數(shù)字音頻系統(tǒng)中的字時(shí)鐘同步方式new

1、數(shù)字音頻系統(tǒng)中的字時(shí)鐘同步方式摘要：字時(shí)鐘同步方式廣泛運(yùn)用于數(shù)字音頻系統(tǒng)之中，為穩(wěn)定系統(tǒng)的信號(hào)傳輸質(zhì)量起到了極大的作用?；谧謺r(shí)鐘同步方式的基本理論以及字時(shí)鐘信號(hào)在數(shù)字音頻系統(tǒng)中的傳輸方式，介紹了在音樂錄音棚中如何應(yīng)用字時(shí)鐘 HYPERLINK /product/searchfile/2879.html t _blank 信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器 信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，它是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)的儀器。在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。按信號(hào)波形可分為正弦信號(hào)、函數(shù)（波形）信號(hào)、脈沖信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器等四大類。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。常見的有函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。 H

2、YPERLINK /info/4063.html t _blank 全文或系統(tǒng)中某一設(shè)備作為系統(tǒng)同步主機(jī)進(jìn)行字時(shí)鐘同步使系統(tǒng)穩(wěn)定工作的實(shí)例。 1 字時(shí)鐘同步方式的基本理論為了應(yīng)對(duì)高清時(shí)代所帶來的挑戰(zhàn)，滿足環(huán)繞立體聲的制作條件，國(guó)內(nèi)各大電視臺(tái)都在陸續(xù)投入使用的高清電視演播室及轉(zhuǎn)播車中采用了全數(shù)字化的音頻系統(tǒng)。因此，有必要明確一些關(guān)于字時(shí)鐘同步方式的基本理論。1.1 字時(shí)鐘同步方式從模擬時(shí)代開始最常見的同步方式是時(shí)間碼(Time Code，即TC 碼) 同步方式，即在一個(gè)音頻系統(tǒng)中，確定一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間碼，所有的設(shè)備都以這個(gè)時(shí)間碼為基準(zhǔn)，從相同的時(shí)間點(diǎn)開始進(jìn)行重放或錄制。在整個(gè)過程中，所有設(shè)備上顯示

3、的時(shí)間碼刻度是完全一致的。這種同步方式至今也運(yùn)用在數(shù)字音頻系統(tǒng)之中。字時(shí)鐘同步方式只能用于數(shù)字音頻系統(tǒng)。字時(shí)鐘(Word Clock) 被看作是一種脈沖信號(hào)，用于將不同采樣頻率的數(shù)字音頻信號(hào)協(xié)調(diào)后在同一系統(tǒng)中進(jìn)行交流。字時(shí)鐘信號(hào)具有精確而穩(wěn)定的采樣頻率，可以確保在數(shù)字音頻系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，信號(hào)的發(fā)送端和接收端采用相同的采樣頻率進(jìn)行工作，并且發(fā)送和接收信號(hào)中的比特同時(shí)開始。在字時(shí)鐘信號(hào)的作用下，系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備即達(dá)到頻率上的同步，又達(dá)到相位上的同步，可以在穩(wěn)定的條件下持續(xù)進(jìn)行正常工作。字時(shí)鐘同步方式為穩(wěn)定系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量起到了極大的作用。但當(dāng)系統(tǒng)的字時(shí)鐘同步狀態(tài)出現(xiàn)問題，而導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量嚴(yán)

4、重降低( 例如字時(shí)鐘信號(hào)的傳輸發(fā)生錯(cuò)誤而導(dǎo)致系統(tǒng)中突然產(chǎn)生極大的噪聲)時(shí)，有時(shí)常常會(huì)被忽視而從字時(shí)鐘的方向去解決問題。這是由于這種同步方式在實(shí)際操作中所產(chǎn)生的效果并沒有時(shí)間碼同步方式那么直觀。1.2 設(shè)置系統(tǒng)的字時(shí)鐘同步狀態(tài)要實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻系統(tǒng)的字時(shí)鐘同步狀態(tài)，必須要在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)( 也是唯一的一個(gè)) 字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生源。實(shí)際上 HYPERLINK /product/searchfile/4432.html t _blank 數(shù)字調(diào)音臺(tái)數(shù)字調(diào)音臺(tái) 數(shù)字調(diào)音臺(tái)包含了效果器、混響器、均衡器以及壓縮、擴(kuò)張、限制器等周邊設(shè)備的數(shù)字處理器,有多種操作菜單可供調(diào)用。數(shù)字信號(hào)在總諧波失真和等效輸入噪聲這兩項(xiàng)指

5、標(biāo)上可以輕易地做到很高的水平,并且其所有功能單元的調(diào)整動(dòng)作都可以方便地實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。 HYPERLINK /info/2401.html t _blank 全文、數(shù)字音頻工作站等數(shù)字音頻設(shè)備內(nèi)部都可以自行產(chǎn)生字時(shí)鐘信號(hào)，但是每一個(gè)數(shù)字音頻系統(tǒng)中只能設(shè)置一個(gè)字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生源，這是因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備中的字時(shí)鐘信號(hào)決定著這個(gè)設(shè)備中的采樣頻率，如果在一個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)了不同的字時(shí)鐘信號(hào)，也就表示這個(gè)系統(tǒng)中的采樣頻率并不統(tǒng)一，就達(dá)不到同步工作狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生噪聲等問題。因此在使用一個(gè)數(shù)字音頻系統(tǒng)時(shí)，第一步就應(yīng)該選擇其中一個(gè)設(shè)備，將其設(shè)置為這個(gè)系統(tǒng)中的字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生源，即同步主機(jī)。同步主機(jī)中產(chǎn)生的字時(shí)鐘信號(hào)被稱為這個(gè)音

6、頻系統(tǒng)的主時(shí)鐘。 在實(shí)際工作中，通常選擇專用的字時(shí)鐘信號(hào) HYPERLINK /product/searchfile/2907.html t _blank 發(fā)生器或數(shù)字音頻 HYPERLINK /product/searchfile/7177.html t _blank 調(diào)音臺(tái)調(diào)音臺(tái) 調(diào)音臺(tái)實(shí)際上是一個(gè)音頻信號(hào)混合控制臺(tái)(Audio Mixing Controler)，也稱作調(diào)聲控制臺(tái)。它是包括錄音、擴(kuò)聲等音響系統(tǒng)的控制中心，它不僅是聲音信號(hào)的調(diào)度司令臺(tái)，而且是各種警示信號(hào)、監(jiān)聽信號(hào)的控制司令臺(tái)。通常我們所說的調(diào)音，其中一個(gè)主要步驟就是根據(jù)聲源(或者說節(jié)目)的特點(diǎn)對(duì)調(diào)音臺(tái)進(jìn)行操作。 HYPER

7、LINK /info/2804.html t _blank 全文、數(shù)字音頻工作站作為系統(tǒng)中的同步主機(jī)( HYPERLINK /stock-ic/MASTER.html t _blank Master)。將被選為主機(jī)的設(shè)備的同步方式設(shè)置為“內(nèi)部”，此時(shí)主機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的字時(shí)鐘信號(hào)會(huì)作為整個(gè)系統(tǒng)的主時(shí)鐘被傳輸?shù)叫枰M(jìn)行同步的各個(gè)從屬設(shè)備(Slave) 中去。系統(tǒng)中每個(gè)從屬設(shè)備的同步方式都要被設(shè)置為“外部”，并且要確保每個(gè)從屬設(shè)備都可以穩(wěn)定地接收來自主機(jī)的字時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到同步狀態(tài)之后，系統(tǒng)中所有的從機(jī)都將按照主機(jī)的主時(shí)鐘所決定的采樣頻率進(jìn)行工作。 1.3 字時(shí)鐘信號(hào)在系統(tǒng)中的傳輸方式字時(shí)鐘信號(hào)

8、可以通過兩種方式進(jìn)行傳輸。(1) 使用BNC HYPERLINK /product/searchfile/8223.html t _blank 接頭的同軸 HYPERLINK /product/searchfile/29.html t _blank 電纜電纜 電纜是一種用以傳輸電能信息和實(shí)現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。既有導(dǎo)體和絕緣層，有時(shí)還加有防止水份侵入的嚴(yán)密內(nèi)護(hù)層，或還加機(jī)械強(qiáng)度大的外護(hù)層，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，截面積較大的產(chǎn)品叫做電纜。 HYPERLINK /info/1793.html t _blank 全文直接將同步主機(jī)中的字時(shí)鐘信號(hào)傳輸?shù)綇臋C(jī) 按照這種方式，數(shù)字音頻系統(tǒng)中的字時(shí)鐘信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)可

9、以采用星形結(jié)構(gòu)或菊花鏈結(jié)構(gòu)。在圖1 所示的星形結(jié)構(gòu)中，主機(jī)的字時(shí)鐘信號(hào)由主機(jī)的字時(shí)鐘信號(hào)專用輸出 HYPERLINK /product/searchfile/5540.html t _blank 接口WC Out 輸出后，通過一個(gè)信號(hào)分配 HYPERLINK /product/file501.html t _blank 放大器被傳輸?shù)礁鱾€(gè)從機(jī)的字時(shí)鐘信號(hào)專用輸入接口WC In。此時(shí)系統(tǒng)中的各個(gè)從機(jī)獨(dú)立地接收來自主機(jī)的字時(shí)鐘信號(hào)，互不干涉。圖1星形結(jié)構(gòu)。在圖2 所示的菊花鏈結(jié)構(gòu)中，主機(jī)的字時(shí)鐘信號(hào)由主機(jī)的字時(shí)鐘信號(hào)專用輸出接口WC Out 輸出后，直接輸入至從機(jī)A 的字時(shí)鐘信號(hào)專用輸入接口WCI

10、n，再依此規(guī)律不斷向下級(jí)傳輸，直到字時(shí)鐘信號(hào)輸入系統(tǒng)中最后一個(gè)從機(jī)的WC In 中。菊花鏈結(jié)構(gòu)與星形結(jié)構(gòu)相比具有一定的缺點(diǎn)，因?yàn)樵谶@種信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)中，各個(gè)從機(jī)之間是相互依賴的關(guān)系，一旦其中一個(gè)從機(jī)發(fā)生了故障，字時(shí)鐘信號(hào)將無法傳輸?shù)竭@臺(tái)從機(jī)下級(jí)的所有的從機(jī)中。而且在正常工作中，系統(tǒng)中所有采用菊花鏈結(jié)構(gòu)連接的設(shè)備無論是否使用都必須開機(jī)，并且設(shè)置為正常的字時(shí)鐘同步狀態(tài)，否則會(huì)導(dǎo)致下級(jí)設(shè)備得不到字時(shí)鐘信號(hào)的輸入。圖2菊花鏈結(jié)構(gòu)。(2) 從系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號(hào)中讀取字時(shí)鐘信號(hào)并不是所有格式的數(shù)字音頻信號(hào)都適合作為字時(shí)鐘信號(hào)的讀取源，在選擇字時(shí)鐘信號(hào)的讀取源時(shí)需要參考具體設(shè)備數(shù)字接口的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。在目前

11、的數(shù)字音頻系統(tǒng)中, 從常見的AES/EBU、M HYPERLINK /data/iccompany/detail1.html t _blank ADI 等格式的信號(hào)中都可以讀取出穩(wěn)定的時(shí)鐘信息。AES/EBU 格式也被稱為AES3，它建立了一種利用單根 HYPERLINK /product/searchfile/3000.html t _blank 雙絞線雙絞線 兩根金屬線依距離周期性扭絞組成的電信傳輸線。 HYPERLINK /info/1897.html t _blank 全文傳送被周期采樣和均勻量化的雙通道音頻信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)，無需均衡，即可將數(shù)據(jù)傳送到距離100 m 以上的地方。AES/EB

12、U 格式的音頻信號(hào)在大多數(shù)情況下使用平衡傳輸方式，即在輸入/ 輸出端使用XLR 接頭，但也可以使用非平衡傳輸方式，即在輸入/ 輸出端使用BNC 接頭。當(dāng)一個(gè)設(shè)備按照AES/EBU的格式傳輸信號(hào)時(shí)，這個(gè)設(shè)備中的時(shí)鐘信息按照雙相位標(biāo)記方式被編碼后，內(nèi)嵌進(jìn)了AES/EBU 信號(hào)的數(shù)據(jù)流中。此時(shí)接收這個(gè)AES/EBU 信號(hào)的設(shè)備可以在信號(hào)中讀取到來自輸出信號(hào)的設(shè)備的字時(shí)鐘信號(hào)，從而與輸出信號(hào)的設(shè)備達(dá)到同步。 多通道數(shù)字音頻接口格式(Multichannel AudioDigital Interface)， 即MADI， 也稱為AES10， 可以在50 m 的距離內(nèi)通過一根帶BNC 接頭的75 HYPE

13、RLINK /product/searchfile/7068.html t _blank 同軸電纜同軸電纜 同軸電纜,英文名：Coaxtal CabLe。常用于設(shè)備與設(shè)備之間的連接，或應(yīng)用在總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲小ＭS電纜中心軸線是一條銅導(dǎo)線，外加一層絕緣材料，在這層絕緣材料外邊是由一根空心的圓柱網(wǎng)狀銅導(dǎo)體包裹，最外一層是絕緣層。它與雙絞線相比，同軸電纜的抗干擾能力強(qiáng)、屏蔽性能好、傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、價(jià)格也便宜，而且它不用連接在集線器或交換機(jī)上即可使用。 HYPERLINK /info/1971.html t _blank 全文串行傳輸56 個(gè)通道的數(shù)字音頻信號(hào)。在字時(shí)鐘信號(hào)的傳輸方面，MADI 與AES

14、/EBU 有所區(qū)別。輸出MADI 信號(hào)的設(shè)備的時(shí)鐘信息并沒有被包含在MADI信號(hào)中與其他的音頻信息一起傳輸，這被稱為異步工作方式。為了使接收MADI 信號(hào)的設(shè)備能夠與輸出信號(hào)的設(shè)備進(jìn)行同步，MADI 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，MADI 信號(hào)在傳輸中每幀至少傳送一次來自輸出信號(hào)的設(shè)備的10 bit 的同步標(biāo)志，這樣接收信號(hào)的設(shè)備就可以從傳輸來的數(shù)據(jù)中抽取出時(shí)基信息，將它轉(zhuǎn)化為可以使自己與輸出信號(hào)的設(shè)備進(jìn)行同步的字時(shí)鐘信號(hào)。 按照這種方式，系統(tǒng)中字時(shí)鐘信號(hào)的傳輸結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)中數(shù)字音頻信號(hào)的傳輸結(jié)構(gòu)相同。實(shí)際工作中的數(shù)字音頻系統(tǒng)往往較為復(fù)雜，可能會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)中一部分設(shè)備從連接字時(shí)鐘信號(hào)專用輸入接口的同軸電纜中直接接收

15、字時(shí)鐘信號(hào)，而另一部分設(shè)備則從系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號(hào)中讀取字時(shí)鐘信號(hào)的情況。也可能出現(xiàn)同樣是采用BNC 接頭的同軸電纜直接傳輸字時(shí)鐘信號(hào)的設(shè)備，一部分采用星形結(jié)構(gòu)連接，一部分采用菊花鏈結(jié)構(gòu)連接的情況。無論何種情況，只要確保每個(gè)設(shè)備所使用的字時(shí)鐘信號(hào)都來源于系統(tǒng)的主時(shí)鐘，系統(tǒng)就能夠維持同步狀態(tài)。2 字時(shí)鐘同步方式的應(yīng)用下面介紹在具體的數(shù)字音頻系統(tǒng)中，如何將互連的各個(gè)數(shù)字音頻設(shè)備設(shè)置為字時(shí)鐘同步狀態(tài)。該系統(tǒng)是一套可以用于制作音樂錄音， 也可以用于影視節(jié)目后期制作的支持5.1 聲道環(huán)繞立體聲制作的大型數(shù)字音頻系統(tǒng)，其核心是大型數(shù)字調(diào)音臺(tái)SOUNDTRACS DS-00 以及Pyramix 數(shù)字音頻

16、工作站，簡(jiǎn)要信號(hào)流程如圖3 所示。圖3音樂錄音棚中音頻系統(tǒng)的信號(hào)流程。如圖3 所示， 箭頭方向代表音頻信號(hào)的傳輸方向，DS-00 調(diào)音臺(tái)的 HYPERLINK /product/searchfile/5494.html t _blank 控制面板是整個(gè)信號(hào)流程的中心，負(fù)責(zé)接收和分配來自系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的信號(hào)。在調(diào)音臺(tái)的控制面板上有兩組MADI 格式的信號(hào)接口，分別為MADI A 與MADI B。系統(tǒng)中所有設(shè)備( 除了Pyramix 音頻工作站之外) 的輸入端與輸出端都通過 HYPERLINK /product/searchfile/5036.html t _blank 音頻線(XLR 接頭) 連

17、接到調(diào)音臺(tái)的I/O RACK 上的相應(yīng)信號(hào)格式( 模擬或AES/EBU) 接口中。I/O RACK 與調(diào)音臺(tái)的控制面板之間采用MADI 格式傳輸信號(hào)，通過BNC 接頭的兩根同軸電纜連接到控制面板背后的MADI LINKS A IN/OUT 接口中。Pyramix 音頻工作站與控制面板之間同樣使用MADI 格式傳輸信號(hào)，通過兩根BNC 接頭的同軸電纜連接到控制面板背后的MADILINKS B IN/OUT 接口中。2.1 采用專用的字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器作為系統(tǒng)同步主機(jī)在這套數(shù)字音頻系統(tǒng)中安裝了高精度數(shù)字 HYPERLINK /product/searchfile/7171.html t _blank

18、 時(shí)鐘發(fā)生器LUCID SSG192， 見圖4。它適用于大多數(shù)數(shù)字音頻系統(tǒng)，具有操作直觀便捷的控制面板，只占用單機(jī)架空間，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地輸出采樣頻率在32192 kHz 之間的字時(shí)鐘信號(hào)。圖4專用的字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器LUCID SSG192。LUCID SSG192 作為這套數(shù)字音頻系統(tǒng)的同步主機(jī)，產(chǎn)生所需要的字時(shí)鐘信號(hào)后，通過同軸電纜將信號(hào)傳輸至信號(hào) HYPERLINK /product/searchfile/2235.html t _blank 分配放大器LUCID CLK6。LUC HYPERLINK /product/searchfile/8407.html t _blank IDCL

19、K6 的機(jī)身上共有6 個(gè)可以輸出字時(shí)鐘信號(hào)的接口，可以將字時(shí)鐘信號(hào)分配到DS-00 調(diào)音臺(tái)、Pyramix音頻工作站、TC SY HYPERLINK /data/iccompany/detail3.html t _blank STEM-6000 效果器、DAT 機(jī)等數(shù)字設(shè)備。在實(shí)際操作中，需要在LUCID SSG192 的控制面板上選擇所需要的采樣頻率，然后在各個(gè)需要接收字時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)字音頻設(shè)備的菜單中進(jìn)行設(shè)置，將它們的同步方式都選擇為與外部字時(shí)鐘信號(hào)同步。這樣字時(shí)鐘信號(hào)通過同軸電纜直接輸入到各個(gè)設(shè)備的字時(shí)鐘信號(hào)專用接口中后，各個(gè)設(shè)備將按照字時(shí)鐘信號(hào)的采樣頻率調(diào)整自己的采樣頻率，最終與LUCI

20、D SSG192達(dá)成同步，此時(shí)系統(tǒng)中的字時(shí)鐘信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的星形結(jié)構(gòu)，見圖5。圖5采用專用的字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器作為系統(tǒng)同步主機(jī)。2.2 采用Pyramix數(shù)字音頻工作站作為系統(tǒng)同步主機(jī)在一般情況下，當(dāng)系統(tǒng)中有專用的字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器時(shí)，推薦使用專用的字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器作為系統(tǒng)的同步主機(jī)，因?yàn)閷Ｓ玫淖謺r(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的字時(shí)鐘信號(hào)更為穩(wěn)定。當(dāng)系統(tǒng)中沒有專用的字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器或字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器不能使用的時(shí)候，通常采用數(shù)字調(diào)音臺(tái)或數(shù)字音頻工作站作為系統(tǒng)的同步主機(jī)。下面介紹采用Pyramix 音頻工作站作為系統(tǒng)的同步主機(jī)的方法。首先需要在Pyramix 音頻工作站的菜單中將它的同步方式選擇為與內(nèi)部時(shí)鐘同步(Master)，接下來要根據(jù)系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)格式為各個(gè)設(shè)備選擇字時(shí)鐘信號(hào)的讀取源。例如DS-00 調(diào)音臺(tái)與Pyramix 音頻工作站之間采用MADI 格式傳輸信號(hào)， 因此可以在DS-00 的同步設(shè)置菜單中選擇MADI 選項(xiàng)， 并且選擇一個(gè)自Pyramix 向DS-00 輸出信號(hào)的MADI 通道，將這個(gè)通道中傳輸?shù)男盘?hào)作為字時(shí)鐘信號(hào)的讀取源。此時(shí)DS-00 從由Pyramix 向DS-00 傳