gè)通