Протоколы передачи цифрового аудио

Протоколы передачи цифрового аудио

В процессе развития цифровых технологй, появилась очевидная необходимость передачи аудио сигналов между различным цифровым оборудованием, без необходимости преобразовывать цифровой сигнал в анлаоговую форму и обратно. Для реализации этой цели производители разработали различные протоколы и стандарты, позволяющие транспортировать цифровой поток и тем самым избежать потери качества, возникающие при многочисленном кодировании . Кроме очевидных преимуществ, вытекающих из этого процесса, некоторые протоколы позволяют передавать большое количество каналов аудио по одному тонкому кабелю и даже содержат механизмы корректировки ошибок, которые могут возникнуть в процессе передачи. При этом к сигналу не подмешиваюстя никаого рода шумы и помехи, ухудшающие его показатели, такие как сигнал-шум, например, как это часто происходит с аналоговым сигналом. Ниже мы рассмотрим наиболее распространенные форматы, протоколы и стандарты. Их отличительные особенности, преимущества и недостатки.

AES3 / AES-EBU

(Audio Engeneering Socity - European Broadcasting Union)

AES3 является профессиональным протоколом, позволяющем транспортировать два цифровых аудио сигнала (два моно или один стерео) посредством одного симметричного кабеля, имеющего стандартные разъемы XLR. Частота дискретизации сигнала может достигать 96 кГц при 24 битной разрядности.

AES3

Стремление использовать уже находящиеся в использовании XLR разъeмы, привело к широко распространеннному заблуждению, что для реализации AES3 соеднинения можно воспользоваться обычным микрофонным кабелем, имеющим такие же разъемы. Несмотря на то, что это не является фатальной ошибкой и такое соединение на коротких расстояниях в большинстве случаев также будет функционировать, использование специальных кабелей AES3, имеющими несколько другиe показатели сопротивления (110 Ом), приводит к гораздо более стабильным результатам.

Благодаря высокому номинальному напряжению на выходе (около 7 Вольт), посредством протокола AES возможно реализовать устойчивые соденинения на расстояния до 100 метров, даже используя обычный микрофонный кабель. Применив специальный кабель  до 300 меторв.

Кроме передачи цифорового аудио (до 24bit/96 KHz), протокол AES3 способен транспортировать еще и 8 дополнительных бит, которые могут быть использованы для мета-данных, сопровождающих аудио сигнал. Кроме тактовой информации и прочего, эти "служебные биты" используются для реализации механизма исправления ошибок, являющегося неотъемлемой частью протокола AES3.

AES3-id

AES3-id является разновидностью AES3 и все чаще используется в в профессиональной среде.

AES3id

Несмотря на то, что номинальное напряжение в протоколе AES3-id составляет всего 1 Вольт, что значительно меньше 7 Вольт, используемых в родительском протоколе AES3, благодаря использованию несимметричных коаксиальных кабелей (75 Ом) и разьемов (BNC), применяемых в видео технике и поэтому гораздо более приспособленых для передачи высокочастотных сигналов (фундаментальная частота носителя сигнала в формате AES3 составляет около 1,5 МГц, с гармоническими компонентами вполть до 10 МГц и даже выше), обеспечивает стабильную передачу сигнала вплоть до 1 км!

AES42

AES42 используется для передачи цифровых аудио сигналов с микрофонов, оснащенных АЦП и имеющих цифровой выход. Единственным, но очень существенным отличием этого протокола от родительского AES3, заключается в том, что кроме цифрового сигнала от микрофона, по тому же кабелю  в обратном направлении, то есть к микрофону, транспортируется фантомное питание - напряжение (около 10 Вольт), необходимое для питания конденсаторных микрофонов , встроенного в микрофон предусилителя и модуля АЦП. Кроме того, это также позволяет дистанционный контроль над некоторыми параметрами микрофона.

S/PDIF (Sony Philips Digital Interface)

Представляет собой потребительскую версию AES3, также способную транспортировать два канала цифрового аудио. Несмотря на то, что транспортируемая вместе с аудио сигналом мета-информация в этих двух протоколах сильно отличается, с точки зрения базового протокола и электрической основы, S/PDIF и AES3-id практически идентичны. Это означает, что чисто теоретически можно без труда реализовать соединение AES и S/PDIF , что и на практике часто удается сделать без особых проблем.

Одно из основых отличий S/PDIF от AES3-id  состоит в более низком номинальном напряжении сигнала - всего 0,5 Вольт, что отражается на максимальном расстоянии передачи - до 15 метров.

SPDIF

В качестве разьемов используются RCA (Phono) в электрическом или Toslink (Lightpipe) в оптическом исполнении. Несмотря на использование разъемов RCA в электрическом исполнении, часто применяемых для передачи аналоговых аудио сигналов между различными компонентами домашнего аудио оборудования, использовать их для передачи сигналов посредством протокола S/PDIF не следует. Если вы не имеете специального кабеля, то лучше взять кабель с RCA разьемом, предназначеный для передачи видео сигналов.

В оптическом варианте, используются кабели изготовленные из специального оптического волокна, способного транспорторовать световые импульсы, репрезентирующие нули и единицы цифрового сигнала. Преимуществом оптического соединения является его абсолютная нечувствительность к электро-магнитным наводкам, часто сопровождающих аудио сигнал в непростых условиях профессиональных будней в массштабных проектах.

ADAT (Alesis Digital Audio Tape)

Протокол ADAT был изначально разработан компанией Alesis, производителем устройств DAT (Digital Audio Tape) для передачи цифрового аудио между записывающими устройствами, производящими запись до 8 каналов цифрового аудио на обычную видео кассету и в последствии на специальнаые DAT кассеты-. Хотя эта технология давно канула в лету, протокол передачи ADAT можно найти сегодня практически на любом полупрофессиональном и профессиональном цифровом аудио оборудовании. ADAT также использует разъем Toslink и оптическую передачу, хотя структура передачи данных в корне отличается от оптической версии протокола S/PDIF.

"SPDIF

Протокол ADAT способен транспортировать 8 каналаов цифрового аудио с разрешением 24 бит и частотой дискретизации до 48 кГц. При увеличении частоты дискретизации до 96 кГц, количество каналов сокращается соответственно до четырех.

MADI

Multichannel Audio Digital Interface) / AES10

Протокол MADI способен транспортировать до 64 каналов цифрового  аудио (24 бит / 48 кГц) или до 32 каналов (24 бит / 96 кГц) , используя при этом только один единственный кабель. Это становится возможным благодаря применению технологии TDM (Time Division Multiplex), разбивающей все аудио сигналы на сегменты, которые в последствии серийным образом посылаются по кабелю к приемнику, который в свою очередь собирает полученные сегменты и реконструирует из них дискретные каналы.

Мультиплексинг

Эта технология получила широкое распространение в среде, где необходимо передавать большое количество каналов цифрового аудио, например, массштабные проекты, такие как крупные концерты, спортивные события, телевизионные трансляции и многое другое. Используется для передачи цифрового аудио между цифровыми микшерными пультыми и модулями на сцене, записывающими устройствами и процессорами обработки, избегая при этом лишнего преобразования в аналоговую форму.

MADI

Передача может быть реализована как электрическим путем, посредстом коаксиального кабеля (75 Ом) с разъемом BNC (до 100 метров), так и оптическим, с использованием оптического кабеля и специального SC разъема, обеспечивающего стабильное соединение на расстоянии до 2 км!

Многие производители профессионального цифрового оборудования предлагают широкий ассортимент продуктов, работающих с MADI - от аудио-интерфейсов для ввода-вывода цифрового аудио в цифровую рабочую станцию (DAW) до конвертеров, преобразующих, например несколько потоков ADAT в MADI, а также рутеров с комплекснами матрицами, выполняющих задачи маршрутизации сигналов.

Заключение

Вышеперечисленные протоколы представляютс собой так называемые P2P (Point To Point) соединениями, обеспечивающими передачу данных между двумя приборами, т.е. от выходного терминала прибора А до входного терминала прибора Б.

Однако сегодня существуют и другие методы передачи цифровых аудио сигналов, способных транспортировать большое количество каналов цифрового аудио между приборами, объединенными в одну сеть. Эта концепция берет свое начало в IT технологии и была оптимирована для аудио индустрии. Более подробно эти технологии рассмотренны в специально посвещенной этой теме статье.

Подпишись на E-mail рассылку

и получи эксклюзивную возможность прочесть краткое руководство на тему "Основы акустики, психоакустики и акустической оптимизации помещений" 

Я никогда и никому не передам и не продам адрес вашей электронной почты. Вы можете отписаться в любое время.

Похожие статьи

  • Аудио кодеки
    Кодеки сыграли в свое время если не ключевую, то очень существенную роль в дальнейщим развитии технологий в области цифрового звука....
  • Цифровое представление сигналов – общие сведения
    Я думаю не для кого не секрет, что цифровой звук уже давно вошел в нашу повседневную жизнь. Будь то MP3...
  • Бинарная система
    Аналоговый сигнал представляет собой непрерывный сигнал, который теоретически может принимать бесконечное количество значений, поскольку, как известно, на непрерывной линии можно...
  • Aлиасинг и теорема Найквиста (Котельникова)
    Теорема Найквиста (известная также как теорема Котельникова) утверждает, что для корректной передачи и последующего воспроизведения всего спектра частот, содержащегося в...


No Comments Yet.

Leave a comment