數字音頻系統中的字時(shí)鐘同步方式

　　1 字時(shí)鐘同步方式的基本理論

　　為了應對高清時(shí)代所帶來(lái)的挑戰，滿(mǎn)足環(huán)繞立體聲的制作條件，國內各大電視臺都在陸續投入使用的高清電視演播室及轉播車(chē)中采用了全數字化的音頻系統。因此，有必要明確一些關(guān)于字時(shí)鐘同步方式的基本理論。

　　1.1 字時(shí)鐘同步方式

　　從模擬時(shí)代開(kāi)始最常見(jiàn)的同步方式是時(shí)間碼(Time Code，即TC 碼) 同步方式，即在一個(gè)音頻系統中，確定一個(gè)統一的時(shí)間碼，所有的設備都以這個(gè)時(shí)間碼為基準，從相同的時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行重放或錄制。在整個(gè)過(guò)程中，所有設備上顯示的時(shí)間碼刻度是完全一致的。這種同步方式至今也運用在數字音頻系統之中。

　　字時(shí)鐘同步方式只能用于數字音頻系統。字時(shí)鐘(Word Clock) 被看作是一種脈沖信號，用于將不同采樣頻率的數字音頻信號協(xié)調后在同一系統中進(jìn)行交流。

　　字時(shí)鐘信號具有精確而穩定的采樣頻率，可以確保在數字音頻系統的各個(gè)環(huán)節中，信號的發(fā)送端和接收端采用相同的采樣頻率進(jìn)行工作，并且發(fā)送和接收信號中的比特同時(shí)開(kāi)始。在字時(shí)鐘信號的作用下，系統中的各個(gè)設備即達到頻率上的同步，又達到相位上的同步，可以在穩定的條件下持續進(jìn)行正常工作。

　　字時(shí)鐘同步方式為穩定系統中數字信號的傳輸質(zhì)量起到了極大的作用。但當系統的字時(shí)鐘同步狀態(tài)出現問(wèn)題，而導致信號質(zhì)量嚴重降低( 例如字時(shí)鐘信號的傳輸發(fā)生錯誤而導致系統中突然產(chǎn)生極大的噪聲)時(shí)，有時(shí)常常會(huì )被忽視而從字時(shí)鐘的方向去解決問(wèn)題。這是由于這種同步方式在實(shí)際操作中所產(chǎn)生的效果并沒(méi)有時(shí)間碼同步方式那么直觀(guān)。

　　1.2 設置系統的字時(shí)鐘同步狀態(tài)

　　要實(shí)現數字音頻系統的字時(shí)鐘同步狀態(tài)，必須要在系統中設置一個(gè)( 也是唯一的一個(gè)) 字時(shí)鐘信號發(fā)生源。實(shí)際上數字調音臺、數字音頻工作站等數字音頻設備內部都可以自行產(chǎn)生字時(shí)鐘信號，但是每一個(gè)數字音頻系統中只能設置一個(gè)字時(shí)鐘信號發(fā)生源，這是因為每個(gè)設備中的字時(shí)鐘信號決定著(zhù)這個(gè)設備中的采樣頻率，如果在一個(gè)系統中出現了不同的字時(shí)鐘信號，也就表示這個(gè)系統中的采樣頻率并不統一，就達不到同步工作狀態(tài)，會(huì )產(chǎn)生噪聲等問(wèn)題。因此在使用一個(gè)數字音頻系統時(shí)，第一步就應該選擇其中一個(gè)設備，將其設置為這個(gè)系統中的字時(shí)鐘信號發(fā)生源，即同步主機。同步主機中產(chǎn)生的字時(shí)鐘信號被稱(chēng)為這個(gè)音頻系統的主時(shí)鐘。

　　在實(shí)際工作中，通常選擇專(zhuān)用的字時(shí)鐘信號發(fā)生器或數字音頻調音臺、數字音頻工作站作為系統中的同步主機(MaSTer)。將被選為主機的設備的同步方式設置為“內部”，此時(shí)主機內部產(chǎn)生的字時(shí)鐘信號會(huì )作為整個(gè)系統的主時(shí)鐘被傳輸到需要進(jìn)行同步的各個(gè)從屬設備(Slave) 中去。系統中每個(gè)從屬設備的同步方式都要被設置為“外部”，并且要確保每個(gè)從屬設備都可以穩定地接收來(lái)自主機的字時(shí)鐘信號。當整個(gè)系統達到同步狀態(tài)之后，系統中所有的從機都將按照主機的主時(shí)鐘所決定的采樣頻率進(jìn)行工作。

　　1.3 字時(shí)鐘信號在系統中的傳輸方式

　　字時(shí)鐘信號可以通過(guò)兩種方式進(jìn)行傳輸。

　　(1) 使用BNC 接頭的同軸電纜直接將同步主機中的字時(shí)鐘信號傳輸到從機

　　按照這種方式，數字音頻系統中的字時(shí)鐘信號傳輸結構可以采用星形結構或菊花鏈結構。

　　在圖1 所示的星形結構中，主機的字時(shí)鐘信號由主機的字時(shí)鐘信號專(zhuān)用輸出接口WC Out 輸出后，通過(guò)一個(gè)信號分配放大器被傳輸到各個(gè)從機的字時(shí)鐘信號專(zhuān)用輸入接口WC In。此時(shí)系統中的各個(gè)從機獨立地接收來(lái)自主機的字時(shí)鐘信號，互不干涉。

　　圖1　星形結構。

　　在圖2 所示的菊花鏈結構中，主機的字時(shí)鐘信號由主機的字時(shí)鐘信號專(zhuān)用輸出接口WC Out 輸出后，直接輸入至從機A 的字時(shí)鐘信號專(zhuān)用輸入接口WCIn，再依此規律不斷向下級傳輸，直到字時(shí)鐘信號輸入系統中最后一個(gè)從機的WC In 中。

　　菊花鏈結構與星形結構相比具有一定的缺點(diǎn)，因為在這種信號傳輸結構中，各個(gè)從機之間是相互依賴(lài)的關(guān)系，一旦其中一個(gè)從機發(fā)生了故障，字時(shí)鐘信號將無(wú)法傳輸到這臺從機下級的所有的從機中。而且在正常工作中，系統中所有采用菊花鏈結構連接的設備無(wú)論是否使用都必須開(kāi)機，并且設置為正常的字時(shí)鐘同步狀態(tài)，否則會(huì )導致下級設備得不到字時(shí)鐘信號的輸入。

　　圖2　菊花鏈結構。