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光纤接口≠“光纤宽带”接口,同轴、光纤常识普及

作者:72f.net来源:西安宽带m.xadxkd.com网址:http://www.xadxkd.com

原创光纤接口≠“光纤宽带”接口,同轴、光纤常识普及

对不少玩家来说,同轴、光纤这两个名词绝对混了个耳熟。但大部分人对这两个接口的作用并不清楚,甚至把光纤接口误认为“光纤宽带”的接口。今天我们就让我们来简单介绍一下这对熟悉的陌生人……

注意:同轴、光纤都是与音频I/O相关的接口,而不是一些新手想当然的网络接入口。

光纤、同轴本是同根生

光纤和同轴电缆接口算是同胞兄弟,它们都是为了服务S/PDIF(索尼/飞利浦数字接口格式)数据传输而设计的,只是实际的数据传输原理并不相同。

S/PDIF协议在数据传输上规定发送端是只发不收,接收端也是只收不发。光纤和同轴这两套系统满足这个协议,传输数据也基本一致,甚至传输电平都相仿,只是传输媒介不同,导致原理上的差异。

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同轴电缆在收发端不需要进行电信号转换,换言之数据线上任何一个节点的内容都是可以被直接使用的。这样的优势是直接,问题则是难免会遇到远距离传输衰减严重或者受干扰严重影响音质。

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光纤正好弥补了受传输距离限制的影响。原理上,光纤系统的抗干扰性和传输距离都是优于同轴电缆。但光纤在传输中的数据和收、发端并不一致,发送端需要先将电信号转换为光信号,接收端则要反过来将收到的光信号解析为电信号后才能给出音频信息。

虽说光信号传输起到了电气隔离的作用,对于减小共地噪声非常有帮助。但有可能引进一些额外的Jitter(时钟抖动),部分发烧友认为同轴接口的听感比光纤好,近距离还是同轴更让人喜欢。

音频用D/A与A/D浅析

光纤和同轴系统都是用来连接更高阶的Hi-Fi设备,而非普通音箱、耳机等产品。比如独立式DAC(Digital-Analog Converter)、ADC或者数字家庭影院功放设备,以及数字信号接口间的对录。

以DAC为例,DAC的作用是数-模转换,用于数字音频的放音;而ADC的流程则相反,模-数转换作用,用于录音。无论何种数字音频,它们都分别是终点和起点。

数字音频信号从输出口出来以后,到DAC的接收端口上,比如光纤接收器或者同轴接收网络。如有需要,端口上会进行一层电平转换(5V-3.3V或3.3V-5V等),将S/PDIF的高低电平信号输送给音频接收芯片能够兼容的高低电平。这枚芯片做第一层解码,以及最关键的“时钟修复”工作——将不稳定、受干扰的源时钟修复成稳定、准确的时钟信号,即Jitter抑制。

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Jitter主要来自信号源处不稳定的晶振,以及受到的电磁干扰,和部分元器件噪声。Jitter会导致输出频率误差并加大输出失真,是“听感”的大敌。然后,将接收到的数字音频信号转变为3个主要码流,分别为左右声道切换信号LRCK、音频比特流时钟BCK、串行数据流DATA,以及一个基准时钟:SCLK。

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图中示出的是一帧的数据,而帧率就是音频的采样率,真正承载模拟信号信息的只有DATA流。

这四串数据流交给音频DAC芯片,做数-模转换。DATA信号的一个bit,指的是输出从0到最大摆幅之间能够分割成多少种情况。比如,正负1V的最大摆幅,3个bit,那么±1V就分割成23=8情况,分辨率就2/8伏特。如果帧数据有24bit,那么模拟输出的分辨率就有1.6千万分之一伏特,自然精细得多。原创光纤接口≠“光纤宽带”接口,同轴、光纤常识普及

上图是一个3位的码率对应的输出。

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为一个数模转换器构建的“模拟”信号。横轴为时间,纵轴为输出电压。从图中可见,数据位数量可以理解为纵轴方向的精度,采样率则可以理解为横轴方向的精度。图中显示了帧数据位数量与采样率和模拟信号之间的详细关系。作为参考,大家所熟知的音频CD,它的比特率是16bit,采样率44.1kHz。

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越高精度的DAC,对于信号的拟合越准确,即便如此,从原理上就产生的“锯齿”总是存在的。DAC输出波形转换到频谱上,就出现了红线所示的“锯齿频率”,所以最后一步就是用滤波器做“抗锯齿”,把锯齿频率从波形中移除,使波形更平滑柔顺。自此就可以输出了。

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当然,在集成声卡中这些步骤也是存在并且相同的。只不过集成声卡达不到同等的性能。有点类似于集成显卡与独立显卡。独立声卡中也有这些转换步骤,只不过受到板上空间,电源,电磁环境等的制约,Hi-Fi性能难以提高,但基本上都留出了数字音频接口。

相比之下,一套高档DAC系统则在这些内容上更自由得多。不过,也绝对没有任何外置DAC音质都优于一切集成声卡和独立声卡一说。

生活中如何使用同轴或光纤?

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以Win7为例,打开音频选项,切换到播放或者录制页,将SPDIF输出(输入)这一项设为默认设备,就可以使用数字音频了。也可以在应用程序中选择输出设备,这个视程序而异。在高级属性中也需要设置默认输出格式,来配合DAC达到最佳性能。

编辑建议

我们不难发现,光纤与同轴接口是为服务发烧或专业音频的。音频越来越受到人们的重视,相关的周边设备开始丰富起来,一些智能电视都开始强调音频的重要性,出现独立音频单元,提高了日常生活中用到同轴、光纤接口的可能性和实际意义。

不少FPS玩家都在追求更好的音场效果,想要训练闭眼瞄准,使用外置DAC绝对是上佳选择。因此关注这两个接口,了解基本原理和应用常识必不可少。


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