數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1 引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/185817.htm隨著電子技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字音頻已經(jīng)在廣播電視的錄制、播出、傳輸?shù)雀鱾€應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在很多場合,模擬音頻已經(jīng)無法適應(yīng)整個擴(kuò)聲系統(tǒng)最基本的要求。大型體育場擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵的問題是如何解決微弱的音頻信號的遠(yuǎn)距離優(yōu)質(zhì)傳輸。對于大型場館,需要傳送的距離通常達(dá)到幾百米遠(yuǎn)。采用傳統(tǒng)的模擬傳輸方式,難以解決信號損耗和電磁干擾及接地干擾等難題。數(shù)字音頻的各種性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬模式,因此廣播電視設(shè)備的數(shù)字化已經(jīng)成了必然的趨勢。采用數(shù)字信號進(jìn)行傳輸和處理的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字信號對干擾不敏感,整個系統(tǒng)的信噪比及失真與傳輸距離無關(guān),對于長距離傳輸,其優(yōu)良的性能指標(biāo)是模擬傳輸所無法比擬的。
目前無論電臺還是電視臺的演播室都在朝著數(shù)字化方向發(fā)展,作為數(shù)字化電視制作的主要功能手段,數(shù)字音頻的基本理論、接口方式、音頻格式和系統(tǒng)設(shè)計(jì)同樣成為廣播電視節(jié)目制作領(lǐng)域的重大課題。然而,當(dāng)前絕大多數(shù)高性能的數(shù)字播出、傳輸設(shè)備都是進(jìn)口設(shè)備,且價(jià)格昂貴。本文研究設(shè)計(jì)的正是應(yīng)用于這一領(lǐng)域的一款高性能數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)。
2 數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)
目前常用的數(shù)字音頻接口標(biāo)準(zhǔn)主要有AES/EBU(AES3 - 1992)接口、S/PD IF接口、MAD I接口等。S/PD IF主要是作為民用數(shù)字音頻格式標(biāo)準(zhǔn),MAD I接口是以雙通道AES/EBU 接口為基礎(chǔ)而制定的,在專業(yè)數(shù)字音頻領(lǐng)域中主要使用AES/EBU接口標(biāo)準(zhǔn)。
AES/EBU的全稱是Audio Engineering Society/Eu2ropean B roadcast Union (錄音師協(xié)會/歐洲廣播系統(tǒng)聯(lián)盟) ,現(xiàn)已成為專業(yè)數(shù)字音頻較為流行的標(biāo)準(zhǔn),大量民用產(chǎn)品和專業(yè)音頻數(shù)字設(shè)備如CD機(jī)、DAT、MD機(jī)、數(shù)字調(diào)音臺、數(shù)字音頻工作站等都支持AES/EBU。
AES/EBU標(biāo)準(zhǔn)是AES和EBU一起開發(fā)的一個數(shù)字音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn),它是傳輸和接收數(shù)字音頻信號的數(shù)字設(shè)備接口協(xié)議,規(guī)定音頻數(shù)據(jù)必須以2的補(bǔ)碼進(jìn)行編碼。傳輸介質(zhì)是電纜,允許高帶寬容量和由A /D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的并行數(shù)據(jù)字節(jié)的串行傳輸。在串行傳輸16~20 bit的并行字節(jié)時(shí)先傳輸最低有效位,必須加入字節(jié)時(shí)鐘標(biāo)志以表明每個樣值的開始,最后的數(shù)據(jù)流為雙相標(biāo)志碼編碼,另外時(shí)鐘信息也內(nèi)嵌進(jìn)了AES/EBU信號流中。
AES/EBU通過基于單根絞合線對來傳輸數(shù)字音頻數(shù)據(jù),使用串行位傳輸協(xié)議,無須均衡即可在長達(dá)100 m的距離上傳輸數(shù)據(jù)。它提供兩個信道的音頻數(shù)據(jù)(最高24比特量化) ,信道是自動計(jì)時(shí)和自同步的。
它也提供了傳輸控制的方法和狀態(tài)信息的表示( chan2nel status bit)和一些誤碼的檢測能力,它的時(shí)鐘信息是由傳輸端控制,來自AES/EBU的位流。
AES/EBU的普通物理連接媒質(zhì)有: ( 1)平衡或差分連接,使用XLR (卡儂)連接器的三芯話筒屏蔽電纜,參數(shù)為阻抗110Ω,電平范圍0. 2 ~5 Vpp,抖動為±20 ns。(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。
AES/EBU自1992年修訂以來,該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在錄音制作、數(shù)字影院和廣播電視行業(yè)廣泛應(yīng)用,成為最常見的數(shù)字音頻格式,相關(guān)設(shè)備、接口、線纜、配件等應(yīng)有盡有,而且價(jià)格低廉。
3 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
3. 1 系統(tǒng)的總體方案
整個數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)分為發(fā)送端、接收端和傳輸介質(zhì)(電纜) 3個部分,如圖1所示。傳輸介質(zhì)主要有雙絞屏蔽線電纜、同軸電纜、光纖和無線傳輸(如PDH或SDH數(shù)字微波) ,根據(jù)具體場合及傳輸距離來選用。
圖1 數(shù)字音頻傳輸系統(tǒng)原理框圖。
發(fā)送端主要是完成對信號的接入、A /D 轉(zhuǎn)換、格式編碼、時(shí)鐘產(chǎn)生等工作。為了增加信號的動態(tài)范圍,同時(shí)防止A /D轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)混疊失真,在模擬輸入通道中應(yīng)設(shè)置信號調(diào)理電路和抗混疊濾波器。
接收端主要是完成對AES/EBU 格式數(shù)據(jù)的接收、解碼,恢復(fù)出主時(shí)鐘信號、同步信號,再對音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行D /A轉(zhuǎn)換等工作。
3. 2 發(fā)送端電路設(shè)計(jì)
根據(jù)前節(jié)所述的系統(tǒng)方案,我們選用Cirrus Logic公司的CS5381和CS8406分別完成模擬信號的A /D轉(zhuǎn)換和AES/EBU格式編碼發(fā)送,電路原理如圖2 所示。
圖2 發(fā)送端原理圖。
評論