АЕС3

AES3 — это стандарт обмена цифровыми аудиосигналами между профессиональными аудиоустройствами . Сигнал AES3 может переносить два канала импульсно-кодово-модулированного цифрового звука по нескольким средам передачи, включая сбалансированные линии , несбалансированные линии и оптоволокно . ^[1]

AES3 был совместно разработан Audio Engineering Society (AES) и Европейским вещательным союзом (EBU) и поэтому также известен как AES/EBU . Стандарт был впервые опубликован в 1985 году и был пересмотрен в 1992 и 2003 годах. AES3 был включен в стандарт IEC 60958 Международной электротехнической комиссии и доступен в потребительском варианте, известном как S/PDIF .

Разработка стандартов для цифрового аудиосоединения как для профессионального, так и для домашнего аудиооборудования началась в конце 1970-х годов ^[2] совместными усилиями Audio Engineering Society и Европейского вещательного союза и завершилась публикацией 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 домашней среде высокой точности с использованием разъемов, которые чаще встречаются на потребительском рынке. Эти варианты обычно известны как S/PDIF.

IEC 60958 (ранее IEC 958) — стандарт Международной электротехнической комиссии по цифровым аудиоинтерфейсам . Он воспроизводит профессиональный стандарт цифрового аудиосоединения AES3 и его потребительскую версию S/PDIF .

Стандарт состоит из нескольких частей:

• МЭК 60958-1: Общие положения
• IEC 60958-2: Режим доставки информации о программном обеспечении
• IEC 60958-3: Потребительские приложения
• IEC 60958-4: Профессиональные приложения
• IEC 60958-5: Улучшение потребительских приложений

AES-2id — это информационный документ AES, опубликованный Audio Engineering Society ^[3] для цифровой аудиотехники — Руководство по использованию интерфейса AES3. В этом документе содержатся рекомендации по использованию AES3, AES Recommended Practice для цифровой аудиотехники, Формат последовательной передачи для двухканальных линейно представленных цифровых аудиоданных. В этом документе также содержится описание связанных стандартов, используемых совместно с AES3, таких как AES11 . Полные сведения об AES-2id можно изучить в разделе стандартов веб-сайта Audio Engineering Society ^[4], загрузив копии документа AES-2id в виде файла PDF.

Стандарт AES3 соответствует части 4 международного стандарта IEC 60958. Из типов физических соединений, определенных IEC 60958, широко используются два.

Соединения типа I используют сбалансированную трехпроводную витую пару с сопротивлением 110 Ом и разъемами XLR . Соединения типа I чаще всего используются в профессиональных установках и считаются стандартным разъемом для AES3. Аппаратный интерфейс обычно реализуется с использованием линейных драйверов и приемников RS-422 .

IEC 60958 Type II определяет несбалансированный электрический или оптический интерфейс для приложений бытовой электроники . Предшественником спецификации IEC 60958 Type II был Sony/Philips Digital Interface, 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 импедансы , которые могут быть существенными в некоторых приложениях.

Сигналы AES/EBU также могут передаваться с использованием несимметричных разъемов BNC с 75-омным коаксиальным кабелем. Несимметричная версия имеет очень большое расстояние передачи в отличие от 150 метров максимум для сбалансированной версии. ^[5] Стандарт AES-3id определяет 75-омный BNC электрический вариант AES3. Он использует те же кабели, коммутацию и инфраструктуру, что и аналоговое или цифровое видео, и поэтому распространен в вещательной отрасли.

Низкоуровневый протокол передачи данных в AES3 и S/PDIF в значительной степени идентичен, и следующее обсуждение применимо к S/PDIF, если не указано иное.

AES3 был разработан в первую очередь для поддержки стерео PCM- кодированного звука в формате DAT на частоте 48 кГц или CD на частоте 44,1 кГц. Не было предпринято никаких попыток использовать носитель, способный поддерживать обе скорости; вместо этого AES3 позволяет данным работать на любой скорости и кодировать тактовую частоту и данные вместе с помощью двухфазного кода метки (BMC).

Каждый бит занимает один временной слот . Каждый аудиосэмпл (до 24 бит) объединяется с четырьмя битами флага и преамбулой синхронизации, которая имеет длину в четыре временных слота, чтобы создать подфрейм из 32 временных слотов. 32 временных слота каждого подфрейма назначаются следующим образом:

Два подкадра (A и B, обычно используемые для левого и правого аудиоканалов) составляют кадр . Кадры содержат 64-битные периоды и производятся один раз за период аудиосэмпла. На самом высоком уровне каждые 192 последовательных кадра группируются в аудиоблок . В то время как сэмплы повторяются каждый раз 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 двухфазным тактовым генератором 6,144 МГц. ^[6]

Преамбула синхронизации — это специально закодированная преамбула , которая идентифицирует подкадр и его положение в аудиоблоке. Преамбулы — это не обычные биты данных, закодированные BMC, хотя они все еще имеют нулевое смещение постоянного тока .

Возможны три преамбулы:

• X (или M): 11100010 ₂ , если предыдущий временной интервал был 0 , 00011101 _2, если он был 1. (Эквивалентно 10010011 _{2 в кодировке} NRZI .) Отмечает слово для канала A (левого), за исключением начала аудиоблока.
• Y (или W): 11100100 ₂ , если предыдущий временной интервал был 0 , 00011011 _2, если он был 1. (Эквивалентно 10010110 _{2 в кодировке} NRZI .) Отмечает слово для канала B (правый).
• Z (или B): 11101000 ₂ , если предыдущий временной интервал был 0 , 00010111 ₂ , если он был 1. (Эквивалентно 10011100 _{2 в кодировке} NRZI .) Отмечает 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 времени, выделенном для первых четырех временных интервалов каждого подкадра (временные интервалы от 0 до 3). Любой из трех обозначает начало подкадра. X или Z обозначает 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 BMC закодированы _ _ _ _ _ _ _ _ / \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \ Все 1 бит BMC закодированы  | 0 | 1 | 2 | 3 | | 0 | 1 | 2 | 3 | Временные интервалы

В двухканальном AES3 преамбулы образуют шаблон ZYXYXYXY..., но эту структуру легко расширить на дополнительные каналы (больше подкадров на кадр), каждый с преамбулой Y, как это делается в протоколе MADI .

В каждом подкадре есть один бит статуса канала, всего 192 бита или 24 байта для каждого канала в каждом блоке. Между стандартами AES3 и S/PDIF содержимое 192-битного слова статуса канала существенно различается, хотя они согласны в том, что первый бит статуса канала различает их. В случае AES3 стандарт подробно описывает функцию каждого бита. ^[1]

• Байт 0: Базовые данные управления: частота дискретизации, сжатие, акцент
  • бит 0: значение 1 указывает, что это данные о состоянии канала AES3. 0 указывает, что это данные S/PDIF.
  • бит 1: Значение 0 указывает, что это линейные аудиоданные PCM. Значение 1 указывает на другие (обычно не аудио) данные.
  • биты 2–4: Указывают тип предыскажений сигнала , применяемых к данным. Обычно устанавливаются на 100 ₂ (нет).
  • 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 избыточны при передаче звука в реальном времени (приемник может наблюдать частоту дискретизации напрямую), но полезны, если данные AES3 записываются или иным образом сохраняются. Параметры не указаны, 48 кГц (по умолчанию), 44,1 кГц и 32 кГц. Дополнительные параметры частоты дискретизации могут быть указаны в поле расширенной частоты дискретизации (см. ниже).
• Байт 1: указывает, является ли аудиопоток стерео, моно или какой-либо другой комбинацией.
  • биты 0–3: указывают на взаимосвязь двух каналов; это могут быть несвязанные аудиоданные, стереопара, дублированные моноданные, музыка и голосовой комментарий, код стереосуммы/разности.
  • биты 4–7: используются для указания формата слова пользовательского канала.
• Байт 2: Длина аудиослова
  • биты 0–2: использование дополнительных битов. Это указывает, как используются дополнительные биты (временные интервалы 4–7). Обычно устанавливаются на 000 ₂ (не используются) или 001 ₂ (используются для 24-битных аудиоданных).
  • биты 3–5: Длина слова. Указывает размер выборки относительно 20- или 24-битного максимума. Можно указать 0, 1, 2 или 4 пропущенных бита. Неиспользуемые биты заполняются 0, но функции обработки звука, такие как микширование, обычно заполняют их допустимыми данными, не изменяя эффективную длину слова.
  • биты 6–7: не используются
• Байт 3: используется только для многоканальных приложений ^{[ требуется дополнительное объяснение ]}
• Байт 4: Дополнительная информация о частоте дискретизации ^{[ требуется дополнительное пояснение ]}
  • биты 0–1: указывают класс эталонной частоты дискретизации согласно 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 назначаются для 24, 96 и 192 кГц, а также 22,05, 88,2 и 176,4 кГц.
  • бит 7: Флаг масштабирования частоты дискретизации. Если установлен, указывает, что частота дискретизации умножается на 1/1,001 для соответствия частоте кадров видео NTSC .
• Байт 5: Зарезервирован
• Байты 6–9: Четыре символа ASCII для указания происхождения канала. Широко используется в больших студиях.
• Байты 10–13: Четыре символа ASCII, указывающие назначение канала, для управления автоматическими переключателями. Используется реже.
• Байты 14–17: 32-битный адрес выборки, увеличивающийся от блока к блоку на 192 (потому что в блоке 192 кадра). При частоте 48 кГц это происходит примерно каждый день. ^[a]
• Байты 18–21: 32-битное смещение адреса выборки для указания выборок с полуночи. ^[7]
• 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 (метка времени) ненадежны.
• Байт 23: CRC . Этот байт используется для обнаружения повреждения слова состояния канала, которое может быть вызвано переключением в середине блока. ^[b]

Данные таймкода SMPTE могут быть встроены в сигналы AES3. Их можно использовать для синхронизации , а также для регистрации и идентификации аудиоконтента. Они встроены как 32-битное двоичное слово в байтах 18–21 данных о состоянии канала. ^[8]

Стандарт AES11 предоставляет информацию о синхронизации цифровых аудиоструктур. ^[9]

Стандарт AES52 описывает, как вставлять уникальные идентификаторы в поток битов AES3. ^[10]

SMPTE 2110 -31 определяет, как инкапсулировать поток данных AES3 в пакеты протокола реального времени для передачи по сети IP с использованием многоадресной структуры SMPTE 2110 IP. ^[11]

SMPTE 302M-2007 определяет, как инкапсулировать поток данных AES3 в транспортный поток MPEG для телевизионных приложений. ^[12]

Формат цифрового аудио AES3 также может передаваться по сети с асинхронным режимом передачи . Стандартом для упаковки кадров AES3 в ячейки ATM является AES47 .

• ADAT Lightpipe  – многоканальный оптический цифровой аудиоинтерфейс

• Уоткинсон, Джон (2001). Искусство цифрового звука, третье издание . Focal Press. ISBN 0-240-51587-0.
• Уоткинсон, Джон (август 1989). «Цифровой аудиоинтерфейс AES/EBU». Конференция Великобритании: Интерфейс AES/EBU . EBU-02.

• Страница загрузки стандарта AES3
• Европейский вещательный союз, Спецификация цифрового аудиоинтерфейса (интерфейс AES/EBU) Tech 3250-E третье издание (2004)
• Эмметт, Джон (1995). «Инженерные рекомендации: цифровой аудиоинтерфейс EBU/AES» (PDF) . EBU .
• Марк Йонг (июнь–июль 2005 г.). «AES3 Channel Status Revisited» (PDF) . Состав (101): 20–22. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-05-01 . Получено 2013-09-01 .
• "Настройки байта состояния канала AES3 / AES-EBU". Архивировано из оригинала 2012-02-22 . Получено 2009-03-24 .
• IEC - Историческая коллекция, IHS