S/PDIF總線協(xié)議

S/PDIF基本上是以AES/EBU(也稱為AES3)專業(yè)用數(shù)字接口為參考然后做了一些小變動(dòng)而成的家用版本，可以使用成本比較低的硬件來實(shí)現(xiàn)數(shù)字訊號(hào)傳輸。為了定制一個(gè)統(tǒng)一的接口規(guī)格，在現(xiàn)今以IEC 60958標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來囊括取代AES/EBU與S/PDIF規(guī)范，而IEC 60958定義了三種主要型態(tài)：

• IEC 60958 TYPE 1 Balanced ─ 三線式傳輸，使用110 Ohm阻抗的線材以及XLR接頭，使用于專業(yè)場合
• IEC 60958 TYPE 2 Unbalanced ─ 使用75 Ohm阻抗的銅軸線以及RCA接頭，使用于一般家用場合
• IEC 60958 TYPE 2 Optical ─ 使用光纖傳輸以及F05光纖接頭，也是使用于一般家用場合

事實(shí)上，IEC 60958有時(shí)會(huì)簡稱為IEC958，而IEC 60958 TYPE 1即為AES/EBU(或著稱為AES3)接口，而IEC 60958 TYPE 2即為S/PDIF接口，而雖然在IEC 60958 TYPE 2的接頭規(guī)范里是使用RCA或著光纖接頭，不過近年來一些使用S/PDIF的專業(yè)器材改用BNC接頭搭配上75 Ohm的同軸線以得到比較好的傳輸質(zhì)量，下表為AES/EBU與S/PDIF的比較表。

IEC958使用的編碼方法

IEC958在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用雙相符號(hào)編碼(Biphase Mark Code)，簡稱BMC，屬于一種相位調(diào)制(phase modulation)的編碼方法，是將時(shí)鐘訊號(hào)和數(shù)據(jù)訊號(hào)混合在一起傳輸?shù)木幋a方法。

其原理是使用一個(gè)兩倍于傳輸位率(Bit Rate)的時(shí)鐘頻率做為基準(zhǔn)，把原本一位數(shù)據(jù)拆成兩部份，當(dāng)數(shù)據(jù)為1的時(shí)后在其時(shí)鐘周期內(nèi)轉(zhuǎn)變一次電位(0->1或1->0)讓數(shù)據(jù)變成兩個(gè)不同電位的資料，變成10或01，而當(dāng)數(shù)據(jù)為0時(shí)則不轉(zhuǎn)變電位，變成11或00。同時(shí)每一個(gè)位開頭的電平與前一個(gè)位結(jié)尾電平要不同，這樣接收端才能判別每一個(gè)位的邊界，如下圖所示。

IEC958通信協(xié)議架構(gòu)

S/PDIF與AES/EBU主要是做為傳遞PCM格式的信號(hào)，例如48kHz的DAT以及44.1kHz的CD，不過現(xiàn)在也有用來傳遞壓縮過的多聲道訊號(hào)。

標(biāo)準(zhǔn)傳遞兩聲道訊號(hào)的架構(gòu)如下圖所示，最上面為由192個(gè)框架(Frame)構(gòu)成的區(qū)塊(Block)。而每個(gè)Frame儲(chǔ)存了兩個(gè)聲道的一組采樣信號(hào)(Sample)，分為Channel A與Channel B兩個(gè)聲道。而每組Sample由一個(gè)子框架(Sub Frame)構(gòu)成，也就是一個(gè)Frame里有兩個(gè)Sub Frame。Sub Frame的數(shù)據(jù)長度為32 Bits，里頭內(nèi)含了頭碼(Preamble)、輔助數(shù)據(jù)(Aux. Data)、音頻數(shù)據(jù)(Audio Data)、以及四個(gè)位的信息與檢查碼。也就是說，一個(gè)Sub Frame為32 Bits，也就4 Bytes，而一個(gè)Frame為8 Bytes，而一個(gè)Block為192 x 8 = 1536 Bytes，而每個(gè)Block總共可以傳遞192個(gè)雙聲道Sample。

子框架(Sub Frame)詳細(xì)解說

要了解IEC958的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的話，我們有必要要先了解子框架(Sub Frame)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，一個(gè)Sub Frame如下圖所示區(qū)分成幾個(gè)部份，我們先一一表列如下：

0-3頭碼(Preamble)用來表示一個(gè)Sub Frame的開頭，有三種型態(tài)，分別表示該Sub Frame為Channel A、Channel B或著是一個(gè)Block的起始Sub Frame(為Channel A)。

4-7輔助數(shù)據(jù)(Aux. Data)原始此區(qū)塊的設(shè)計(jì)是用來傳遞一些使用者自行添加的信息，不過目前比較常見的用途是當(dāng)音訊數(shù)據(jù)超過20Bit取樣時(shí)，這四個(gè)Bit用來儲(chǔ)存多出的取樣Bit，比如說當(dāng)要傳送24Bit取樣的數(shù)據(jù)時(shí)，用來存放末四個(gè)Bit的音訊數(shù)據(jù)。

8-27音頻數(shù)據(jù)(Audio Data)存放實(shí)際的取樣數(shù)據(jù)，長度為20 Bit，以LSB優(yōu)先的方式傳送，當(dāng)取樣低于20 Bit時(shí)，沒有用到的LSB Bits要設(shè)定為零，舉例來說，當(dāng)我們要傳送16 Bit的數(shù)據(jù)時(shí)，只會(huì)用到12-27 Bit的位置(LSB在12 Bit)，而8-11 Bit為零。

28有效位(Validity Bit)此位設(shè)定了這一個(gè)Sub Frame內(nèi)的數(shù)據(jù)是不是正確，如果設(shè)定為0，代表此Sub Frame內(nèi)的數(shù)據(jù)是正確可被接收的，反之如果此Bit為1，則代表接收端應(yīng)該忽略此組Sub Frame。比如說CD轉(zhuǎn)盤讀取CD數(shù)據(jù)時(shí)若是有某一個(gè)Sample讀不到就會(huì)將代表該組Sample的Sub Frame中的有效位設(shè)為1。

29使用者位(User Bit)此位為使用者自行定義的位，每組Sample傳送一位，直到192組Sample傳完后組成成192位的信息，兩聲道各自有一組192位的使用者信息。

30信道狀態(tài)位(Channel Status Bit)此位與使用者位一樣，每組Sample傳送一位，最后組成兩聲道各自一組192位的信道狀態(tài)信息(Channel Status)。這個(gè)192位信道狀態(tài)信息分為專業(yè)(Professional)與一般家用(Consumer)兩種不同的結(jié)構(gòu)，以第一個(gè)位決定，設(shè)為1的時(shí)后為Professional模式，設(shè)為0的時(shí)后為Consumer模式。

31同位檢查位(Parity Bit)同位檢查是用來判別是否有奇數(shù)個(gè)位是發(fā)生錯(cuò)誤，是一種簡便錯(cuò)誤檢查方法，這邊是使用偶位同位檢查(Even Parity Check)。