S/PDIF總線(xiàn)協(xié)議

S/PDIF基本上是以AES/EBU(也稱(chēng)為AES3)專(zhuān)業(yè)用數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(lái)實(shí)現數字訊號傳輸。為了定制一個(gè)統一的接口規格，在現今以IEC 60958標準規范來(lái)囊括取代AES/EBU與S/PDIF規范，而IEC 60958定義了三種主要型態(tài)：

• IEC 60958 TYPE 1 Balanced ─ 三線(xiàn)式傳輸，使用110 Ohm阻抗的線(xiàn)材以及XLR接頭，使用于專(zhuān)業(yè)場(chǎng)合
• IEC 60958 TYPE 2 Unbalanced ─ 使用75 Ohm阻抗的銅軸線(xiàn)以及RCA接頭，使用于一般家用場(chǎng)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(chǎng)合

事實(shí)上，IEC 60958有時(shí)會(huì )簡(jiǎn)稱(chēng)為IEC958，而IEC 60958 TYPE 1即為AES/EBU(或著(zhù)稱(chēng)為AES3)接口，而IEC 60958 TYPE 2即為S/PDIF接口，而雖然在IEC 60958 TYPE 2的接頭規范里是使用RCA或著(zhù)光纖接頭，不過(guò)近年來(lái)一些使用S/PDIF的專(zhuān)業(yè)器材改用BNC接頭搭配上75 Ohm的同軸線(xiàn)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在傳輸數據時(shí)使用雙相符號編碼(Biphase Mark Code)，簡(jiǎn)稱(chēng)BMC，屬于一種相位調制(phase modulation)的編碼方法，是將時(shí)鐘訊號和數據訊號混合在一起傳輸的編碼方法。

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，把原本一位數據拆成兩部份，當數據為1的時(shí)后在其時(shí)鐘周期內轉變一次電位(0->1或1->0)讓數據變成兩個(gè)不同電位的資料，變成10或01，而當數據為0時(shí)則不轉變電位，變成11或00。同時(shí)每一個(gè)位開(kāi)頭的電平與前一個(gè)位結尾電平要不同，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

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

標準傳遞兩聲道訊號的架構如下圖所示，最上面為由192個(gè)框架(Frame)構成的區塊(Block)。而每個(gè)Frame儲存了兩個(gè)聲道的一組采樣信號(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)構成，也就是一個(gè)Frame里有兩個(gè)Sub Frame。Sub Frame的數據長(cháng)度為32 Bits，里頭內含了頭碼(Preamble)、輔助數據(Aux. Data)、音頻數據(Audio Data)、以及四個(gè)位的信息與檢查碼。也就是說(shuō)，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)詳細解說(shuō)

要了解IEC958的數據結構的話(huà)，我們有必要要先了解子框架(Sub Frame)的詳細結構，一個(gè)Sub Frame如下圖所示區分成幾個(gè)部份，我們先一一表列如下：

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

4-7輔助數據(Aux. Data)原始此區塊的設計是用來(lái)傳遞一些使用者自行添加的信息，不過(guò)目前比較常見(jiàn)的用途是當音訊數據超過(guò)20Bit取樣時(shí)，這四個(gè)Bit用來(lái)儲存多出的取樣Bit，比如說(shuō)當要傳送24Bit取樣的數據時(shí)，用來(lái)存放末四個(gè)Bit的音訊數據。

8-27音頻數據(Audio Data)存放實(shí)際的取樣數據，長(cháng)度為20 Bit，以L(fǎng)SB優(yōu)先的方式傳送，當取樣低于20 Bit時(shí)，沒(méi)有用到的LSB Bits要設定為零，舉例來(lái)說(shuō)，當我們要傳送16 Bit的數據時(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)此位設定了這一個(gè)Sub Frame內的數據是不是正確，如果設定為0，代表此Sub Frame內的數據是正確可被接收的，反之如果此Bit為1，則代表接收端應該忽略此組Sub Frame。比如說(shuō)CD轉盤(pán)讀取CD數據時(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(zhuān)業(yè)(Professional)與一般家用(Consumer)兩種不同的結構，以第一個(gè)位決定，設為1的時(shí)后為Professional模式，設為0的時(shí)后為Consumer模式。

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