Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

AES3 (также известный как AES / EBU ) - это стандарт обмена цифровыми аудиосигналами между профессиональными аудиоустройствами . Сигнал AES3 может передавать два канала звука PCM по нескольким средам передачи, включая симметричные линии , несимметричные линии и оптическое волокно . [1]

AES3 был разработан совместно Audio Engineering Society (AES) и Европейским вещательным союзом (EBU). Стандарт был впервые опубликован в 1985 году и был пересмотрен в 1992 и 2003 годах AES3 была включена в состав Международной электротехнической комиссии «s стандарта IEC 60958 , и доступен в варианте потребительского класса , известный как S / PDIF .

История и развитие [ править ]

Разработка стандартов для цифровых аудиосоединений как для профессионального, так и для домашнего аудиооборудования началась в конце 1970-х [2] совместными усилиями Audio Engineering Society и Европейского вещательного союза и завершилась публикацией AES3 в 1985 году. Стандарт AES3 был пересмотрен в 1992 и 2003 годах и опубликован в версиях AES и EBU. [1] Вначале стандарт часто назывался AES / EBU.

Варианты, использующие различные физические соединения, указаны в МЭК 60958. По сути, это потребительские версии AES3 для использования в домашней среде с высокой точностью воспроизведения с использованием разъемов, которые чаще встречаются на потребительском рынке. Эти варианты широко известны как S / PDIF.

Аппаратные соединения [ править ]

Стандарт AES3 соответствует части 4 международного стандарта IEC 60958. Из физических типов межсоединений, определенных в IEC 60958, обычно используются два.

IEC 60958 тип I [ править ]

Разъемы XLR, используемые для соединений IEC 60958 типа I.

Для соединений типа I используется симметричная 3-проводная витая пара с сопротивлением 110 Ом и разъемами XLR . Соединения типа I чаще всего используются в профессиональных установках и считаются стандартным соединителем для AES3. Аппаратный интерфейс обычно реализуется с использованием линейных драйверов и приемников RS-422 .

Концы разъема типа I
Конец кабеляКонец устройства
ВходШтекер XLRГнездо XLR
ВыходШтекер XLR с внутренней резьбойШтекерный разъем XLR

IEC 60958 тип II [ править ]

IEC 60958 Type II определяет несимметричный электрический или оптический интерфейс для приложений бытовой электроники . Предшественником спецификации IEC 60958 Type II был цифровой интерфейс Sony / Philips или S / PDIF . Оба были основаны на оригинальной работе AES / EBU. S / PDIF и AES3 взаимозаменяемы на уровне протокола, но на физическом уровне они определяют разные уровни электрических сигналов и импедансы , которые могут быть значительными в некоторых приложениях.

Разъем BNC [ править ]

Разъем BNC, используемый для соединений AES-3id.

Сигналы AES / EBU также могут передаваться через несимметричные разъемы BNC a с коаксиальным кабелем на 75 Ом. Несбалансированная версия имеет очень большое расстояние передачи по сравнению с максимумом 150 метров для сбалансированной версии. [3] Стандарт AES-3id определяет электрический вариант AES3 с BNC сопротивлением 75 Ом . При этом используются те же кабели, коммутация и инфраструктура, что и для аналогового или цифрового видео, и поэтому широко используется в индустрии вещания.

Протокол [ править ]

Простое представление протокола как для AES3, так и для S / PDIF
Протокол низкого уровня для передачи данных в AES3 и S / PDIF в значительной степени идентичен, и следующее обсуждение применимо к S / PDIF, за исключением случаев, указанных выше.

AES3 был разработан в первую очередь для поддержки аудио в формате стерео PCM в формате DAT с частотой 48 кГц или CD с частотой 44,1 кГц. Не было предпринято никаких попыток использовать оператора связи, способного поддерживать обе скорости; вместо этого AES3 позволяет обрабатывать данные с любой скоростью и кодировать часы и данные вместе с использованием двухфазного кода метки (BMC).

Каждый бит занимает один временной интервал . Каждый аудиосэмпл (до 24 битов) комбинируется с четырьмя битами флага и преамбулой синхронизации, которая имеет длину четыре временных интервала, чтобы создать подкадр из 32 временных интервалов. 32 временных интервала каждого подкадра назначаются следующим образом:

Подрамник AES3
Временной интервалИмяОписание
0–3ПреамбулаПреамбула синхронизации (нарушение кода двухфазной метки) для аудиоблоков, кадров и субкадров.
4–7Вспомогательный образец (необязательно)Вспомогательный канал низкого качества, используемый, как указано в слове состояния канала, особенно для двусторонней связи продюсера или связи между студией звукозаписи.
8–27 или 4–27Аудио образецОдин отсчет сохраняется последним со старшим битом (MSB). Если используется вспомогательная выборка, биты 4–7 не включаются. Данные с меньшей глубиной дискретизации всегда имеют старший бит 27 и расширяются нулем в сторону младшего значащего бита (LSB).
28 годСрок действия (V)Отключите, если аудиоданные верны и подходят для цифро-аналогового преобразования. Во время присутствия дефектных образцов приемное оборудование может быть проинструктировано отключить свой выходной сигнал. Он используется большинством проигрывателей компакт-дисков, чтобы указать, что происходит маскирование, а не исправление ошибок.
29Данные пользователя (U)Формирует последовательный поток данных для каждого канала (с 1 битом на кадр) с форматом, указанным в слове состояния канала.
30Статус канала (C)Биты из каждого кадра аудиоблока сопоставляются, давая 192-битное слово состояния канала. Его структура зависит от того, используется ли AES3 или S / PDIF .
31 годЧетность (P)Бит четности для обнаружения ошибок при передаче данных. Исключает преамбулу; Биты 4–31 содержат четное количество единиц.

Два подкадра (A и B, обычно используемые для левого и правого аудиоканалов) составляют кадр . Кадры содержат 64-битные периоды и создаются один раз за период выборки аудио. На самом высоком уровне каждые 192 последовательных кадра группируются в аудиоблок . В то время как образцы повторяются каждый раз во время кадра, метаданные передаются только один раз на аудиоблок. При частоте дискретизации 48 кГц имеется 250 аудиоблоков в секунду и 3 072 000 временных интервалов в секунду, поддерживаемых двухфазным синхросигналом 6,144 МГц. [4]

Преамбула синхронизации [ править ]

Преамбула синхронизации - это специально закодированная преамбула, которая идентифицирует подкадр и его положение в аудиоблоке. Преамбулы не являются обычными битами данных в кодировке BMC, хотя они все еще имеют нулевое смещение постоянного тока .

Возможны три преамбулы:

  • X (или M): 11100010 2, если предыдущий временной интервал был 0 , 00011101 2, если он был 1 . (Эквивалентно 10010011 2, закодировано NRZI .) Помечает слово для канала A (слева), кроме как в начале аудиоблока.
  • Y (или W): 11100100 2, если предыдущий временной интервал был 0 , 00011011 2, если он был 1 . (Эквивалентно 10010110 2 в кодировке NRZI .) Отмечает слово для канала B (справа).
  • Z (или B): 11101000 2, если предыдущий временной интервал был 0 , 00010111 2, если он был 1 . (Эквивалентно 10011100 2 закодировано NRZI .) Помечает слово для канала A (слева) в начале аудиоблока.

Эти три преамбулы называются X, Y, Z в стандарте AES3; и M, W, B в IEC 958 (расширение AES).

8-битные преамбулы передаются во время, выделенное первым четырем временным интервалам каждого подкадра (временные интервалы от 0 до 3). Любой из трех обозначает начало подкадра. X или Z обозначают начало кадра, а Z обозначает начало аудиоблока.

| 0 | 1 | 2 | 3 | | 0 | 1 | 2 | 3 | Временные интервалы _____ _ _____ _ / \ _____ / \ _ / \ _____ / \ _ / \ Преамбула X _____ _ ___ ___ / \ ___ / \ ___ / \ _____ / \ _ / \ Преамбула Y _____ _ _ _____ / \ _ / \ _____ / \ _____ / \ _ / \ Преамбула Z ___ ___ ___ ___  / \ ___ / \ ___ / \ ___ / \ ___ / \ Все 0 бит в кодировке BMC _ _ _ _ _ _ _ _ / \ _ / \ _ / \ _ / \ _ / \ _ / \ _ / \ _ / \ _ / \ Все биты BMC закодированы  | 0 | 1 | 2 | 3 | | 0 | 1 | 2 | 3 | Временные интервалы

В двухканальном AES3 преамбулы образуют шаблон ZYXYXYXY…, но эту структуру просто расширить на дополнительные каналы (больше субкадров на кадр), каждый с преамбулой Y, как это сделано в протоколе MADI .

Слово статуса канала [ править ]

В каждом подкадре есть один бит состояния канала, всего 192 бита или 24 байта для каждого канала в каждом блоке. Между стандартами AES3 и S / PDIF содержимое 192-битного слова состояния канала существенно различается, хотя они согласны с тем, что первый бит состояния канала различает их. В случае AES3 стандарт подробно описывает функцию каждого бита. [1]

  • Байт 0: основные управляющие данные: частота дискретизации, сжатие, выделение
    • бит 0: значение 1 указывает, что это данные состояния канала AES3. 0 означает, что это данные S / PDIF.
    • бит 1: значение 0 указывает, что это данные линейного аудио PCM. Значение 1 указывает на другие (обычно не аудио) данные.
    • биты 2–4: Указывает тип приоритетного сигнала, применяемого к данным. Обычно устанавливается на 100 2 (нет).
    • бит 5: значение 0 указывает, что источник заблокирован для некоторой (неуказанной) внешней синхронизации времени. Значение 1 указывает на разблокированный источник.
    • биты 6–7: частота дискретизации. Эти биты являются избыточными при передаче звука в реальном времени (приемник может непосредственно наблюдать за частотой дискретизации), но полезны, если данные AES3 записываются или сохраняются иным образом. Параметры не указаны, 48 кГц (по умолчанию), 44,1 кГц и 32 кГц. Дополнительные параметры частоты дискретизации могут быть указаны в расширенном поле частоты дискретизации (см. Ниже).
  • Байт 1: указывает, является ли аудиопоток стереофоническим, монофоническим или какой-либо другой комбинацией.
    • биты 0–3: указывает взаимосвязь двух каналов; они могут быть несвязанными аудиоданными, стереопарой, дублированными монофоническими данными, музыкой и голосовым комментарием, стереокодом суммы / разности.
    • биты 4–7: используются для обозначения формата слова канала пользователя.
  • Байт 2: длина звукового слова
    • биты 0–2: использование вспомогательных битов. Это указывает, как используются вспомогательные биты (временные интервалы 4–7). Обычно устанавливается на 000 2 (не используется) или 001 2 (используется для 24-битных аудиоданных).
    • биты 3–5: длина слова. Задает размер выборки относительно 20- или 24-битного максимума. Можно указать 0, 1, 2 или 4 недостающих бита. Неиспользуемые биты заполняются 0, но функции обработки звука, такие как микширование, обычно заполняют их действительными данными без изменения эффективной длины слова.
    • биты 6–7: Не используются
  • Байт 3: используется только для многоканальных приложений [ требуется дополнительное объяснение ]
  • Байт 4: дополнительная информация о частоте дискретизации [ требуется дополнительное объяснение ]
    • биты 0–1: Указывает уровень эталонной частоты дискретизации согласно AES11.
    • бит 2: зарезервировано
    • биты 3–6: Расширенная частота дискретизации. Это указывает на другие частоты дискретизации, не представленные в битах 6–7 байта 0. Значения назначены для 24, 96 и 192 кГц, а также 22,05, 88,2 и 176,4 кГц.
    • бит 7: флаг масштабирования частоты дискретизации. Если установлено, указывает, что частота дискретизации умножается на 1 / 1.001, чтобы соответствовать частоте кадров видео NTSC .
  • Байт 5: зарезервирован
  • Байты 6–9: четыре символа ASCII для указания происхождения канала. Широко используется в больших студиях.
  • Байты 10–13: четыре символа ASCII, указывающие назначение канала, для управления автоматическими переключателями. Реже используется.
  • Байты 14–17: 32-битный адрес выборки, увеличение от блока к блоку на 192 (поскольку в каждом блоке 192 кадра). На 48 кГц это происходит примерно каждый день. [а]
  • Байты 18–21: 32-битное смещение адреса отсчета для обозначения отсчетов с полуночи. [5]
  • Байт 22: Индикация надежности слова состояния канала
    • биты 0–3: зарезервированы
    • бит 4: если установлен, байты 0–5 (формат сигнала) ненадежны.
    • бит 5: если установлен, байты 6–13 (метки каналов) ненадежны.
    • бит 6: если установлен, байты 14–17 (адрес выборки) ненадежны.
    • бит 7: если установлен, байты 18–21 (отметка времени) ненадежны.
  • Байт 23: CRC . Этот байт используется для обнаружения повреждения слова состояния канала, которое может быть вызвано переключением среднего блока. [b]

Встроенный тайм-код [ править ]

Данные временного кода SMPTE могут быть встроены в сигналы AES3. Его можно использовать для синхронизации, а также для регистрации и идентификации аудиоконтента. Он встроен в виде 32-битного двоичного слова в байты с 18 по 21 данных состояния канала. [6]

Стандарт AES11 предоставляет информацию о синхронизации цифровых аудиоструктур . [7]

AES52 стандарт описывает , как вставить уникальные идентификаторы в битовый поток AES3. [8]

SMPTE 2110-31: передача AES3 по IP-сети [ править ]

SMPTE 2110 -31 определяет, как инкапсулировать поток данных AES3 в пакеты транспортного протокола реального времени для передачи по IP-сети с использованием структуры многоадресной рассылки SMPTE 2110 на основе IP. [9]

Другие форматы [ править ]

Цифровой аудиоформат AES3 также может передаваться по сети с асинхронным режимом передачи . Стандарт для упаковки кадров AES3 в ячейки ATM - AES47 .

См. Также [ править ]

  • ADAT Lightpipe  - многоканальный оптический цифровой аудиоинтерфейс
  • AES-2id  - Руководство по использованию интерфейса AES3

Заметки [ править ]

  1. ^ Ровно 24ч51м18.485333с
  2. ^ Полином генератора равен x 8 + x 4 + x 3 + x 2 +1, предварительно установлен в 1.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c «Спецификация цифрового аудиоинтерфейса AES / EBU (интерфейс AES / EBU)» (PDF) . Европейский вещательный союз. 2004 . Проверено 7 января 2014 .
  2. ^ «О стандартах AES» . Аудио инженерное общество . Проверено 7 января 2014 . В 1977 году, стимулируемый растущей потребностью в стандартах цифрового звука, был сформирован Комитет по стандартам цифрового звука AES.
  3. ^ Джон Эмметт (1995), Инженерные рекомендации: цифровой аудиоинтерфейс EBU / AES (PDF) , Европейский вещательный союз
  4. ↑ Робин, Майкл (1 сентября 2004 г.). «Стандарт распространения цифрового аудиосигнала AES / EBU» . Broadcastengineering.com. Архивировано из оригинала на 2012-07-09 . Проверено 13 мая 2012 .
  5. ^ «Спецификация цифрового аудиоинтерфейса AES / EBU (интерфейс AES / EBU)» (PDF) . Европейский вещательный союз. 2004. с. 12 . Проверено 7 января 2014 . Байты с 18 по 21, биты с 0 по 7: адресный код выборки времени суток. Значение (каждый байт): 32-битное двоичное значение, представляющее первую выборку текущего блока. LSB передаются первыми. Значение по умолчанию - логический «0». Примечание. Это время суток, установленное во время кодирования источника сигнала, и оно должно оставаться неизменным во время последующих операций. Значение всех нулей для двоичного кода адреса выборки для целей транскодирования в реальное время или, в частности, во временные коды должно приниматься как полночь (т. Е. 00 ч, 00 мм, 00 с, 00 кадр). Транскодирование двоичного числа в любой традиционный временной код требует точной информации о частоте дискретизации, чтобы обеспечить точное время отсчета.
  6. Перейти ↑ Ratcliff, John (1999). Тайм-код: руководство пользователя . Focal Press. С. 226, 228. ISBN 0-240-51539-0.
  7. ^ AES11-2009 (r2019): Практика, рекомендованная AES для цифровой аудиотехники - Синхронизация цифрового аудиооборудования в студийных операциях , Audio Engineering Society , 2009
  8. ^ AES52-2006 (r2017): Стандарт AES для цифровой аудиотехники - Вставка уникальных идентификаторов в транспортный поток AES3 , Audio Engineering Society , 2006
  9. ^ ST 2110-31: 2018 - SMPTE Standard - профессиональный медиа - Over Управляемая IP - сети: AES3 Transparent Транспорт , DOI : 10,5594 / SMPTE.ST2110-31.2018 , ISBN 978-1-68303-151-2

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Уоткинсон, Джон (2001). Искусство цифрового аудио, третье издание . Focal Press. ISBN 0-240-51587-0.
  • Уоткинсон, Джон (август 1989 г.). «Цифровой аудиоинтерфейс AES / EBU» . Конференция в Великобритании: интерфейс AES / EBU . EBU-02.

Внешние ссылки [ править ]

  • Страница загрузки стандартов AES
  • Европейский вещательный союз, Спецификация цифрового аудиоинтерфейса (интерфейс AES / EBU) Tech 3250-E, третье издание (2004 г.)
  • Эммет, Джон (1995). «Инженерные рекомендации: цифровой аудиоинтерфейс EBU / AES» (PDF) . EBU .
  • Марк Йонг (июнь – июль 2005 г.). «Новый взгляд на статус канала AES3» (PDF) . В очереди (101): 20–22. Архивировано из оригинального (PDF) 01.05.2015 . Проверено 1 сентября 2013 .
  • «Настройки байта состояния канала AES3 / AES-EBU» .