spdif接口

S/PDIF资料

S/PDIF简介

S/PDIF，全名新郎发言稿 为Sony/PhilipsDigitalInterconnectFormat，是Sony和

Philips这两大巨头在80年代为一般家用器材所定制出来的一种数字讯号传输

接口，基本上是以AES/EBU(也称为AES3)专业用数字接口为参考然后做了一些小

变动而成的家用版本，可以使用成本比较低的硬件来实现数字讯号传输。为了定

制一个统一的接口规格，在现今以IEC60958标准规范来囊公安县怀古 括取代AES/EBU与

S/PDIF规范，而IEC60958定义了三种主要型态：

•IEC60958TYPE1Balanced─三线式传输，使用110Ohm阻抗的线材以及

XLR接头，使用于专业场合。

•IEC60958TYPE2Unbalanced─使用75Ohm阻抗的铜轴线以及RCA接头，使用于一般家用场合。

•IEC60958TYPE2Optical─使用光纤传输以及F05光纤接头，也是使用于一般家用场合

事实上，IEC60958有时会简称为IEC958，而IEC60958TYPE1即为AES/EBU(或

着称为AES3)界面，而IEC60958TYPE2即为S/PDIF接口，而虽然在IEC60958

TYPE2的接头规范里是使用RCA或着光纤接头，不过近年来一些使用S/PDIF的

专业器材改用BNC接头搭配上75Ohm的同轴线以得到比较好的传输质量，下表

为AES/EBU与S/PDIF的比较表。

IEC958使用的编码方法

IEC958在传输数据时使用双向双相符号编码(BiphaMarkCode)，简称BMC，

属于一种相位调制(phamodulation)的编码方法，是将时钟讯号和数据讯号混合在一起传输的编码方法。

其原理是使用一个两倍于传输位率(BitRate)的时钟频率做为基准，把原本一个

位数据拆成两部份，当数据为1的时后在其时钟周期内转变一次电位(0->1或

1->0)让资料变成两个不同电位的资料，变成10或01，而当资料为0时则不转

变电位，变成11或00。同时每一个位开头的电平与前一个位结尾电平要不同，这样接收端才能判别每一个位的边界。

使用BMC编码可以让传输端与接收端只需一条数据线就可以将数据正确的传

送与接收，并且在收送两端可以优秀记叙文 保持比较好的同步性，这是由于BMC格式的电位

极性一定会在两个位周期之间变换，这样接收端可以不用理会实际接收到的电为

是0或1，只需判别与上一个电平的极性是相同或相反即可。此外，BMC编码可

以让传输线保持在接近零的平均直流电位，除了可以降低传输需要耗费的功率之

外，也可以降低实体电磁干扰，让数据正确性更高。

IEC958通讯协议架构

S/PDIF与AES/EBU主要是做为传递PCM格式讯号之用，例如48kHz的DAT以

及44.1kHz的CD，不过现今也有用来传递压缩过的多声道讯号。标准传递两声

道讯号的架构如上图所示，最上面为由192个框架(Frame)构成的区块(Block)。

而每个Frame储存了两个声道的一组取样讯号(Sample)，分为ChannelA与

ChannelB两个声道。而每组Sample由一个子框架(SubFrame)构成，也就是一

个Frame里有两个SubFrame。SubFrame的数据长度为32Bits，里头内含了

头码(Preamble)、辅助数据()、音讯数据(AudioData)、以及四个位

的信息与检查码。也就是说，一个SubFrame为32Bits，也就4Bytes，而一

个Frame为8Bytes，而一个Block为192x8=1536Bytes，而每个Block

总共可以传递192个双声道Sample。

子框架(SubFrame)细部解说

要了解IEC958的数据结构了话，我们有必要要先了解子框架(SubFrame)的详

细结构，一个Su港台男歌手 bFrame如上图所示区分成好几个部份，我们先一一表列如下：位置

区块名称

(Preamble)

4-7辅助数据

功能说明

用来表示一个SubFrame的开头，有三种型态，分别表

示该SubFrame为ChannelA、ChannelB或着是一个Block

的起始SubFrame(为ChannelA)。

原始此区块的设计是用来传递一些使用者自行添加的信

取样时，这四个Bit用来储存多出的取样Bit，比如说当

要传送24Bit取样的数据时，用来存放末四个Bit的音讯数据。

8-27音讯数据

存放实际的取样数据，长度为20Bit，以LSB优先的方

要设定为零，举例来说，当我们要传送16Bit的数据时，

只会用到12-27Bit的位置(LSB在12Bit)，而8-11Bit为零。

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有效位

(ValidityBit)

此位设定了这一个SubFrame内的数据是不是正确，如

果设定为0，代表此SubFrame内的数据是正确可被接收

的，反之如果此Bit为1，则代表接收端应该忽略此组

SubFrame。比如说CD转盘读取CD数据时若是有某一个

Sample读不到就会将代表该组Sample的SubFrame中的

有效位设为1。

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使用者位

(UrBit)30

信道状态位(Channel

此位为使用者自行定义的位，每组Sample传送一位，六月雪的养殖方法 直

到192组Sample传完后组成成192位的信息，两声道各

自有一组192位的使用者信息。

此位与使用者位一样，每组Sample传送一位，最后组成

两声道各自一组192位的信道状态信息(Channel

(Professional)与一般家用(Consumer)两种不同的结

构，以第一个位决定，设为1的时后为Professional模

式，设为0的时后为Consumer模式。

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同位检查位

同位检查是用来判别是否有奇数个位是发生错误，是一ParityCheck)。

(ParityBit)种简便错误检查方法，这边是使用偶位同位检查(Even

(AudioData)式传送，当取样低于20Bit时，没有用到的LSBBits

()息，不过目前比较常见的用途是当音讯数据超过20Bit

0-3头码

StatusBit)Status)。这个192位信道状态信息分为专业

子框架内的头码(Preamble)定义

如前文所述，头码(Preamble)是用来表示一个SubFrame的开头，主要有X、

Y、Z三种组态代表不同的意义，X代表此时是传送A通道的SubFrame、Y代表

是传此时是传送B通道、而Z比较特别，是代表此时是传送A通道，并且是一个

Block的起始SubFrame。

而在上头的表格里的数据数值是SubFrame中其它的数据经过BMC编码之后再

加到整个SubFrame前头的数据数值，所以总共是八码，代表四个位的时序。此

外比较特别的是除了有X、Y、Z三种组态之外，上面的表格还列出了另外一组与

原本数据向位相反的数值，要使用哪一组数值是依照前一组SubFrame中最尾端

的电平而定，当前一组SubFrame为最尾端的电平0时用左边那一列数值，为1的时后用右边那一列，这样一样接收端才能正确处理。

再来是Preamble比较特别的地方，我们若是观察上图的波型，可以发现每个

Preamble组态都有两处是不符合BMC规范中「每一个位开头的电平与前一个位

结尾电平要不同」的定义，尤其是一开头的000或111就不符合BMC编码的定义

了。这样子的设计是用来让接收端很清楚的得知每个SubFrame的起始点，只需

简单的检查数据中不符合BMC编码定义的位置就可以了。

信道状态(ChannelStatus)的结构

如前文所述，每组SubFrame中有一位的信道状态位，在一个Block有192

组Frame，可以构成192位的信道状态结构(ChannelStatusStructure)，而两

声道各自有一组192位的使用者信息。这这个192位的信道状态结构主要有两种

不同的结构，由第一个位来决定，当第一个位为0时代表一般家用(Consumer)

结构，第一个位为1时代表专业用(Professional)结构，分别为下面这两张结构图表。

而实际使用上，上面这两个图表只能当做参考使用，因为信道状态结构有许多

种不同的版本，到目前为止世面上许多不同器材所遵读书笔记 循的版本也不尽相同，甚至

有一些器材会忽略不处理信道状态，举例来说，有许多器材并不会处理一般家用

版本中关于内容保护的信息或是取样频率的信息...等等。所以本文并不打算一

一介绍通道状态里的详细定义，有兴趣的朋友可以自行参考IEC60958、虾仁饺子

等技术文件。

结语

S/PDIF，或着称为IEC958、IEC60958、AES/EBU、AES3、等等名称，

是一个在数字音频讯号早期就发展出来的一个传输接口与协议，从硬件接口规范

至通讯协议皆有其规范在，不过由于时代变化迅速，为了因应各种新的需求所以

也产生出许许多多不同的标准，甚至在同一个标准里也有不同的版本。

不过大体上各种不同的标准与版本中都保留了彼此之间的兼容性，而对于整个区

块(Block)、框架(Frame)、子框架(SubFrame)的定义都相同，不同之处在于对

于硬件接口上以及额外的信道信息上的定义不同，并不影响实际音乐数字数据的传递。

本文介绍了S/PDIF的整体架构、编码方式以及各个结构的定义，由于S/PDIF

在现今已经是一个最广泛使用的数字音乐数据接口，所以值得对数字音响器材有

兴趣的朋友们去好好了解一下，希望本篇文章能让朋友们对于S/PDIF有进一步

的认识。