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認識聲頻數位界面格式.__________________________________________吳榮宗 主筆

在多年前,兩訊號的連接不外乎平衡/非平衡即 ( + 4dB & - 10dB ) 的格式.類比的傳統與法則.
它與我們是息息相關的.訊號傳輸的忠實度,就類比系統而言,在兩鏈級的連接中,它會因為這兩套系統
的結合,其輸入/輸出端匹配/增益修飾/等動作,會讓一些改變訊號忠實度的事情出現.
如果傳輸的方式採用數位界面的架構,這樣的問題將可避免.眾多的訊號資料都有發展出與數位界溝通
的界面.就我們音頻上,這些數位界面有很多種不同的格式,然而無論這過程中,採用多少的取樣頻率範圍,
多少的位元解析.如何的本身內部作業,錯誤偵測訊息等,全部的數位格式都必須擁有兩大要素.

一個資料傳輸的通道.

一個使其共通的取樣時準.( word clock )

WORD CLOCK

就一個使用者的觀點,類比與數位不同之處.數位的架構上多了一個時間的參考. 所有的聲頻數位設備,
它們本身都有一內部的時準.一個成功連接傳輸的聲頻數位界面,在這兩鏈級之間,
它們的取樣時準是必須連接正確的.在這共通的分用時準,我們通稱 word clock.
word 此字眼在電子資訊上,可譯稱脈波/脈衝,而在數位音頻上,由於它決定兩鏈級間的取樣準則.
故我們譯為取樣時準.( word clock )
簡單解釋word clock 的作用即某一數位機器,它的取樣時準是44.1KHz, 然而它可能是44.190KHz ,
而另一數位機器,它的取樣時準可能是44.088KHz, 這樣的傳輸上可能會產生取樣不匹配,
因此我們只消取其中一台的頻率來做為準則.另一台機器就會自動升高 or 降低本身的取樣頻率
以達到匹配.不匹配的數位訊號連接,雖說是有聲音訊號輸出,不過它們的忠實度是不好的.
如同兩張圖像,重疊在一起,如果不夠精準,那圖像將會是模糊的.
word clock 訊號傳送線是採用同軸 75-ohm 平行線.連接端採用 BNC 規格的接頭座.

DIGITAL AUDIO FORMATS

數位聲頻訊號,有架構在一個接口端擁有兩個通道.或更多的匯流排口,以滿足工業標準.
AES/EBU and S/PDIF 的數位格式,原則上它們對資料編碼的方法是有些類似.不過此兩軌的數位界面
主要是區分出工業標準( 專業級professional ).以及消費市場的基本規格 (家用 consumer ).

AES / EBU ( Audio Engineering Society / European Broadcast Union )

音響工程協會與歐洲廣播傳送工會聯盟
1985年AES3準則開始履行這標準供給在專業聲頻 ( Professional Audio ) 裝置之間為數位聲頻訊息資料
的交換上提供格式化 ( Format ) ,而且也為特殊專業的應 ( 運 ) 用提供了靈活的適應性.
後來 International Electrotechnical Commission 也基礎於AES/EBU的標準對於消費性數位聲頻裝置,
簽署了格式化的標準,這標準列於IEC 958 ( 1989 ).

Audio Engineering Society；AES：聲頻工程學會.

European Broadcasting Union；EBU：歐洲廣播聯盟.

International Electrotechnical Commission；IEC：國際電機委員會.

在這簡要的解說AES/EBU格式化的標準所下的定義是：這定義界定清楚了聲頻的兩個聲道( Channel )
的訊息資料是如何的去周期性的取樣 ( Sampled ),及在雙絞線 ( Twisted Wire ) 上是如何的傳遞輸送
( Transmitted ) 的,聲頻的左聲道和右聲道是多功 ( Multiplex ) 的,而聲道有自己的時脈 ( Clock ) 和自己
的同步 ( Synchronize ) 訊息資料.在計量的裝置方面,AES推薦的取樣頻率 ( Sampling Frequency )
包括了 ( 24-bit ) 32 kHz、44.1 kHz、48 kHz、及96 kHz的計量格式化.
的己到176.4 kHz、及或192 kHz.
傳輸長度限制大約在 100M to 300M 之間

S / PDIF ( Sony Philips Digital InterFace Format )
新力公司與飛利浦公司共同協定的數位界面格式
在專業標準傳輸上能提供一規格來支援一般消費者市場的音頻設備.
也能支援到24 bit/48 kHz 的取樣範圍.
在傳輸訊號同時也提供本身取樣時準給上下鏈級.
電子方面
使用75 Ohm非平衡式的同軸線,以RCA規格的插頭/座來連接.傳輸線的長度限制大約在 6M ( 20ft ).
光纖方面
就光纖傳導方面,它排除掉接地迴路與噪音系數的問題.不過它的可用頻寬,原則上比別的格式來得低些.

ADAT Optical ( ADAT )
Alesis Digital Audio Tape是Alesis公司宣告以光纖傳導一8組的聲音數位編碼訊號.
它是一個光傳導管.由Alesis公司宣告定名為ADAT MDM能支援到24 bit/48 kHz 的取樣範圍,其本身專用
連接格式,以8軌為一編碼序列,來傳送數位訊號傳輸線的長度限制使用玻璃纖維,大約在10M( 33ft ).
到30M( 100ft )左右,資料傳輸速率在48 KHz時是12mbps 在傳輸訊號同時也提供本身取樣時準給
上下鏈級.不過有些設備會要求取樣時準是由一9-pin的同步纜線在做傳送.
光纖音軌本能再分派出訊號給另一鏈級.( 藉由數位光纖跳接板 ).請不用嘗試將ADAT格式的光纖訊號
接入一般兩軌光纖輸入/出端.儘管它們的連接端/頭/座全都一樣.ADAT光纖的編碼與兩軌光纖數位
編碼是不一樣的.ADAT的格式強調不需要專業級的條件才可轉換聲音訊號.
它最大的特色是將其轉換的數位訊號記錄在市面上現有的VHS帶子上.
遠早1992年至今,ADAT已是一成熟的數位轉換工具.

Original ADAT review: September 1992.
BRC Big Remote Control review: August 1993.
ADAT Power User Guide: December 1994.
Mastering on ADAT sound workshop: February 1995.
ADAT XT review: January 1996.
ADAT Meridian discussed with designer Marcus Ryle: June 1997.

TDIF ( Tascam Digital Interface Format )
宣告在1993年DA-88錄音機上數位訊號界面傳輸格式支援24位元/多路的取樣傳送.
以8軌獨立非平衡式線路,架構在25-PIN D-sub的資料傳輸匯流排同時包括輸入/出的雙向數位訊號傳送.
傳輸線的長度限制使用,大約在5M左右,資料傳輸速率在48 KHz時是3mbps( 與AES/EBU大致相同 )
TDIF是Tascam 本身為其公司相關的數位設備,彼此傳輸的數位界面.發展延用至今.現已成為各廠家
會提供界面支援的數位格式.

除了上述一般聲頻方面的數位格式外,尚有多種不同的規格,由於比較不支援在一般設備上,僅列出
英文資料供各位參考.

SDIF-2 ( Sony Digital Interface Format )
· First multichannel format
__Used in Sony professional digital audio equipment ( PCM-1610 and 1630 )
· up to 20 bit
· For two channel operation, each channel is sent on a separate 75 Ohm unbalanced coaxial cables with BNC
___connectors.
· For multichannel operation, transmits 24 channels on 2 separate balanced cables with multi-pin connectors.
· A separate cable with BNC connections for word clock
· All 3 cables should be the same length
· Master clock

AES10-1991 Multichannel Audio Digital Interface ( MADI )
· an extension of the AES3 format ( AES/EBU )
· supports up to 24 bit/48 kHz sampling rate ( higher rates are possible )
· transmits 56 channels on a 75 Ohm video coaxial cable with BNC connectors
· Length limited to 50 meters--Fiber-optic cable can be used for longer lengths
· Data transmission is asynchronously at 100 mbps
· Master clock - a dedicated master synchronization signal must be applied to all transmitters and receivers

Other multichannel digital audio interfaces:

· ProDigi

· Yamaha Y2

Things to watch out for when doing transfers:
· Type of format/connector on each end ( if they differ, use a converter )
· Clock settings on each device ( internal or external )
· Sampling rate on each device should match
· Word length on each device should match
· Type and length of cable ( shortest run of the highest quality cable )

就聲頻方面有這麼多的數位界面,在通訊上,網路上,更是多不可言.
以上,各位相勉.......... Soddy 20001215

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