AES3 — это стандарт обмена цифровыми аудиосигналами между профессиональными аудиоустройствами . Сигнал AES3 может передавать два канала цифрового звука с импульсно-кодовой модуляцией по нескольким средам передачи, включая симметричные линии , несимметричные линии и оптоволокно . [1]
AES3 был разработан совместно Обществом аудиоинженеров (AES) и Европейским вещательным союзом (EBU), поэтому также известен как AES/EBU . Стандарт был впервые опубликован в 1985 году и пересматривался в 1992 и 2003 годах. AES3 был включен в стандарт IEC 60958 Международной электротехнической комиссии и доступен в варианте потребительского уровня, известном как S/PDIF .
Разработка стандартов цифрового аудиосоединения как для профессионального, так и для бытового аудиооборудования началась в конце 1970-х годов [2] совместными усилиями Общества аудиоинженеров и Европейского вещательного союза и завершилась публикацией стандарта 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 другие физические соединения, указаны в IEC 60958. По сути, это потребительские версии AES3 для использования в домашней среде с высокой точностью воспроизведения с использованием разъемов, которые чаще встречаются на потребительском рынке. Эти варианты широко известны как S/PDIF.
IEC 60958 (ранее IEC 958) — стандарт Международной электротехнической комиссии на цифровые аудиоинтерфейсы . Он воспроизводит профессиональный стандарт цифрового аудиосоединения AES3 и его потребительскую версию S/PDIF .
Стандарт состоит из нескольких частей:
AES-2id — это информационный документ AES, опубликованный Обществом аудиоинженеров [3] для цифровой аудиотехники — Рекомендации по использованию интерфейса AES3. В этом документе представлены рекомендации по использованию AES3, Рекомендуемой практики AES для цифровой аудиотехники, формата последовательной передачи для двухканальных линейно представленных цифровых аудиоданных. В этом документе также содержится описание родственных стандартов, используемых вместе с AES3, таких как AES11 . Полную информацию об AES-2id можно изучить в разделе стандартов веб-сайта Общества аудиоинженеров [4] , загрузив копии документа AES-2id в виде PDF-файла.
Стандарт AES3 соответствует части 4 международного стандарта IEC 60958. Из типов физических соединений, определенных в IEC 60958, широко используются два.
Для соединений типа I используется симметричная трехпроводная витая пара сопротивлением 110 Ом с 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 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 электрической сигнализации и импедансы , что может быть существенным в некоторых приложениях.
Сигналы AES/EBU также можно передавать с помощью несимметричных разъемов BNC с помощью коаксиального кабеля сопротивлением 75 Ом. Несбалансированная версия имеет очень большую дальность передачи по сравнению с максимальной длиной 150 метров для балансной версии. [5] Стандарт AES-3id определяет электрический вариант AES3 с разъемом BNC на 75 Ом . При этом используются те же кабели, коммутационные соединения и инфраструктура, что и при аналоговом или цифровом видео, и поэтому это широко распространено в индустрии вещания.
AES3 was designed primarily to support stereo PCM encoded audio in either DAT format at 48 kHz or CD format at 44.1 kHz. No attempt was made to use a carrier able to support both rates; instead, AES3 allows the data to be run at any rate, and encoding the clock and the data together using biphase mark code (BMC).
Each bit occupies one time slot. Each audio sample (of up to 24 bits) is combined with four flag bits and a synchronisation preamble which is four time slots long to make a subframe of 32 time slots. The 32 time slots of each subframe are assigned as follows:
Two subframes (A and B, normally used for left and right audio channels) make a frame. Frames contain 64 bit periods and are produced once per audio sample period. At the highest level, each 192 consecutive frames are grouped into an audio block. While samples repeat each frame time, metadata is only transmitted once per audio block. At 48 kHz sample rate, there are 250 audio blocks per second, and 3,072,000 time slots per second supported by a 6.144 MHz biphase clock.[6]
Преамбула синхронизации представляет собой специально закодированную преамбулу , которая идентифицирует подкадр и его положение в аудиоблоке. Преамбулы не являются обычными битами данных, закодированными в BMC, хотя они по-прежнему имеют нулевое смещение постоянного тока .
Возможны три преамбулы:
Три преамбулы в стандарте AES3 называются X, Y, Z; и M, W, B в IEC 958 (расширение AES).
8-битные преамбулы передаются во время, отведенное первым четырем временным интервалам каждого подкадра (временные интервалы от 0 до 3). Любой из трех отмечает начало подкадра. X или Z отмечает начало кадра, а Z отмечает начало аудиоблока.
| 0 | 1 | 2 | 3 | | 0 | 1 | 2 | 3 | Временные интервалы _____ _ _____ _ / \_____/ \_/ \_____/ \_/ \ Преамбула X _____ _ ___ ___ / \___/ \___/ \_____/ \_/ \ Преамбула Y _____ _ _ _____ / \_/ \_____/ \_____/ \_/ \ Преамбула Z ___ ___ ___ ___ / \___/ \___/ \___/ \___/ \ Все 0 бит закодированы в 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 легко расширить на дополнительные каналы (больше подкадров на кадр), каждый с преамбулой Y, как это делается в протоколе MADI .
В каждом подкадре имеется один бит состояния канала, всего 192 бита или 24 байта для каждого канала в каждом блоке. В стандартах AES3 и S/PDIF содержимое 192-битного слова состояния канала существенно различается, хотя они согласны с тем, что первый бит состояния канала различает эти два слова. В случае AES3 стандарт подробно описывает функцию каждого бита. [1]
Данные тайм-кода SMPTE могут быть встроены в сигналы AES3. Его можно использовать для синхронизации , а также для регистрации и идентификации аудиоконтента. Оно встроено в виде 32-битного двоичного слова в байты с 18 по 21 данных о состоянии канала. [8]
Стандарт AES11 предоставляет информацию о синхронизации цифровых аудиоструктур. [9]
Стандарт AES52 описывает, как вставлять уникальные идентификаторы в битовый поток AES3. [10]
SMPTE 2110-31 определяет, как инкапсулировать поток данных AES3 в пакеты транспортного протокола реального времени для передачи по IP-сети с использованием инфраструктуры многоадресной рассылки на основе IP SMPTE 2110. [11]
SMPTE 302M-2007 определяет, как инкапсулировать поток данных AES3 в транспортный поток MPEG для телевизионных приложений. [12]
Цифровой аудиоформат AES3 также может передаваться по сети с асинхронным режимом передачи . Стандартом упаковки кадров AES3 в ячейки ATM является AES47 .
В 1977 году, стимулируемый растущей потребностью в стандартах цифрового звука, был сформирован Комитет по стандартам цифрового аудио AES.
Байты с 18 по 21, биты с 0 по 7: образец кода адреса времени суток.
Значение (каждый байт): 32-битное двоичное значение, представляющее первую выборку текущего блока.
LSB передаются первыми.
Значение по умолчанию должно быть логическим «0».
Примечание. Это время суток, установленное во время исходного кодирования сигнала, и оно должно оставаться неизменным во время последующих операций.
Значение всех нулей для кода адреса двоичной выборки должно, в целях перекодирования в реальном времени или, в частности, во временные коды, приниматься за полночь (т. е. 00 ч, 00 мм, 00 с, 00 кадра).
Транскодирование двоичного числа в любой обычный временной код требует точной информации о частоте дискретизации, чтобы обеспечить точное время выборки.