Цифровой аудиовыход spdif. Spdif вход выход

На сегодняшний день существует так много слотов и разъемов, что иногда трудно разобраться с одним из них. Так, часто возникают проблемы с покупкой нового девайса и подключением к нему каких-то дополнительных устройств. Сегодня мы узнаем все о S/PDIF - что это, для чего и зачем.

Понятие

Интересно, что международный стандарт позволяет использовать вариант как S/PDIF, так и S/P-DIF. У него присутствует своя расшифровка, которая дает нам понять, кем был разработан данный стандарт. Sony/Philips Digital Interface Format хранит в себе набор параметров протокола с аппаратной реализацией. Он имеет возможность передавать цифровое звучание от первого аудиоустройства ко второму.

Рассматривая S/PDIF, мы разберемся с его физической и системной частью. Физический параметр дает возможно узнать, каким путем передается сигнал и по каким каналам, а системный - какой протокол используется.

Спецификация

Прежде чем разобраться с областью применения данного интерфейса, поймем, чем же он занимается. В целом данный формат допускает несколько типов кабелей и разъемов. Так миру доступен цифровой S/PDIF, коаксиальный и оптический. Есть под эти все варианты соответствующие адаптеры и переходники. Возможно вместо коаксиального использовать оптический и наоборот. Единственное, что, помимо адаптеров, нужен внешний блок питания.

Прародитель

Разработка этого интерфейса началась с уже имеющегося тогда профессионального стандарта AES/EBU. Шифр впервые стал известным в 1986 году. Тогда над ним работали Общество звукоинженеров и Исправленная версия стала использоваться в 1992 году, после чего перетерпела изменения в 2002 и 2009 годах.

Как обычно, существует некое различие в интерфейсах. Его можно определить с помощью устоявшихся стандартов.

Различие

Если вы ничего не знаете о S/PDIF, что это и для чего нужно, то, скорее всего, никогда не слышали и о AES/EBU. Последний стандарт придумали для форматов DAT и CD, которые кодируются с помощью импульсивно-кодовой модуляции. Интерфейс использует код BMC. Это значит, что передача информации происходит с любым показателем частоты дискретизации, а восстановление частоты проходит через расшифровку данных.

Стандарт AES был представлен тремя модификациями. Все работали с показателем сопротивления 110 Ом, с симметричным подключением, в зависимости от модификаций использовался пары или категории 5. При этом стандарт разъемов также отличался, сначала XLR или D-25, позже RJ-45. Уровень сигнала 2-7 В.

Модуляция оставалась неизменной и проходила через кодирование. Подкодовые данные представлены ASCII ID-текстом. Максимальное расстояние сначала было всего 100 м, позже - 400 м. Разрешающая способность достигла 24 бит.

Перед тем как все узнали о S/PDIF, что это и для чего нужно, появился промежуточный вариант AES3id. Он уже работал с сопротивлением 75 Ом, подключение имел несимметричное, кабель коаксиальный. Формат разъема снова поменялся на BNC, а уровень сигнала опустился до 1 В. Максимальное расстояние достигло отметки 1000 м. Разрешающая способность осталась неизменной - 24 бита.

Этот промежуточный вариант во многом продиктовал спецификацию новинки. Так, обозреваемый стандарт также работал с сопротивлением 75 Ом, имел несимметричное подключение. Кабель был как коаксиальный, так и оптический, в зависимости от типа. Разъем снова поменял формат: RCA или TOSLINK. Уровень сигнала стал наполовину меньше - 0,5 В. Изменились подкодовые данные, которые оснастили технологией защиты от копирования SCMS. Максимальная длина уменьшилась и стала лишь 10 м, а способность 20 бит опционально показывала все те же 24 бита.

Типы

Как мы уже говорили ранее, существует три типа данного стандарта. Есть оптический S/PDIF, цифровой и коаксиальный. Первый TOSLINK получил свое название благодаря разработчику Toshiba. Это оптоволоконный стандарт. Его часто можно встретить в бытовых аудиоустройствах, компьютерных звуковых платах и т. д. Популярным последнее время становятся MiniTOSLINK с форм-фактором 3,5 jack. Их можно встретить в некоторых моделях ноутбуков, у которых выход S/PDIF совмещен с гарнитурой.

Коаксиальный тип имеет сопротивление 75 Ом, присоединяется с помощью интерфейса RCA. Если вам не подходят обычные аудиокабели, которые еще называют тюльпанами, то присмотритесь к коаксиальному стандарту. Чтобы корректно работать, он терминируется с двух сторон, а показатели входного и выходного сопротивления равны 75 Ом.

Из всех вариантов, самым распространенным разъемом стал RCA. Он в паре со стандартом S/PDIF "расположился" на потребительской аудиотехнике. Немного реже применяется оптический тип. Чтобы использовать аудиосистему с активной акустикой, необходимо как раз и обзавестись выходом S/PDIF.

Виниловые проигрыватели

Цифровые источники звука

Цифровой интерфейс S/PDIF и принцип его работы

Цифровой выход.

Гнездо на всех СD транспортах и на некоторых CD-проигрывателях, которое обеспечивает доступ к цифровому потоку данных. При помощи цифрового выхода CD-транспорт может подавать информацию на отдельный цифровой процессор через интерфейс S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface Format — формат цифрового интерфейса Sony/Philips). Он назван в честь двух компаний, которые изобрели компакт-диск.

Цифровой интерфейс S/PDIF-это стандартный формат передачи цифрового звука, преимущественно между СD транспортом и цифровым процессором. Сигнал S/PDIF может передаваться через разъемы и кабели различных типов, таких как оптический ST или коаксиальный (рассматриваемый в этой главе ниже). Вся бытовая цифровая аудиоаппаратура — транспорты, цифровые процессоры и аппараты цифровой записи — использует интерфейс S/PDIF. Профессиональный вариант S/PDIF называется интерфейсом AES/EBU (Audio Engineering Society/European Broadcast Union, или Общество аудиоинженеров/Европейский радиовещательный союз — организации, стандартизировавшие этот интерфейс). Иногда его используют и в бытовой цифровой аудиоаппаратуре.

Джиттер — это временные ошибки тактового генератора, задающего моменты преобразования цифровых отсчетов компакт-диска в музыку. Джиттер к тому же ухудшает ощущение пространства, уменьшая глубину звуковой сцены и смазывая музыкальные образы. Ощущение прозрачности воздуха между вами и исполнителем исчезает, пространство словно затягивается дымкой.

Главным источником джиттера в цифровом воспроизведении звука является интерфейс, соединяющий CD-транспорт с цифровым процессором. Избавьтесь от цифрового интерфейса, которого по природе своей лишен CD-проигрыватель, и вы уничтожите главный "возбудитель" джиттера. По этой причине одно-корпусные CD-проигрыватели при прочих равных условиях имеют значительное превосходство в качестве звука над компонентной аппаратурой.

В сигнале S/PDIF содержатся звуковые данные обоих звуковых каналов, а также синхросигнал, называемый также тактовыми импульсами. Эти тактовые импульсы восстанавливает цифровой процессор, благодаря чему транспорт и процессор работают в едином временном базисе. Индикатор с надписью "Lock" или индикатор частоты дискретизации на передней панели многих цифровых процессоров показывает, что тактовые импульсы восстановлены и два компонента синхронизированы, т.е. их тактовые частоты совпадают.

Поток данных интерфейса S/PDIF несет не только информацию о звуке, но и служебную информацию, включая ряд субкодов CD. Они содержат сведения о частоте дискретизации, об использовании предъискажений, а также информацию о принадлежности сигнала к профессиональному интерфейсу AES/EBU или интерфейсу для бытовой аппаратуры S/PDIF. Данные субкода включают также номера всех треков и временную информацию, отображаемую индикатором CD-проигрывателя или транспорта. Звуковые данные и информация субкода объединяются в 32-разрядные сукеры. Каждый субкадр начинается с преамбулы, четырехразрядной синхрогруппы, которая нарушает правила бифазного кодирования. Преамбула действует как сигнал синхронизации, обозначающий начало нового субкадра. За преамбулой следуют четыре бита вспомогательной информации» 20 разрядов звуковой информации. Если передается шестнадцатиразрядная звуковая информация, то дополнительные четыре разряда не используются (заменяются при кодировании нулями). Четырехбитную область дополнительных данных можно использовать для размещения звуковых данных, увеличивая за ее счет полную длину слова аудиоданных до 24 битов.

Дополнительные четыре бита (правильность звукового отсчета, бит данных пользователя, статус звукового канала и четность субкадра) завершают субкадр.

Субкадры левого и правого звуковых каналов идентифицируются несколько различными преамбулами. В едином потоке битов они передаются поочередно. Из субкадров формируются блоки длиной 192 бита. При частоте дискретизации 44,1 кГц общая скорость цифрового потока составляет 2,8224 миллиона бит в секунду.

S/PDIF или S/P-DIF — расшифровывается как Sony/Philips Digital Interface Format , или как Sony /Philips Digital Interconnect Format описано также как IEC 958 type II в международном стандарте IEC-60958. Является совокупностью спецификаций протокола низкого уровня и аппаратной реализации, описывающих передачу цифрового звука между различными компонентами аудиоаппаратуры. При описании S/PDIF необходимо описать как физическую часть (то есть, собственно, каким образом сигнал передаётся и по чему), так и программную часть (то есть используемый протокол).

S/P-DIF - потребительская версия стандарта известного как AES/EBU ; имеет небольшие отличия в протоколе и требует менее дорогих аппаратных средств.

Приложения

S/PDIF первоначально применялся в CD-плеерах (и DVD-плеерах, проигрывающих компакт-диски), а затем стал общим способом соединения и передачи звука в других аудиокомпонентах, например, таких как MiniDisc>-плееры и звуковые карты для персональных компьютеров. Он также приобрёл популярность в автомобильном звуке, где прежний беспорядок многочисленных проводов может быть заменен единственным волоконно-оптическим кабелем, который устойчив к электрическим помехам.

Другое применение интерфейс S/PDIF находит в передаче цифрового потока окружающего звука как определено стандартом IEC 61937. Этот режим используют, чтобы подключить выход DVD-плеера к входу AV-ресивера домашнего кинотеатра, который поддерживает форматы Dolby Digital или Digital Theatre System(DTS) окружающего звука.

S/PDIF (Sony*/Philips* Digital Interface) - это интерфейс формата передачи аудио, который поддерживает передачу цифровых аудио сигналов от одного устройства к другому без процедуры преобразования в аналоговый сигнал, что позволяет избежать ухудшения качества звука.

Разъем RCA - наиболее распространенный разъем, используемый с интерфейсом S/PDIF и идентичный разъему, применяемому в потребительской аудио продукции. Кроме того, в некоторых случаях используется оптический разъем. Для того чтобы подключить аудиосистему непосредственно к динамикам, последние должны поддерживать вход S/PDIF.

Если системная плата для настольных ПК не поддерживает встроенные разъемы S/PDIF, можно установить звуковую карту, включающую эти разъемы.

Аппаратная реализация

Спецификация S/PDIFormat допускает несколько типов кабеля и разъемов. Ключевые слова для электрического типа — «coaxial» и «RCA jack». Другой тип назван «оптическим» с часто употребляемым словом «TOSLINK » или, реже, «EIAJ Optical». Существуют адаптеры для перехода с коаксиального RCA Jack S/PDIF на оптический TOSLINK S/PDIF и наоборот, для них необходим внешний источник питания. Достоинством оптического типа S/PDIF является отличная устойчивость к электрическим помехам.

S/PDIF был разработан на основе профессионального стандарта звуковой индустрии, известного как AES/EBU, который обычно применяется для цифровой записи на магнитную ленту в DAT-системах и для передачи звука в профессиональных звукозаписывающих студиях. S/PDIF остается во многом идентичным на уровне протокола, но имеет другие физические разъёмы, которые в отличие от XLR дешевле и легче в использовании.

Типы разъёмов и кабелей

• Цифровой сигнал с TTL уровнями. TTL - Транзисторно-транзисторная логика. TTL обычно (но не всегда!) имеет два уровня: >2,4 В (единица) и 0-0,4 В (ноль). TTL S/PDIF выходы также есть в звуковых картах.
• Коаксиальный. Коаксиальный кабель сопротивлением 75 Ом, присоединённый к разъёмам RCA. Обычные аудиокабели (тюльпаны) могут быть использованы для передачи S/PDIF сигнала на короткие расстояния (до 0,5 м), для больших расстояний надо использовать 75 омный коаксиальный кабель. На разъёмах с каждой стороны должны быть установлены 75 омные терминирующие резисторы. Без нагрузочных резисторов отклонение напряжения равно ±0,5В, с резисторами ±0,25В.
• TOSLINK - волоконно-оптический кабель. Сейчас большую популярность приобрели разъемы типа MiniTOSLINK -это разъем оптического кабеля в форм-факторе 3,5 jack. Очень часто такие разъемы встречаются в современных ноутбуках, где выход S/PDIF совмещен с выходом на наушники. Для соединения такого ноутбука с ресивером потребуется кабель MiniTOSLINK - TOSLINK, либо переходник для стандартного кабеля TOSLINK-TOSLINK.

Протокол

S/PDIF может быть использован для передачи цифровых сигналов множества форматов. Наиболее распространены из них: формат использованный в DAT с частотой дискретизации 48 кГц и формат записи компакт-дисков с частотой дискретизации 44,1 кГц. Для того, чтобы поддерживать обе эти системы, формат не имеет определенного битрейта данных. Взамен данные передаются, используя Biphase Mark Code, который имеет один или два перехода для каждого бита данных, позволяя передавать оригинальный word clock вместе с самим сигналом.
Расширяя возможности данного интерфейса, S/P-DIF может быть использован для передачи 20-битных потоков аудиоданных плюс другая связанная информация. Можно также передавать 16-битные потоки с нулевым заполнением или 24-битовые, за счет отказа от дополнительной информации.

Протокол низкого уровня почти тот же, что и в описании AES/EBU. Единственное различие - бит статуса канала («Channel status bit»).

Бит статуса канала («Channel status bit») в S/P-DIF

В каждом суб-фрейме имеется один канальный бит статуса, таким образом образуется 192-битовое слово в каждом аудиоблоке. Это означает, что есть 192/8 =24 байта доступных в каждом аудиоблоке. Значение канального бита статуса в S/P-DIF полностью отличается от AES/EBU.

Для SPDIF, 192-битовые слова поделены на 12 слов по 16 битов каждое. Первые 6 битов первого слова - управляющий код; значение этих битов показано в таблице:

Прочее

S/PDIF определен международным стандартом IEC 60958-3.
S/PDIF защищён патентом:

Цифровые интерфейсы давно теснят своих аналоговых предков. Аудиосистемы среднего класса в качестве источника сигнала используют звук закодированный в одном из множества стандартов. Это может быть банальный PCM для стереозвука или семейство стандартов Dolby для их многоканальных родственников. Но сегодня мы поговорим не о способах кодирования, но о том, как именно передаётся сигнал. Существует всего два варианта - оптический и по коаксиальному кабелю. Оптика гарантирует полную электрическую развязку, коаксиальный кабель прост в подключении.

Уже лет десять практически каждая материнская плата укомплектована оптическим цифровым выходом S/PDIF (он же TOSLINK). Но если посмотреть на заднюю панель найти его можно не всегда. В чём же подвох? В нежелании производителя устанавливать ещё один разъём на задней панели и удорожать плату установкой оптического модуля или гнезда под коаксиальный кабель. Если открыть документацию на материнскую плату то можно обнаружить типовой набор из четырёх контактов похожий на гнездо для подключения спикера.

На этой же странице нарисована фирменная планка с коаксиальным и оптическим выходами. Иногда ещё бывают оптические входы, но автор статьи о таком только читал в сети. Поиск оригинальной планки может превратиться в нетривиальную задачу - цена на зарубежных аукционах составляет около 10 долларов без учёта доставки. Быстрый поиск по русскоговорящим форумам находит только запросы о её покупке и советы купить вместо неё звуковую карту с соответствующим гнездом.

По спецификации уровень сигнала на материнской плате - это TTL, о нагрузочной способности выхода SPDIFOUT можно только догадываться. Та же документация рекомендует нагрузить его светодиодом с токоограничивающим резистором - это и будет самым дешевым подключением. Попробовать этот вариант первым я не решался по двум причинам - жаль было платы и насущной необходимости куда-то втыкать стандартный оптический кабель. Позже я всё же собрал эмиттерный повторитель на одном транзисторе и подключил светодиод. Интерфейс весело светился красным светодиодом, но приставленный к нему оптический кабель звука не дал. Всё та же документация рекомендовала подобрать сверхъяркий светодиод с длиной волны 660 нанометров. Возможно ни один из использованных светодиодов не подошел.

Следующий этап - подключение рекомендованного оптического модуля TOTX173. Цена и наличие по интернет-магазинам опять не радует - чуть меньше тех же десяти долларов и длительная доставка. Значит пора искать донора. Пробежавшись по домашней свалке электроники, удалось выявить только одну жертву, ей оказалась Playstation 2, подаренная сотрудниками на прошлый день рождения. Рука на вандализм легендарной приставки не поднялась. На региональном интернет-аукционе был выловлен DVD Recorder Samsung за те же сакральные 10 долларов без доставки. Дальше пойдут фотографии.

S/PDIF на жертве выглядел так

Так как поиск по коду на корпусе (T2002H7) ничего не дал, то устройство пришлось включать в разобранном состоянии для того чтобы убедиться что используется питание от пяти вольт и TTL уровень сигнала.

Контактов всего три, общий легко определяется, питание подключено напрямую к подписанному 5в штекеру, остаётся информационный вывод подключенный через резистор номиналом 220 Ом. Вот наш ново обретённый модуль крупным планом.

Осталось подключиться к материнской плате и собрать это всё в виде планки. Общий вывод подключаем к общему, питание к питанию, а SPDIFOUT через резистор 220 Ом к data. Из куска макетной платы и выгоревшей сетевой карты собираем планку для ПК, у меня получилось так.

Устанавливаем в корпус.

С момента сборки прошло уже более двух недель - всё работает отлично. На слух конечно разница находится в пределах данных психологией ощущений. Но если есть акустика понимающая оптику - почему бы не воспользоваться подключением сделанным своими руками. В комментариях было бы интересно услышать мнение о возможной разнице в звучании такого оптического выхода и полученного с звуковой карты среднего ценового диапазона.

Уже после сборки я добрался до ближайшей мастерской по ремонту бытовой техники. Именно там стояло сразу искать донора - у них есть достаточное количество сгоревших DVD плееров, примерно по доллару за плату. Для тех кто захочет повторить конструкцию - это будет полезным.

USB кабель длиной 120см

Оптический кабель длиной 1М

Торцы закрыты резиновыми защитными колпачками.

Разъем стандартный SPDIF со скошенными уголками.
Многие из вас, как и я, иногда его видели в телевизорах и некоторых компьютерах, но никогда не использовали, так что будет интересно узнать что за зверь.

Внутри оптоволокно, если на один конец подать свет - с другого конца его можно снять.

И, наконец, сам конвертер представляет из себя металлическую коробочку с разъемами с обеих сторон.

С одной стороны входы: питание и цифровой звук либо через оптический кабель Toslink как у нас, либо через коаксиальный.

С другой стороны выходы: под наушники 3.5мм, два тюльпана RCA и индикатор питания, красный и довольно ядреный.

Размеры конвертера невелики: 5.5см*6см*2см
Но он довольно увесистый благодаря металлическому корпусу: 82г

Разбирается конвертер легко, достаточно открутить винтик.

А затем еще два и готово:

Сзади как-то немного неаккуратно сделано, пайка местами некрасивая, кое-где не смыт флюс.
Даю фотки крупным планом:
http://s19.postimg.org/42zggy8tv/audio_converter_19.jpg
http://s19.postimg.org/bmsjj020j/audio_converter_20.jpg
http://s19.postimg.org/o05dpwroz/audio_converter_21.jpg
http://s19.postimg.org/fkft8eotv/audio_converter_22.jpg

Ну что ж, давайте подключать.
Подключение до безобразия простое, вставить нужные провода куда надо и запитать от USB самого же телевизора.
Индикатор вырвиглазный, прям мини фонарик.

Лучше повернуть его куда-то взад в стену или совсем заклеить, благо хоть когда ТВ выключен, то и он выключен.
В настройках телевизора в разделе звук можно выбрать куда выводить звук, на Самсунг туда быстрее всего попасть через кнопку быстрых настроек.

Если выбран аудиовыход как на скриншоте, то звук в самом ТВ больше не идет, а при попытке регулировки громкости будет писать о том, что мы настроились на внешние динамики и теперь должны регулировать звук пультом от них.

Можно звук не переключать на внешние, они и так играют всегда как только воткнули, тогда будут играть одновременно и внешние динамики, и внутренние, причем во многих случаях будет идти эхо из-за времени конвертации цифры в аналог, эдакий эффект зала.
Можно делать Mute встроенным колонкам или уменьшить их громкость до нуля, чтобы не скакал сбоку значок выключенного динамика.
Но при просмотре особенно многоканальных фильмов лучше использовать и те, и другие колонки, телевизор хорошо передает средние частоты - речь, муз. центр выступает в роли саба и дает спецэффекты.
При работе конвертер практически не греется.

У меня нет профессионального микрофона, поэтому я сделал все, что мог, при помощи обычного камкордера, чтобы передать вам разницу в звуке встроенных колонок и внешних.
В реальности разница еще выше, чем на видео.
Вам потребуются басовитые наушники или колонки, чтобы услышать разницу, в динамиках ноутбука или настольных пластиковых пищалках вы вряд ли что-то различите.

Это все, всем спасибо за внимание.