AES3 - AES3

AES3 (также известен как AES / EBU) это стандарт для обмена цифровой звук сигналы между профессиональное аудио устройств. Сигнал AES3 может передавать два канала PCM аудио более нескольких средства передачи в том числе сбалансированные линии, несбалансированные линии, и оптоволокно.^[1]

AES3 был разработан совместно Аудио инженерное общество (AES) и Европейский вещательный союз (EBU). Стандарт был впервые опубликован в 1985 году и пересматривался в 1992 и 2003 годах. AES3 был включен в Международная электротехническая комиссия стандарт IEC 60958, и доступен в потребительском варианте, известном как S / PDIF.

История и развитие

Разработка стандартов для цифровой звук соединение для профессионального и домашнего аудиооборудования, началось в конце 1970-х гг.^[2] в результате совместных усилий Audio Engineering Society и Европейского вещательного союза, кульминацией которых стало издание 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 IEC 60958. По сути, это потребительские версии AES3 для использования в домашних условиях. высокая точность среды с использованием разъемов, которые чаще встречаются на потребительском рынке. Эти варианты широко известны как S / PDIF.

Аппаратные соединения

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

IEC 60958 тип I

Разъемы XLR, используемые для соединений IEC 60958 типа I.

Соединения типа I используют сбалансированный, 3-проводный, 110 Ом витая пара кабели с Разъемы XLR. Соединения типа I чаще всего используются в профессиональных установках и считаются стандартными разъемами для AES3. Аппаратный интерфейс обычно реализуется с использованием RS-422 линейные драйверы и приемники.

Концы разъема типа I

	Конец кабеля	Конец устройства
Вход	Штекер XLR	XLR гнездовой разъем
Вывод	Штекер XLR с внутренней резьбой	Штекерный разъем XLR

IEC 60958 тип II

IEC 60958 Тип II определяет несбалансированный электрический или оптический интерфейс для бытовая электроника Приложения. 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 сопротивление, что может иметь значение для некоторых приложений.

Разъем BNC

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 сопротивление 75 Ом. BNC электрический вариант AES3. При этом используются те же кабели, коммутация и инфраструктура, что и для аналогового или цифрового видео, и поэтому широко распространено в индустрии вещания.

Протокол

Простое представление протокола для AES3 и S / PDIF

Протокол низкого уровня для передачи данных в AES3 и S / PDIF в основном идентичен, и следующее обсуждение применимо к S / PDIF, за исключением случаев, указанных выше.

AES3 был разработан в первую очередь для поддержки стерео PCM закодированный звук в любом DAT формат при 48 кГц или компакт диск формат 44,1 кГц. Не было предпринято никаких попыток использовать оператора связи, способного поддерживать обе скорости; вместо этого AES3 позволяет запускать данные в любой скорость и кодирование часов и данных вместе с использованием код двухфазной 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 для создания подрамник из 32 временных интервалов. 32 временных интервала каждого подкадра назначаются следующим образом:

Подрамник AES3

Временной интервал	имя	Описание
0–3	Преамбула	Преамбула синхронизации (нарушение кода двухфазной метки) для аудиоблоков, кадров и субкадров.
4–7	Вспомогательный образец (необязательно)	Вспомогательный канал низкого качества, используемый, как указано в слове состояния канала, особенно для производителя. отвечать или студия записи -студийное общение.
8–27 или 4–27	Аудио образец	Один образец хранится с старший бит (MSB) последний. Если используется вспомогательная выборка, биты 4–7 не включаются. Данные с меньшей глубиной дискретизации всегда имеют старший бит 27 и расширяются нулем в сторону младший бит (МЗБ).
28	Срок действия (V)	Отключите, если аудиоданные верны и подходят для цифро-аналогового преобразования. Во время присутствия дефектных образцов приемное оборудование может быть проинструктировано отключить его выход. Он используется большинством проигрывателей компакт-дисков, чтобы указать, что происходит маскирование, а не исправление ошибок.
29	Данные пользователя (U)	Формирует последовательный поток данных для каждого канала (с 1 битом на кадр) с форматом, указанным в слове состояния канала.
30	Статус канала (C)	Биты из каждого кадра аудиоблока сопоставляются, давая 192-битное слово состояния канала. Его структура зависит от того, AES3 или S / PDIF используется.
31	Четность (P)	Четный паритет бит 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) образуют Рамка. Кадры содержат 64-битные периоды и создаются один раз за период выборки аудио. На самом высоком уровне каждые 192 последовательных кадра сгруппированы в аудиоблок. Хотя 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 двухфазной частотой 6,144 МГц.^[4]

Преамбула синхронизации

Преамбула синхронизации - это специально закодированный преамбула который идентифицирует подкадр и его положение в аудиоблоке. Преамбулы не являются обычными битами данных в кодировке BMC, хотя они все еще имеют ноль. Смещение постоянного тока.

Возможны три преамбулы:

• X (или M): 11100010₂ если предыдущий временной интервал был 0, 00011101₂ если бы это было 1. (Эквивалентно 10010011₂ NRZI закодировано.) Помечает слово для канала A (слева), кроме начала аудиоблока.
• Y (или W): 11100100₂ если предыдущий временной интервал был 0, 00011011₂ если бы это было 1. (Эквивалентно 10010110₂ NRZI закодировано.) Обозначает слово для канала B (справа).
• Z (или B): 11101000₂ если предыдущий временной интервал был 0, 00010111₂ если бы это было 1. (Эквивалентно 10011100₂ NRZI закодировано.) Помечает слово для канала A (слева) в начале аудиоблока.

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 1 бит в кодировке BMC | 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 МАДИ протокол.

Слово состояния канала

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 значительно 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 сигнала. упреждение применяется к данным. Обычно устанавливается на 100₂ (никто).
  • 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 расширенная частота дискретизации поле (см. ниже).
• Байт 1: указывает, является ли аудиопоток стерео, моно или какой-либо другой комбинацией.
  • биты 0–3: указывает взаимосвязь двух каналов; это могут быть несвязанные аудиоданные, стереопара, дублированные моно данные, музыка и голосовые комментарии, стереокод 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 000₂ (не используется) или 001₂ (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 дальнейшее объяснение ]}
• Байт 4: дополнительная информация о частоте дискретизации^{[требуется дальнейшее объяснение ]}
  • биты 0–1: Указывает уровень эталонной частоты дискретизации на AES11
  • бит 2: зарезервирован
  • 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, означает, что частота дискретизации умножается на 1 / 1.001 для соответствия NTSC частота кадров видео.
• Байт 5: зарезервирован
• Байты 6–9: четыре ASCII символы для обозначения 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

Временной код SMPTE данные могут быть встроены в сигналы AES3. Его можно использовать для синхронизация и для регистрации и идентификации аудиоконтента. Он встроен как 32-битное двоичное слово в байты с 18 по 21 данных состояния канала.^[6]

В AES11 Стандарт предоставляет информацию о синхронизации цифровых звуковых структур.^[7]

то AES52 Стандарт описывает, как вставлять уникальные идентификаторы в битовый поток AES3.^[8]

SMPTE 2110-31: передача AES3 по IP-сети

SMPTE 2110 -31 определяет, как инкапсулировать поток данных AES3 в Транспортный протокол в реальном времени пакеты для передачи по IP-сети с использованием многоадресной IP-инфраструктуры SMPTE 2110.^[9]

Другие форматы

Цифровой аудиоформат AES3 также может передаваться через асинхронный режим передачи сеть. Стандарт для упаковки кадров AES3 в ячейки ATM: AES47.

Смотрите также

• ADAT Lightpipe - Многоканальный оптический цифровой аудиоинтерфейс
• AES-2id - Рекомендации по использованию интерфейса AES3

Примечания

1. Ровно 24ч51м18.485333с
2. Генераторный полином Икс⁸+Икс⁴+Икс³+Икс²+1, по умолчанию 1.

Рекомендации

1. «Спецификация цифрового аудиоинтерфейса AES / EBU (Интерфейс AES / EBU)» (PDF). Европейский вещательный союз. 2004 г.. Получено 2014-01-07.
2. «О стандартах AES». Аудио инженерное общество. Получено 2014-01-07. В 1977 году, стимулируемый растущей потребностью в стандартах цифрового звука, был сформирован Комитет по стандартам цифрового звука AES.
3. Джон Эммет (1995), Технические 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 оригинал на 2012-07-09. Получено 2012-05-13.
5. «Спецификация цифрового аудиоинтерфейса AES / EBU (Интерфейс AES / EBU)» (PDF). Европейский вещательный союз. 2004. с. 12. Получено 2014-01-07. Байты с 18 по 21, биты с 0 по 7: адресный код выборки времени дня. 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 выборочного адресного кода для целей перекодирования в реальное время или, в частности, для временных кодов 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. Рэтклифф, Джон (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, Аудио инженерное общество, 2009
8. AES52-2006 (r2017): стандарт AES для цифровой аудиотехники - вставка уникальных идентификаторов в транспортный поток AES3, Аудио инженерное общество, 2006
9. ST 2110-31: 2018 - Стандарт SMPTE - Профессиональные мультимедиа по управляемым IP-сетям: Прозрачный транспорт AES3, Дои:10.5594 / SMPTE.ST2110-31.2018, ISBN  978-1-68303-151-2

дальнейшее чтение

• 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.

внешняя ссылка

• Страница загрузки стандартов AES
• Европейский вещательный союз, Спецификация цифрового аудиоинтерфейса (интерфейс AES / EBU) Tech 3250-E третье издание (2004 г.)
• Эммет, Джон (1995). "Технические рекомендации: цифровой аудиоинтерфейс EBU / AES" (PDF). EBU.
• Марк Йонг (июнь – июль 2005 г.). "Статус канала AES3 пересмотрен" (PDF). Расстановка (101): 20–22. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-05-01. Получено 2013-09-01.
• «Настройки байта состояния канала AES3 / AES-EBU».