вторник, 20 ноября 2012 г.

Подключение звуковой карты к внешнему DAC. Теория.

В журналах по аудиотехнике было много разглагольствований о том, что за цифровые фильтры, ЦАП и внутренние шины применяются во всяческих сидюках, транспортах и  ЦАП - конвертерах. Уделялось внимание также входным приемникам-конвертерам, преобразующим данные, пришедшие по шине S/PDIF в формат внутренней шины прибора, однако все наши доводы не шли дальше сравнений типа "AES20/21 (UltraAnalog) - хорошо, CS 8411/8412 (Crystal Semicon.) или YM3623 (Yamaha) - плохо". Поговорим сегодня подробно о шине S/PDIF.

Итак, наша шина, описываеваемая стандартами IEC958 1989-03 (часть I)и EIAJ CP-340 1987-9, появилась в 1983, примерно через год после выпуска первых "сидюков", когда стало ясно, что появление бытовых цифровых магнитофонов не за горами. Оба стандарта подразумевают формат передачи с длиной слова в 32 бит, плюс 4 бит синхронизации, плюс 1 бит полей Рида-Соломона, плюс 1 бит субкода, плюс 1 бит четности с 5 по 31 бит, плюс один бит статуса канала за один кадр передачи. Звукоданные могут передаватся в формате 16, 20 и 24 бит, а частота дискретизации не оговорена.

В отличие от оного формат передачи AES/EBU подразумевает передачу звукоданных для каждого канала полукадрами по 32 бит, что образует в сумме один кадр с тем же 4 битным блоком синхронизации, разряды же состояния канала каждого из 192 полукадров в сумме образуют блок из 24х8 бит. Звукоданные передаются в формате 18 или 24 бит, в первом случае возможна передача 6 бит служебной информации в каждом кадре. Блоки синхронизации в обеих форматах несут информацию о длине слова звукоданных, внесенных предискажениях, характере - моно/стерео и временном коде, плюс регистры полей Рида - Соломона. В 1989 г. два вышеупомянутых стандарта оговорили передачу сведений о коде записи по каталогу и информации о запрещении-разрешении копирования по стандарту SCMS.

Электрические же характеристики сигналов, несущих звукоданные в этих двух форматах, различны:



AES/EBUS/PDIF (IEC-958)
КабельСимметричный 110 Ом, в оплеткеассиметричный 75 Ом
Штеккер3-pin XLRRCA (или байонетный BNC)
Уровень сигнала3..10 вольт0.5..1 вольт
Максимальная длина шины12 метров2 метра
Частотные характеристики шины S/PDIF:
2.8224 Mбит/сек. - 44,1 кГц
3.072 Mбит/сек - 48 кГц
2.048 Mбит/сек - 32 кГц

Как было указано, у стандарта IEC958 1989-03 присутствует вторая часть. Она подразумевает деление S/PDIF на два формата передачи данных профессиональный и потребительский. Первый позволяет передавать данные по шине S/PDIF в раскадровке, аналогичной AES/EBU.

В 1986 г. фирма Toshiba предложила способ передачи данных в S/PDIF-формате по оптическому кабелю на расстояние в 1,5 метра (пластик), либо 3 метра (стекловолокно). Эта шина, получившая название "Toslink", описывается стандартом EIAJ CP-1201. О нем мы скоро поговорим.

 Наконец, в 1998 г. появился простой стандарт IEC60958, подразумевающий пересылку по шине как обычных звукоданных, так и сжатых в форматах АС-3, MPEG Audio, либо DTS согласно стандарту IEC61937, появившемуся в 1994 г.

Несмотря на все многообразие форматов пересылки данных этим делом издревле занимаются передатчики и приемники, которые и определяют качество того сигнала, что доставляет звукоданные на внутреннюю шину ваших шикарных ЦАП с прецизионными цифровыми фильтрами и резистивными матрицами лазерного травления с допуском 0,25 мкм на ней. Их, эти передатчики-приемники, можно условно разделить на три типа.
  • Тип первый - это передатчики и приемники со встроенным ОЗУ для промежуточного хранения как самих звукоданных, так и служебных регистров. Наиболее надежен и хорош. К нему относятся большинство таких приборов фирмы Sony, передатчики СS 8401 и CS 8403 плюс приемники CS 8411 и 8413 фирмы Crystal Semicon. и AES-20 UltraAnalog, представляющий из себя, по сути, "плохой" CS 8411, произведенный с максимальными качественными допусками. Практически они могут принимать и отправлять звукоданные в широком спектре форматов их представления - с частотой дискретизации от единиц до 48-96 кГц и от 4 бит до 24 длины слова. А кроме того они могут компенсировать временные искажения сигнала при помощи выборки из ОЗУ, однако и они не справятся с явными помехами и шумами. 
  • Вторым номером у нас идут приемники и передатчики упрощенного типа, в которых отсутствует ОЗУ, но есть маленький кэш для регистров. К ним относятся приемники CS 8412/8414, AES-21 и YM 3623, и передатчики CS 8402/8404. Здесь хорошие трансформаторные входы-выходы переходят из разряда "рекомендуемое" в "обязательное". К этому же типу относятся и встроенные в DSP-чипы передатчики, что применяются в большинстве звуковых карт. Так, в ZA-2 применен приемник CS 8412 и передатчик, встроенный в процессор CS 4922 и полностью аналогичный отдельно взятому СS 8402. Таков и передатчик, встроенный в AU8830 Vortex 2, а приемник к нему нужен отдельно.
  • На третье у нас комбинированные модели. К таковым относятся, во-первых, приемопередатчики фирм Philips, Toshiba и ряда других, применяющиеся в бытовых DAT-магнитофонах, минидисковых деках и всяческих декодерах Dolby Stereo Digital. Для комбинированных моделей характерна упрощенческая архитектура, подразумевающая пересылку данных на внутреннюю шину в каком-то одном формате, чаще всего - 16 бит/48 кГц, данные, поступившие извне в ином формате, конвертируются на входе или выходе в указанный. Предпосылки для появления таких изделий появились в 1986 г., когда были выпущены первые бытовые DAT-магнитофоны, вообще неспособные выполнять запись на частоте дискретизации 44,1 кГц в целях защиты авторских прав (стандарт SCMS еще не был принят). Потом ими начинили декодеры Dolby Digital и минидисковые деки. Такого рода штука применена и в исходном Sound Blaster Live!, и поэтому сия карта решительно не годится для звукозаписи. После того, как вы получили данные с внешнего "сидюка", переведенные на частоту 48 кГц, вам придется долго и муторно конвертировать их обратно на 44,1 кГц перед записью на CD-R, что жутко неудобно. Однако даже в этом случае со стабилизацией электрических параметров входного и выходного цифровых аудиосигналов все более-менее в порядке, а потому вы можете смело использовать карту как для игр, так и для сочинения песенок в стиле "тыц" для дальнейшей раздачи минидисков друзьям. Другой важной чертой Sound Blaster Live! является применение внутренней шины I2S - подобно большинству бытовых цифровых аудиоустройств, в то время, как большинство других производителей опирается на шину AC-Link.  
Более того, на самой плате имеется вход формата I2S  прямо как в каком-нибудь процессоре от Sonic Frontiers или Camelot. Уже имеются источники с выводом звукоданных в формате I2S, например MPEG-2 декодер Creative's CT7160, который может работать в паре с Live! по этой шине. Такое замечательное нововведение резко контрастирует с куцыми возможностями карты в работе с цифровым аудио. В сентябре 1999 г. Creative Labs выпустила карту Sound Blaster Live! Platinum, вокруг которой ходили упорные слухи, что в ней будет полностью переработанный цифровой аудиоинтерфейс. Бормотали, что с помощью новой карты можно будет писать и воспроизводить звукоданные в форматах от 16 бит/32 кГц до 24 бит/96 кГц в их "естественном" виде. Но слухи не оправдались…

Комментариев нет:

Отправить комментарий