1、數字音頻技術數字音頻技術第第7 7章章 數字音頻文件格式數字音頻文件格式與接口標準與接口標準第第7章章 數字音頻文件格式與接口標準數字音頻文件格式與接口標準7.1 數字音頻文件格式數字音頻文件格式7.2 數字音頻接口標準簡介數字音頻接口標準簡介7.2.1 AES/EBU(AES31992)接口標準接口標準7.2.2 標準型民用接口標準型民用接口(IEC958，類型，類型2)7.2.3 SPDIF-2接口接口7.2.4 多通道音頻數字接口多通道音頻數字接口(MADI)7.2.5 其他標準接口其他標準接口7.3 小結小結7.4 習題習題7.1 數字音頻文件格式數字音頻文件格式是直接記錄了原始真實是

2、直接記錄了原始真實聲音信息的數據文件聲音信息的數據文件數字數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，相當于樂譜因此又稱之為相當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公司開發的一種波形公司開發的一種波形(Wave)音頻文件格式，符合音頻文件格式，符合RI

3、FF(Resource Interchange File Format)文件規范，文件規范，被被Windows平平臺及其應用程序所廣泛支持臺及其應用程序所廣泛支持。 Wave文件所存儲的音頻數據是對聲音模擬波形進行采文件所存儲的音頻數據是對聲音模擬波形進行采樣所得的樣所得的PCM樣值數據，也稱為波形文件。樣值數據，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)量化比特數量化比特數(bit)(聲道數聲道數8)錄音時間錄音時間(s)。 例如，用例如，用44.1kHz的采樣頻率對聲波進行采樣，每個采的采樣頻率對聲波進行采樣，每個采樣點的量化比特數選用樣點的量化比特數選用16

4、bit，則，則錄制錄制1s的立體聲節目的立體聲節目,其其*wav文件的大小為文件的大小為441001628B=176400B。 可見，可見，*wav文件所需的存儲容量相當可觀。文件所需的存儲容量相當可觀。 Wave文件文件*.wav如果對聲音質量要求不高，則可通過降低采樣頻率，如果對聲音質量要求不高，則可通過降低采樣頻率，采用較少的量化比特數或利用單聲道來錄制采用較少的量化比特數或利用單聲道來錄制*.wav文件。此時的文件。此時的*wav文件大小可以成倍地減小文件大小可以成倍地減小。實踐表明，用實踐表明，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，其

5、效果可以達到相當于調度，可取得較好的音質，其效果可以達到相當于調幅幅(AM)廣播的音質。廣播的音質。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機上機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換成轉換成*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文件轉換成文件轉換成*.wav文件。文件。 2Voice文件文件*.voc Voice文件是文件是Creative Labs(創新公司創

6、新公司)開發的一種開發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(創新創新聲霸聲霸)系列系列聲卡所采集的聲音數據聲卡所采集的聲音數據，被，被Windows平平臺和臺和DOS平臺所支持，支持平臺所支持，支持CCITT A律和律和u律等壓律等壓縮算法。縮算法。 3音頻交換文件音頻交換文件*.aif*.aiff AiFF(Audio Interchange File Format)是蘋果計算是蘋果計算機公司開發的一種音頻交換文件格式，被機公司開發的一種音頻交換文件格式，被

7、Macintosh平臺及其應用程序、平臺及其應用程序、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音頻軟件包支持專業音頻軟件包支持。 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格式公司推出的一種聲音文件存儲格式(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標準中的音頻部分，即標準中的音頻部分，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，根據壓縮，根據壓縮質量和編碼復雜程度的不同可分質量和編碼復雜程度的不同可分3層層(MPEG Audio Layer 123)，分別對應，分別對應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續續 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的壓縮率則高達的壓縮率則高達10：112：1，即，即1minCD音質的音音質的音樂，未經壓縮需要樂，未經壓縮需要10MB存儲空間，而經過存儲空間，而經過MP3壓縮編碼后壓縮編碼后只有只有1MB左右，其音質基本保持不失真，因此，左右，其音質基本保持不失真，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采用的是美國電報電話公司采用的是美國電報電話公司(ATT)開發的以開發的以“感知編感知編碼碼”為關鍵技術的音樂玉縮技術，由美國網絡技術公司為關鍵技術的音樂玉縮技術，由美國網絡技術公司(GMO)及及RIAA聯合

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

11、、個低頻音軌、更多種采樣頻率和數碼率、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公司開發的一種流式音公司開發的一種流式音頻頻(Streaming Audio)文件格式，文件格式，最大的特點就是可以實最大的特點就是可以實時傳輸音頻信息，尤其是在網絡速度較慢的情況下，仍然時傳輸音頻信息，尤其是在網絡速度較慢的情況下，仍然可以較為流暢地傳送數據可以較為流暢地傳送數據，因此，因此Real Audio主要主要適用于網適用于網絡上的在線播放絡上的在線播放。 現在的現在的R

12、ealAudio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絡帶寬隨著網絡帶寬的不同而改變聲音的質量的不同而改變聲音的質量，在保證大多數人聽到流暢聲音在保證大多數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。的前提下，令帶寬較寬的聽眾獲得較好的音質。 對于對于14.4kbits的網絡連接，可獲得調幅的網絡連接，可獲得調幅(AM)廣播的音質；廣播的音質； 對于對于28.8kbits的連接，可以達到廣播級的聲音質量的連接，可以達到廣播級的聲音質量; 如果擁有如果擁有ISDN或更快的線路連接

13、，則可獲得或更快的線路連接，則可獲得CD音質的聲音質的聲音。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公司開發的新一代網上流公司開發的新一代網上流式音頻文件格式。其特點是同時兼顧了保真度和網式音頻文件格式。其特點是同時兼顧了保真度和網絡傳輸需求，所以具有一定的先進性。絡傳輸需求，所以具有一定的先進性。優點：優點：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，并且音質要強音質要強于于MF3格式，更遠勝于格式，更遠勝于RA格格式式;2）壓

14、縮比壓縮比一般可以達到一般可以達到18：1左右。同一格式，左右。同一格式，音質好的可與音質好的可與CD媲美，壓縮率較高的可用于網絡媲美，壓縮率較高的可用于網絡廣播。廣播。WMA文件文件*.wma 續續3）WMA的另一個優點是內容提供商的另一個優點是內容提供商可以通過數字可以通過數字版權管理版權管理(Digital Rights Management)方案方案如如Windows Media Rights Manager 7加入防復制保加入防復制保護護，這種內置了版權保護技術可以限制播放時間、，這種內置了版權保護技術可以限制播放時間、播放次數甚至播放的機器等等，可有力地防止盜版。播放次數甚至播放的

15、機器等等，可有力地防止盜版。4）在操作系統）在操作系統Windows XP中，中，WMA是默認的音是默認的音頻編碼格式。可以使用頻編碼格式。可以使用Windows Media Player或或WinAMP進行播放。進行播放。Windows Media Player 7.0更是增加了直接更是增加了直接把把CD光盤轉換為光盤轉換為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可以對音質進行調在錄制時可以對音質進行調節。節。 8MIDI文件文件*.mid MIDI是樂器數字接口，是數字音樂電子合成器的統一國際是樂器數字接口，是數字音樂電子合成器的統一國際標準，它標準，它定義了定

16、義了計算機音樂程序、電子合成器和其他電子設備計算機音樂程序、電子合成器和其他電子設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，還規定了規定了不同廠家的電子樂不同廠家的電子樂器與計算機連接的電纜和硬件及設備間器與計算機連接的電纜和硬件及設備間數據傳輸的協議數據傳輸的協議，可用，可用于不同樂器創建的數字聲音，可模擬大提琴、小提琴、鋼琴等于不同樂器創建的數字聲音，可模擬大提琴、小提琴、鋼琴等常見樂器常見樂器. MIDI文件存儲文件存儲MIDI消息的標準文件格式，文件中包含多達消息的標準文件格式，文件中包含多達16個通道的樂器定義以及每個通道的演奏音符信息：鍵、通道號、個通道的樂器

17、定義以及每個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，鍵達到最低位置的速度擊鍵時，鍵達到最低位置的速度)。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。 計算機將這些指令發送給聲卡，聲卡按照指令將聲音合成出來，計算機將這些指令發送給聲卡，聲卡按照指令將聲音合成出來，MIDI聲音在聲音在重放時重放時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量。的質量。 由于由于MIDI文件記錄的是一系列指令而不是數字化后的波形數文件記錄的是一系列指令而不是數

18、字化后的波形數據，因此它據，因此它占用存儲空間比占用存儲空間比Wave文件要小很多文件要小很多。7.2 數字音頻接口標準簡介數字音頻接口標準簡介 模擬音頻設備模擬音頻設備在進行在進行連接時連接時要注意設備之間的電平匹配、要注意設備之間的電平匹配、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)，即使產生一些偏差也不會造成信號很大的失真，因，即使產生一些偏差也不會造成信號很大的失真，因此在模擬設備中此在模擬設備中不特意提及設備之間的接口不特意提及設備之間的接口. 但在但在數字音頻設備的互連系統中數字音頻設備的互連系統中，接口模式至關重要。其

19、，接口模式至關重要。其原因在于數字化設備在進行原因在于數字化設備在進行A/D、D/A變換以及數字信號變換以及數字信號處理時所使用的采樣頻率及量化比特數彼此存在差異，因處理時所使用的采樣頻率及量化比特數彼此存在差異，因此此要求互連設備的采樣頻率及量化比特數應保持一致，要求互連設備的采樣頻率及量化比特數應保持一致，否否則對傳輸的信號將產生損傷乃至不能工作。則對傳輸的信號將產生損傷乃至不能工作。 為了實現不同格式的數字音頻設備之間的相互連接，故而為了實現不同格式的數字音頻設備之間的相互連接，故而制定出大家共同遵守的、統一的數字信號輸入輸出格式制定出大家共同遵守的、統一的數字信號輸入輸出格式對接，即數

20、字音頻接口標準。對接，即數字音頻接口標準。 目前在數字音頻應用領域中，數字音頻接口標準有很多，目前在數字音頻應用領域中，數字音頻接口標準有很多，下面對一些主要的接口標準進行簡單的介紹。下面對一些主要的接口標準進行簡單的介紹。7.2.1 AES/EBU(AES3-1992)接口標準接口標準 AESEBU接口標準是由接口標準是由Audio Engineering SocietyEuropean Broadcast Union(美國音頻工程美國音頻工程協會歐洲廣播聯盟協會歐洲廣播聯盟)制定的制定的一種專業的數字音頻接口一種專業的數字音頻接口標準標準，現，現廣泛應用于大量的民用產品和專業的數字音廣泛應

21、用于大量的民用產品和專業的數字音頻設備頻設備，如，如CD機、機、DAT、MD機、頂級采樣器、大型機、頂級采樣器、大型數字調音臺、專業數字音頻工作站等。數字調音臺、專業數字音頻工作站等。 AES/EBU接口標準與接口標準與AES3-1992、國際電工委員會、國際電工委員會(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，它可以通過一個平衡式它可以通過一個平衡式接口來串行傳送被復用的雙通道數字音頻信號接口來串行傳送被復用的雙通

22、道數字音頻信號，采用，采用的平衡驅動器和接收器與用于的平衡驅動器和接收器與用于RS422數字傳輸的標準數字傳輸的標準類似，其輸出電平為類似，其輸出電平為27V，如圖，如圖7-1所示。所示。AES/EBU(AES3-1992)接口標準接口標準-1AES/EBU接口采用的接口采用的傳輸介質傳輸介質是是同軸電纜或雙絞線同軸電纜或雙絞線。專業的接口允許專業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到達到100m；如果加均衡，則可以傳輸得更遠。如果加均衡，則可以傳輸得更遠。圖圖7-1 平衡式接口平衡式接

23、口AES/EBU(AES3-1992)接口標準接口標準-通道編碼通道編碼 AESEBU接口的通道編碼采用雙相標志碼接口的通道編碼采用雙相標志碼，其波形如，其波形如圖圖7-2所示。它所示。它是一種二進制頻率調制通道碼是一種二進制頻率調制通道碼。無論碼元。無論碼元為為“1”或或“0”，在每個數據比特周期的開始都有一個電，在每個數據比特周期的開始都有一個電平跳變。而且每個碼元平跳變。而且每個碼元“1”的中間有一個跳變，為的中間有一個跳變，為歸零歸零碼碼；對于碼元；對于碼元“0”，在整個比特周期之內保持電平不變。，在整個比特周期之內保持電平不變。 雙相標志碼編碼的數據流中雙相標志碼編碼的數據流中不會出

24、現連續的不會出現連續的“1”或或“0”。選種編碼方式保證了選種編碼方式保證了數據能夠自鎖定，帶寬有限、無直數據能夠自鎖定，帶寬有限、無直流成分和無極性相關性。流成分和無極性相關性。圖圖7-2 雙相標志碼雙相標志碼AES/EBU(AES31992)接口標準接口標準-幀格式幀格式 音頻幀格式如下圖。在音頻幀格式如下圖。在一個采樣周期內傳輸一幀一個采樣周期內傳輸一幀。每一每一幀由兩個子幀構成幀由兩個子幀構成，每一子幀包含一個通道的音頻樣值每一子幀包含一個通道的音頻樣值. 一個一個音頻樣值音頻樣值是一個經采樣、量化，并以是一個經采樣、量化，并以2的補碼方式表的補碼方式表示的數字音頻信號。對于立體聲傳輸

25、，子幀示的數字音頻信號。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幀復用在一起形成一個音頻塊，構成幀復用在一起形成一個音頻塊，構成AES數字音頻流數字音頻流.圖圖7-3 AESEBU的音頻的音頻幀格式幀格式AESEBU的模式與連接媒質的模式與連接媒質 AESEBU提供提供“專業專業”和和“消費消費”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位格式的提供不同在于通道狀態位格式的提供上。上。專業模式專業模式的狀態位格式里包括數字通道的源和目的地的狀態位格式里包括數字通道的源和目

26、的地址、日期時間碼、采樣點數、字節長度和其他信息。址、日期時間碼、采樣點數、字節長度和其他信息。消費模式消費模式包括的內容較少，但包含了復制保護信息。包括的內容較少，但包含了復制保護信息。AESEBU的的普通物理連接媒質普通物理連接媒質有：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，抖動為抖動為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)光學連接光學連接，使用光纖連接器。，使用光纖連接器。 標準型民用

27、接口標準型民用接口(IEC958，類型，類型2)實際上與實際上與SPDIF(SonyPhilips Digital Interface Format)一樣，與專業的一樣，與專業的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行不平衡的電氣連接來進行不平衡的電氣連接。 該接口常該接口常用于準專業級或民用級用于準專業級或民用級數字音頻設備的技術規格中數字音頻設備的技術規格中,如如CD播放機和播放機和DAT機。通常其端口采用的是機。通常其端口采用的是RCA型型唱機接口唱機接口. 盡管有些盡管有些Hi-Fi設備也設備也采用光纜采用光纜來傳

28、送同樣的信號，實用中通來傳送同樣的信號，實用中通常使用常使用格式轉換器格式轉換器來來將民用格式的信號轉換為專業格式將民用格式的信號轉換為專業格式的信的信號，或反過來進行，并可在號，或反過來進行，并可在電氣和光格式間進行轉換電氣和光格式間進行轉換。 當當IEC對雙通道數字音頻接口進行標準化時，存在兩個要求：對雙通道數字音頻接口進行標準化時，存在兩個要求： 1)“為民用級產品使用為民用級產品使用”，2)用于用于“廣播或類似目的廣播或類似目的”。 單獨的單獨的IEC標準標準(IEC958)在民用和專業應用之間只是做了微小在民用和專業應用之間只是做了微小的改變。偶然情況下，這將導致設備的互連發生問題比

29、如的改變。偶然情況下，這將導致設備的互連發生問題比如民用數據格式傳送到了專業電氣接口。民用數據格式傳送到了專業電氣接口。 IEC958目前正在修訂中目前正在修訂中。 7.2.2 標準型民用接口標準型民用接口(IEC958，類型，類型2) 民用接口的民用接口的子幀數據格式與專業接口所用的完全一樣，但是通子幀數據格式與專業接口所用的完全一樣，但是通道狀態的實現卻幾乎完全不同。道狀態的實現卻幾乎完全不同。 民用接口通道狀態的第二個字節已經留給了民用接口通道狀態的第二個字節已經留給了“種類碼種類碼”的指示，的指示，它們被設定成表示民用應用的種類。它們被設定成表示民用應用的種類。 目前定義的種類碼有：一

30、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，接收器便可以根據種類碼的情況以不同接收器便可以根據種類碼的情況以不同方式對通道狀態的某些比特進行譯碼處理方式對通道狀態的某些比特進行譯碼處理。 例如在使用例如在使用CD時，來自時，來自CD的的“Q”通道子碼的通道子碼的4個控制比特被個控制比特被輸入到通道狀態塊輸入到通道狀態塊(比特比特14)的頭的頭4個控制比特中。在民用接口個控制比特中。在民用接口設備中，它按照串行復制管理系統設備中，它按照串行復制管理系統(Serial Co

31、py Management System，SCMS)的規定也被用來進行復制保護。的規定也被用來進行復制保護。 民用接口的用戶比特常常被用來傳送由記錄的子碼產生的信息，民用接口的用戶比特常常被用來傳送由記錄的子碼產生的信息，比如音軌號和提示點數據。比如音軌號和提示點數據。在進行在進行CD和和DAT的復制時要用到它的復制時要用到它們，以便確保音軌起始們，以便確保音軌起始ID的標志能夠與音頻數據一起被復制下的標志能夠與音頻數據一起被復制下來，而這樣的數據信息通常來，而這樣的數據信息通常AESEBU接口是不傳遞的。接口是不傳遞的。標準型民用接口標準型民用接口(IEC958，類型，類型2)7.2.3 S

32、PDIF-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，它被設計為用每根電纜來傳送最高量化精度為設計為用每根電纜來傳送最高量化精度為20bit的一個通道的數的一個通道的數字音頻信息字音頻信息(盡管大多數的設備僅采用盡管大多數的設備僅采用16bit)。 在大多數雙通道設備中，接口是在大多數雙通道設備中，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，每個通道一個。電平為型接口端子，每個通道一個。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接口端子

33、相匹配的還有單獨一個用來傳送字時鐘信單獨一個用來傳送字時鐘信號的接口端子號的接口端子，字時鐘是一種采樣頻率的方波信號，它用來同，字時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鐘。步接收器的采樣時鐘。 也有符合也有符合RS422標準的多通道電氣接口，這種接口標準的多通道電氣接口，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，仍要用單獨一個要用單獨一個BNC接口端子來接口端子來傳送字時鐘。傳送字時鐘。 在每個音頻采樣周期內，由每個接口傳送的數據相當于在每個音頻采樣周期內，由每個接口傳送的數據相當于32bit，盡管只有字的最初盡管只有字的最初29bit被認

34、為是有效的，最后的被認為是有效的，最后的3bit元周期被元周期被合成相當平時維持時間合成相當平時維持時間1.5倍的兩個元，以便于它能夠起到同步倍的兩個元，以便于它能夠起到同步型的作用。型的作用。SPDIF-2接口接口 音頻數據的音頻數據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個控制或用戶比特。個控制或用戶比特。當采樣頻率為當采樣頻率為48kHz時，數據率為時，數據率為1.53Mbits；當采樣頻率為當采樣頻率為44.1kHz時，數據率為時，數據率為1.2Mbits。 SPDIF-2接口接口主要被應用于：主要被應用于： 1)由由Sony專業數字音頻設備向

35、外傳送音頻數據上，專業數字音頻設備向外傳送音頻數據上，尤其是尤其是在在PCM-1610和和1630CD母板母板PCM轉換器上。轉換器上。 2)有時在那些要有時在那些要與與Sony設備進行連接的其他專業音頻設備設備進行連接的其他專業音頻設備上上。 隨著時間的推移，大量的隨著時間的推移，大量的其他廠家專用接口也隨之出現其他廠家專用接口也隨之出現，尤其是在那些低成本的數字音頻設備上大多采用這些接口，尤其是在那些低成本的數字音頻設備上大多采用這些接口，這其中有這其中有YAMAHA和和TASCAM。 現在可以使用已經商業化的接口轉換器將這種設備與使用現在可以使用已經商業化的接口轉換器將這種設備與使用標準

36、接口的其他設備簡單互連起來。標準接口的其他設備簡單互連起來。 7.2.4 多通道音頻數字接口多通道音頻數字接口(MADI)多通道音頻數字接口多通道音頻數字接口(Multi-channel Audio Digital Interface，MADI)是以雙通道是以雙通道AESEBU接口標準為接口標準為基礎的多通道數字音頻設備間的互連標準。基礎的多通道數字音頻設備間的互連標準。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個通道的個通道的線性量化音頻數據，以便每個通道的一個樣值能夠在線性量化音頻數據，以便每個通道的一個樣值能夠在一個音頻采樣周期內傳送出去。一

37、個音頻采樣周期內傳送出去。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，發射接口連接件，發射機的輸出電壓峰機的輸出電壓峰-峰值應為峰值應為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的距離。遠的距離。例如，光纖分布式數據接口例如，光纖分布式數據接口(Fiber Distributed Data Interface，FDDI)可以用于長達可以用于長達2km的連接，的連接，也可以采用同步光纖網絡也可以采用同步光纖網絡(Synchronous Optica

38、l Network，SONET)。多通道音頻數字接口多通道音頻數字接口(MADI)音頻采樣的量化比特數可以為音頻采樣的量化比特數可以為24比特。另外，比特。另外，AESEBU接口標準中的音頻樣值有效位接口標準中的音頻樣值有效位(V)、用戶數據位、用戶數據位(u)、通道狀態位、通道狀態位(C)和奇偶校驗位和奇偶校驗位(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行一采用這種互連方法，可以對原始的音頻信號只進行一次次AD變換，然后就可以在數字域內依次通過錄音調變換，然后就可以在數字域內依次通過錄音調音臺，對多通道錄音機和縮混錄音機進行所有處理了音臺，對多通道錄音機和縮混錄

39、音機進行所有處理了.雖然利用雖然利用AES3標準也可以在調音臺和多通道錄音機間標準也可以在調音臺和多通道錄音機間進行互連，但每兩個音頻通道需要兩根電纜進行互連，但每兩個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進行互連只要求用兩根音頻進行互連只要求用兩根音頻電纜電纜(再加一個主同步信號再加一個主同步信號)就可以傳送就可以傳送56個音頻通道。個音頻通道。MADI協議在文件協議在文件AES10-1991和和ANSI S4.43-1991標標準中進行了說明。準中進行了說明。多通道音頻數字接口多通道音頻數字接口(MADI)典型的典型的MADI配置如圖配置如圖7-4

40、所示。所示。為了減小帶寬，為了減小帶寬，MADI的設計者并沒有采用雙相標志編的設計者并沒有采用雙相標志編碼，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協議協議)。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發送與接收框圖發送與接收框圖多通道音頻數字接口多通道音頻數字接口(MADI) 在在NRZI中，用高電平到低電平或低電平到高

41、電平的瞬態變中，用高電平到低電平或低電平到高電平的瞬態變化來代表二進制的化來代表二進制的“1”，而無瞬態變化則代表，而無瞬態變化則代表“0”。音頻。音頻數據采樣頻率的范圍可為數據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的通道數目如何，鏈路的傳輸偏差。不論采樣頻率和啟動的通道數目如何，鏈路的傳輸率固定為率固定為125Mbits.由于編碼方案的限制，所以實際的由于編碼方案的限制，所以實際的數據傳輸率為數據傳輸率為100Mbits。 雖然雖然AES3是帶有自時鐘的，但是帶有自時鐘的，但MADI卻卻設計成異步工作方設計成異步工作方式式。這樣，。這樣，MADI

42、接收機必須從傳輸來的數據中提取出時接收機必須從傳輸來的數據中提取出時基信息基信息，以便接收機的時鐘可以被同步。要想保證這一點，以便接收機的時鐘可以被同步。要想保證這一點，MADI協議規定每幀至少傳送一次協議規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)。進一步還要將專門的主同步信號。進一步還要將專門的主同步信號(符合符合AES11定義定義)應用到所有互連的應用到所有互連的MADI發射機和接收機上發射機和接收機上. 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，以便數據能夠由時鐘來重新調整，并以正確的數據率由緩沖便

43、數據能夠由時鐘來重新調整，并以正確的數據率由緩沖器輸出。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個比特不同于個比特不同于AES3的子幀格的子幀格式。每個通道由式。每個通道由32個比特構成，其中包括個比特構成，其中包括4個模式識個模式識別比特，別比特，24個音頻比特，以及個音頻比特，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、通道啟動關閉狀態標提供了幀同步、通道啟動關閉狀態標志、志、AB子幀標志、通道塊同步標志信息。子幀標志、通道塊同步標志信息。

44、56個個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采樣周期內傳輸完成，所有的通道均在一個采樣周期內傳輸完成，如圖如圖7-6所示。所示。7.2.5 其他標準接口其他標準接口 1)ADAT(又稱又稱Alesis多通道光學數字接口多通道光學數字接口)是美國是美國Alesis公公司開發的一種數字音頻信號格式，因為最早用于該公司的司開發的一種數字音頻信號格式，因為最早用于該公司的ADAT八軌機，所以就稱為八軌機，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個通道個通道的數字音頻信號，由于連的數字音頻信號，由于連接方便、穩定可靠，接方便、穩定可靠，現在已經成為了一種事實上的多通道現在已經成為了一種事實上的多通道數字音頻信號格式，越來越廣泛地使用在各種數字音頻設數字音頻信號格式，越來越廣泛地使用在各種數字音頻設備上備上，目前許多公司的多通道數字音頻接口，像，目前許多公司的多通道數字音頻接口，像Frontier公公司的系列產品，使用的都是司的系列產品，使用的都是ADAT口。口。 2)TDIF是日本是日本Tascam公司開發的一種公司開發的一種多通道數字音頻格式多通道數字音頻格式，使用類似于計算機的使用類似于計算機的25針針串行電纜線來傳送串行電纜線來傳送8個通