常用音頻接口介紹

1、常用音頻接口介紹常用音頻接口介紹概述在播送電視系統(tǒng)節(jié)目采編及傳送機(jī)房的日常技術(shù)維護(hù)中，會接觸到各式各樣的音頻類接口。音頻接口，是在傳輸音頻信號時使用的接口，它可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。不同的音頻應(yīng)用領(lǐng)域，往往會有不同的接口，隨著技術(shù)的進(jìn)步，接口的種類也在不斷的開展、增多。假設(shè)缺乏對音頻接口知識的根本理解，在日常的技術(shù)維護(hù)中，勢必會阻礙對于音頻傳送，音頻測試與測量的理解與應(yīng)用，本文對常用的音頻接口做較詳細(xì)的wWw.LWlm 介紹。首先，明確兩個概念的涵義及關(guān)系：接口Interface和連接器通常也叫做接頭，Connector。不同的音頻標(biāo)準(zhǔn)都需要定義各自的硬件接口標(biāo)準(zhǔn)，硬件接口定義了電子設(shè)備

2、之間連接的物理特性，包括傳輸?shù)男盘栴l率、強(qiáng)度，以及相應(yīng)連線的類型、數(shù)量，還包括插頭、插座的機(jī)械構(gòu)造設(shè)計。連接器是接口在物理上的實現(xiàn)，是實現(xiàn)電路互連的裝置。人們將接頭分成兩類：公頭或 陽頭和母頭或 陰頭，一言以概之，即插頭Male connector、plug和插座Female connector、socket。在實際應(yīng)用中，人們經(jīng)常習(xí)慣于將接口Interface和接頭Connector二者不加區(qū)分的通用，因此，本文在文字描繪上也不做嚴(yán)格的區(qū)分。模擬音頻接口1.TRS 接頭 2.5mm接頭在類便攜輕薄型產(chǎn)品上比擬常見，因其接口可以做的很小；3.5mm接頭在PC類產(chǎn)品以及家用設(shè)備上比擬常見，也是我

3、們最常見到的接口類型；6.3mm接頭是為了進(jìn)步接觸面以及耐用度而設(shè)計的模擬接頭，常見于監(jiān)聽等專業(yè)音頻設(shè)備上，例如：節(jié)目傳輸類機(jī)房大多用此接頭來監(jiān)聽節(jié)目質(zhì)量。接下來介紹3.5mm和6.3mm兩種規(guī)格的TRS接頭。2.1.1 (1/8Prime; 3.5mm) TRS接頭 俗稱：小三芯3.5mm TRS接頭又稱小三芯或者立體聲接頭，是目前見到的最主要的聲卡接口，除此之外，包括絕大部分MP3播放器，MP4播放器和部分音樂的耳機(jī)輸出接口也使用這種接頭。 根據(jù)實際使用需要，我們還能看到有4芯甚至5芯的這種接頭。例如：松下某款磁帶隨身聽上看到的4芯3.5mm接頭，多出來的一根線是傳送線控信號用的，再比方上

4、常見的4芯2.5mmTRS接頭，多出來的那個芯是用來與頭戴式耳機(jī)的麥克風(fēng)相連，用來傳送由語音信號經(jīng)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換后的電信號。另外，芯數(shù)也能減少，譬如卡拉ok話筒與功放相連的插頭，即為卡儂頭卡儂頭將在后文介紹轉(zhuǎn)2芯6.3mm TRS接頭，可以用來傳送非平衡的單聲道音頻信號。 關(guān)于大三芯插頭的定義，如以下圖: wWw.LWlm 圖5 2. RCA模擬音頻接頭RCA接頭就是常說的蓮花頭，利用RCA線纜傳輸模擬信號是目前最普遍的音頻連接方式。名稱RCA是以創(chuàng)造這種接頭的公司來命名的，即美國無線電公司，英文：(Radio Corporation of America), 這個公司在20世紀(jì)40年代將這種接頭

5、引入市場，用它來連接留聲機(jī)和揚聲器。每一根 RCA線纜負(fù)責(zé)傳輸一個聲道的音頻信號，所以立體聲信號，需要使用一對線纜。對于多聲道系統(tǒng)，就要根據(jù)實際的聲道數(shù)量配以一樣數(shù)量的線纜。立體聲RCA音頻接頭，一般將右聲道用紅色標(biāo)注，左聲道那么用藍(lán)色或者白色標(biāo)注。一些雙聲道專用聲卡上我們?？梢砸姷絉CA接頭，如圖8是一塊聲卡產(chǎn)品，采用了RCA模擬輸出。與3.5mm接頭一樣，這樣的接頭同樣可以傳輸數(shù)字信號。3. XLR接頭XLR接頭，俗稱卡儂頭，之所以被稱做卡儂頭英文：cannon plug or cannon connector是因為James H. Cannon先生Cannon Electric的創(chuàng)立者，

6、如今該公司已經(jīng)被并入ITT Corporation是卡儂頭最初的消費制造商。最早的產(chǎn)品是 "Cannon X" 系列， 后來對產(chǎn)品進(jìn)展了改進(jìn)，增加了一個插銷英文：Latch，其實是一個鎖定裝置，產(chǎn)品系列更名為： "Cannon XL"， 然后又圍繞著接頭的金屬觸點，增加了橡膠封口膠Rubber compound，最后人們就把這三個單詞的頭一個字母拼在一起，稱作" XLR Connector",即XLR接頭。這里需要提醒的是， XLR接頭可以是3腳的，也可以是2腳、4腳、5腳、6腳。當(dāng)然，我們使用最普遍的接頭，如圖9所示，是3腳的卡儂頭

7、，即：XLR3。由于采用了鎖定裝置，XLR連接相當(dāng)牢靠。XLR接頭通常在麥克風(fēng)、電吉它等設(shè)備上常能看到。如圖10是卡儂頭在平衡式連接時，各個針腳的定義。需要提醒大家的是，卡儂頭不僅可以做模擬音頻信號的接頭，也可以做數(shù)字音頻信號的接頭。平衡信號和非平衡信號音頻接頭是音頻信號的載體， 所傳輸?shù)男盘柗N類不同，接頭也有所不同。在音頻設(shè)備間傳輸?shù)囊纛l信號，可大致分成兩類，平衡信號和非平衡信號。聲波轉(zhuǎn)變成電信號后，假設(shè)直接傳送就是非平衡信號，假設(shè)把原始信號反相相位差為180度，然后同時傳送反相的信號和原始信號，就叫做平衡信號。與之相對應(yīng)的是音頻信號的平衡傳輸與非平衡傳輸。平衡傳輸是一種應(yīng)用廣泛的音頻信號傳

8、輸方式。它是利用相位抵消的原理將音頻信號傳輸過程中所受的其他干擾降至最低，即：平衡信號送入差動放大器，原信號和反相位信號相減，得到加強(qiáng)的原始信號，由于在傳送中，兩條線路受到的干擾幾乎一樣，在相減的過程中，減掉了干擾信號，因此抗干擾才能更強(qiáng)。所以，平衡傳輸一般出如今專業(yè)音頻設(shè)備上，以及傳輸間隔 較遠(yuǎn)的場合。這種在平衡式信號線中抑制兩極導(dǎo)線中所共同有的噪聲的現(xiàn)象便稱為共模抑制。實現(xiàn)平衡傳輸，需要并列的三根導(dǎo)線來實現(xiàn)，即接地線、熱端線、冷端線。因此，平衡輸入、輸出接頭，必須具有三個腳位，如圖11卡儂頭，大三芯接頭。非平衡傳輸只有兩個端子，即：信號端與接地端。對于這種單相信號，為防止共模干擾使用同軸電

9、纜，外皮是地，中間的芯是信號線。常見的接頭，如BNC接頭，RCA接頭等。這種傳輸方式，通常在要求不高和近間隔 信號傳輸?shù)膱龊鲜褂?，如家庭音響系統(tǒng)。這樣連接也常用于電子樂器、電吉他等設(shè)備。這里有一點要提醒大家注意：平衡信號需要用平衡接頭來傳輸，那么反過來，看到平衡接頭，如大三芯TRS接頭或者XLRwWw.LWlm 3接頭，電路中傳輸?shù)囊欢ㄊ瞧胶庑盘枂?？答案是否認(rèn)的。比方，當(dāng)大三芯TRS接頭用來傳輸立體聲信號的時候，Tip腳傳輸左聲道信號，Ring腳傳輸右聲道信號，Sleeve腳接地，那么它此時傳輸?shù)氖莾陕凡煌男盘?，即不是平衡信號。而平衡信號本質(zhì)上是一路信號，只不過將其反相后，兩路同時傳輸而已。

10、鑒于此，讀者在實際應(yīng)用中，當(dāng)結(jié)合實際電路，細(xì)心分辨。數(shù)字音頻接口數(shù)字接口的優(yōu)勢在于它在傳輸中有較強(qiáng)的抗干擾才能，即便出現(xiàn)誤碼，一些編碼方式也可以對其進(jìn)展修正，因此信號的可靠性比照模擬信號有著不可比擬的優(yōu)勢。目前在數(shù)字音頻應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)字音頻接口數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)有很多，以下是一些主要標(biāo)準(zhǔn)的簡單介紹。AES/EBU是美國和歐洲錄音師協(xié)會制定的一種高級的專業(yè)數(shù)字音頻數(shù)據(jù)格式，插口硬件主要為卡儂頭，目前用于一些高級專業(yè)器材，如專業(yè)DAT、頂級采樣器、大型數(shù)字調(diào)音臺、專業(yè)音頻工作站等。S/PDIF是Sony和飛利浦公司制定的一種音頻數(shù)據(jù)格式，主要用于民用和普通專業(yè)領(lǐng)域，插口硬件使用的是光纜口或同軸口，如今的

11、DAT、CD機(jī)和MD機(jī)和計算機(jī)聲卡音頻數(shù)字輸入輸出口都普遍使用S/PDIF格式。ADAT又稱Alesis多信道光學(xué)數(shù)字接口是美國Alesis公司開發(fā)的一種數(shù)字音頻信號格式，因為最早用于該公司的ADAT八軌機(jī)，所以就稱為ADAT格式，該格式使用一條光纜傳送八個聲道的數(shù)字音頻信號，由于連接方便、穩(wěn)定可靠，如今已經(jīng)成為了一種事實上的多聲道數(shù)字音頻信號格式，越來越廣泛地使用在各種數(shù)字音頻設(shè)備上，目前許多公司的多聲道數(shù)字音頻接口，像Frontier公司的一系列產(chǎn)品，使用的都是ADAT口。TDIF是日本Tascam公司開發(fā)的一種多聲道數(shù)字音頻格式，使用25針類似于計算機(jī)串行線的線纜來傳送八個聲道的數(shù)字信號

12、。TDIF的命運與ADAT正好相反，在推出以后TDIF沒有獲得其它廠家的支持，目前已經(jīng)越來越少地被各種數(shù)字設(shè)備所采用。R-BUS是Roland公司新推出的一種八聲道數(shù)字音頻格式，也被稱為RMDB II。它的插口和線纜都與TASCAM公司的TDIF一樣，傳送的也是八聲道的數(shù)字音頻信號，但它有兩個新增的功能。第一，R-BUS端口也可供電，這樣當(dāng)你將一些小型器材連接在其上使用時，這些器材可以不用插電。第二，除數(shù)字音頻信號外，R-BUS還可以同時傳送運行控制和同步信號。這樣，當(dāng)兩件設(shè)備以R-BUS口連接時，在一臺設(shè)備上就可以控制另一臺設(shè)備。比方你將Roland公司最新的VSR-880多軌機(jī)通過R-BU

13、S連在Roland的VM系列調(diào)音臺上時，你就可以在VM調(diào)音臺上直接控制多軌機(jī)的運行。1. AES/EBU標(biāo)準(zhǔn) AES/EBU的普通物理連接媒質(zhì)有： 2單端非平衡連接，使用RCA插頭的音頻同軸電纜。3光學(xué)連接，使用光纖連接器。2. S/PDIF標(biāo)準(zhǔn)S/PDIF的全稱是Sony/Philips Digital Interface Format，由于被廣泛采用，它成為事實上的民用數(shù)字音頻格式標(biāo)準(zhǔn)，大量的消費類音頻數(shù)字產(chǎn)品如民用CD機(jī)、DAT、MD機(jī)、計算機(jī)聲卡數(shù)字口等都支持S/PDIF，在不少專業(yè)設(shè)備上也有該標(biāo)準(zhǔn)的接口。S/PDIF格式和AES/EBU有略微不同的構(gòu)造。音頻信息在數(shù) 據(jù)流中占有一樣位

14、置，使得兩種格式在原理上是兼容的。在某些情況下AES/EBU的專業(yè)設(shè)備和S/PDIF的用戶設(shè)備可以直接連接，但是并不推薦這種做法，因為在電氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信道狀態(tài)位中存在非常重要的差異，當(dāng)混用協(xié)議時可能產(chǎn)生無法預(yù)知的后果。S/PDIF的普通物理連接媒質(zhì)主要是采用捆緊式/光學(xué)波wWw.LWlm 導(dǎo)連接設(shè)備，如采用BNC連接器的75Omega;同軸電纜，電平范圍0.2V5Vpp，間隔 在10m內(nèi)；還可選用光學(xué)Toslink接頭和塑料光纜，間隔 小于1.5m；假設(shè)大于1km的間隔 ，可使用玻璃光纜和使用編解碼器。S/PDIF采用EiAJ CP-340 IEC-958 同軸或光纜, 屬不平衡式。其標(biāo)準(zhǔn)的輸

15、出電平是0.5Vpp(發(fā)送器負(fù)載75Omega;)，輸入和輸出阻抗為75Omega;(0.7-3MHz頻寬)。常用的有光纖，RCA和BNC。我們常見的是RCA插頭作同軸輸出， 但是用RCA作同軸輸出是個錯誤的做法， 正確的做法是用BNC作同軸輸出， 因為BNC頭的阻抗是75Omega;, 剛好適宜S/PDIF的格式標(biāo)準(zhǔn)， 但由于歷史的原因， 在一般的家用機(jī)上用的是RCA作同軸輸出。3. 同軸數(shù)字接頭圖12中左邊為RCA同軸數(shù)字插頭，右邊為BNC同軸數(shù)字插頭。同軸線纜有兩個同心導(dǎo)體，導(dǎo)體和屏蔽層共用同一軸心。同軸線纜是由絕緣材料隔離的銅線導(dǎo)體，阻抗為75Omega;，在里層絕緣材料的外部是另一層

16、環(huán)形導(dǎo)體及其絕緣體，整個電纜由聚氯乙烯或特氟綸材料的護(hù)套包住。其優(yōu)點是阻抗恒定，傳輸頻帶較寬，優(yōu)質(zhì)的同軸電纜頻寬可達(dá)幾百兆赫。同軸數(shù)字傳輸線標(biāo)準(zhǔn)接頭采用BNC頭，其阻抗是75Omega;，與75Omega;的同軸電纜配合，可保證阻抗恒定，確保信號傳輸正確。傳輸帶寬高，保證了音頻的質(zhì)量。雖然同軸數(shù)字線纜的標(biāo)準(zhǔn)接頭為BNC接頭，但市面上的同軸數(shù)字線材多采用RCA接頭。4. 光纖接頭TOSLINK從單純的技術(shù)角度來說, 光纖電纜是導(dǎo)體傳輸速度最快的, 是一個極好的數(shù)據(jù)傳輸接線, 但是由于它需要光纖發(fā)射口和接收口, 而光纖發(fā)射口和接收口的光電轉(zhuǎn)換需要用光電二極管, 由于光纖和光電二極管不可能有嚴(yán)密的接

17、觸, 從而產(chǎn)生數(shù)字抖動類的失真，而這個失真是疊加的, 因它有兩個口(發(fā)射口和接收口)。再加上在光電轉(zhuǎn)換過程中的失真，使它是幾種數(shù)字電纜中最差的，同軸電纜傳輸比光纖的數(shù)字抖動少一個數(shù)量級。圖13、14便是光纖接頭。TOSLINK全名Toshiba Link。這是日本東芝TOSHIBA公司較早開發(fā)并制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它是以Toshiba+link命名的,在器材的背板上用OPTICAL作標(biāo)識。如今幾乎所有的數(shù)字影音設(shè)備都具備這種格式的接頭。TOSLINK光纖曾大量應(yīng)用在普通的中低檔CD播放器、MD播放器、DVD機(jī)及組合音響上。光纖Optical以光脈沖的形式來傳輸數(shù)字信號，支持PCM數(shù)字音頻信號、Do

18、lby以及DTS音頻信號。制造光纖常用的材料有塑料、石英、玻璃等，以玻璃或有機(jī)玻璃為主。光纖同樣采用S/PDIF接口輸出，TOSLINK使用光纖傳送S/PDIF數(shù)字音頻信號，分兩種類型，一般家用的設(shè)備都是用標(biāo)準(zhǔn)的接頭，而便攜式的器材如CD隨身聽等，那么是用與耳機(jī)接頭差不多大小的迷你光纖接頭。光纖連接可以實現(xiàn)電氣隔離，阻止數(shù)字噪音通過地線傳輸，有利于進(jìn)步DAC的信噪比。5.數(shù)字音頻接口應(yīng)用實例我局發(fā)射臺節(jié)傳機(jī)房數(shù)字化改造完成后，音頻調(diào)度系統(tǒng)從數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)到數(shù)字音頻四選一均采用了瑞士的NEUTRIK XLR卡儂頭來連接。如圖15為NEUTRIK XLR卡儂頭，在本系統(tǒng)中用來傳輸數(shù)字信號。從數(shù)字音頻四選一，型號為DAL3500的音頻擴(kuò)展接口箱輸出音頻信號符合AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號，其阻抗是110Omega;，平衡輸出。我臺從節(jié)傳機(jī)房傳輸?shù)礁靼l(fā)射機(jī)房的音頻信號最遠(yuǎn)間隔 大概在400m以內(nèi)，故采用特性阻抗為75Omega;的CANARE L-5CFB聚