RCA介面在我們日常生活中也非常常見,音箱、電視、功放、DVD機等裝置上基本都有。它得名於美國無線電公司的英文縮寫(Radio Corporation of America),上世紀40年代的時候,該公司將這種介面引入市場,用它來連線留聲機和揚聲器,也因此,它在歐州又稱為PHONO介面。我們對它更熟悉的接頭稱呼則是“蓮花頭”。
AES/EBU提供兩個通道的音訊資料(最高24位元量化),通道是自動計時和自同步的。它也提供了傳輸控制的方法和狀態資訊的表示(channel status bit)和一些誤碼的檢測能力。它的時鐘資訊是由傳輸端控制,來自AES/EBU的位流。它的三個標準取樣率是32kHz、44.1kHz、48kHz,當然許多介面能夠工作在其它不同的取樣率上。
S/PDIF是Sony/Philips Digital Interconnect Format的縮寫,它是索尼與飛利浦公司合作開發的一種民用數字音訊介面協議。由於被廣泛採用,它成為事實上的民用數字音訊格式標準。S/PDIF和AES/EBU有略微不同的結構。音訊資訊在資料流中佔有相同位置,使得兩種格式在原理上是相容的。在某些情況下AES/EBU的專業裝置和S/PDIF的使用者裝置可以直接連線,但是並不推薦這種做法,因為在電氣技術規範和通道狀態位中存在非常重要的差別,當混用協議時可能產生無法預知的後果。
這裡需要說明的是,我們所討論的介面其實包括對“介面”(interface)和“聯結器”(connector)這兩個方面的討論,“聯結器”我們通常也稱之為“接頭”或“插頭”。 “介面”定義了電子裝置之間連線的物理特性,包括傳輸的訊號頻率、強度,以及相應連線的型別、數量,還包括插頭、插座的結構設計;而“聯結器”則是在物理上實現裝置之間連線的裝置。
模擬音訊介面之TRS介面
說到TRS介面,一般人初聽可能不知道它是什麼,不過只要把實物放在面前,大家就都知道它是什麼了。其實日常生活中我們見得最多的就是TRS介面,它的接頭外觀是圓柱體形狀,通常有三種尺寸1/4"(6.3mm)、1/8"(3.5mm)、3/32"(2.5mm),我們最常見的是3.5mm尺寸的接頭。
不同尺寸的TRS接頭
2.5mm的TRS接頭以前在手機耳機上比較流行,但現在已經不多見了,耳機介面基本被3.5mm介面一統江湖。而6.3mm的接頭在很多專業裝置和高檔耳機上比較常見,但現在有不少高檔耳機也逐漸開始改用3.5mm接頭。TRS的含義是Tip(signal)、Ring(signal)、Sleeve(ground),分別代表了這種接頭的3個觸點,我們看到的就是被兩段絕緣材料隔離開的三段金屬柱。因此,3.5mm接頭和6.3mm接頭也被人稱為“小三芯”和“大三芯”。
“大三芯”的構造
TRS介面就是一個圓孔,其內部與接頭對應,也有三個觸點,彼此之間也被絕緣材料隔開。有的人說不還有四芯的插頭嗎?沒錯,我們在耳機或隨身聽上見到的四芯插頭,多出來的那一芯是用來傳送語音訊號或控制訊號。此外,還有一種用於耳機的四芯3.5mm插頭則是用來傳輸平衡訊號的。6.3mm的“大三芯”插頭可用來傳輸平衡訊號或非平衡立體聲訊號,也就是說它可以和我們後面要講的XLR平衡介面一樣,能夠傳輸平衡訊號,但因製作這樣的平衡線成本比較高,所以一般只用在高檔專業音訊裝置上。
二芯6.3mm TRS電吉他線
當然,既然能加芯,那也可以減芯。二芯的TRS接頭可以用來傳送非平衡的單聲道音訊訊號,比如電吉他用的線就是二芯的TRS線。所以,單從TRS介面外觀來看,我們不會知道它是否支援平衡傳輸;單從芯數來看,我們也不能確定四芯及以上的TRS接頭是否支援平衡傳輸,具體情況需要看裝置。
模擬音訊介面之RCA介面
RCA介面在我們日常生活中也非常常見,音箱、電視、功放、DVD機等裝置上基本都有。它得名於美國無線電公司的英文縮寫(Radio Corporation of America),上世紀40年代的時候,該公司將這種介面引入市場,用它來連線留聲機和揚聲器,也因此,它在歐州又稱為PHONO介面。我們對它更熟悉的接頭稱呼則是“蓮花頭”。
RCA介面在我們日常生活中非常常見
被稱為“蓮花頭”的RCA接頭
RCA介面採用同軸傳輸訊號的方式,中軸用來傳輸訊號,外沿一圈的接觸層用來接地。每一根RCA線纜負責傳輸一個聲道的音訊訊號,因此,可以根據對聲道的實際需要,使用與之數量相匹配的RCA線纜。比如要組雙聲道立體聲就需要兩根RCA線纜。
模擬音訊介面之XLR介面
XLR介面又被稱為“卡農口”,這是因為James H. Cannon創立的Cannon Electric公司是它最初的生產商。它們最早的產品是“cannon X”系列,後來改進產品增加了一個鎖定裝置(Latch),於是在“X”後面增加了一個“L”;再後來又圍繞著接頭的金屬觸點增加了橡膠封口(Rubber compound),於是又在“L”後面增加了一個“R”。人們就把三個大寫字母組合在一起,稱這種接頭為“XLR connector”。
比較常見的三芯XLR介面
有的耳放上面會提供四芯平衡XLR耳機介面
我們通常見到的XLR插頭是3腳的,當然也有2腳、4腳、5腳、6腳的,比如在一些高檔耳機線上,我們也會看到四芯XLR平衡接頭。XLR介面與“大三芯”TRS介面一樣,可以用來傳輸音訊平衡訊號。這裡我們簡單說一下平衡訊號與非平衡訊號。聲波轉換成電訊號後,如果直接傳送就是非平衡訊號,如果把原始訊號反相180度,然後同時傳送原始訊號和反相訊號,這就是平衡訊號。平衡傳輸就是利用相位抵消原理,將音訊訊號傳輸過程中受到的其他干擾降至最低。 當然,XLR介面也跟“大三芯”TRS介面一樣,可以傳輸非平衡訊號,因此光從介面看,我們是看不出來它到底傳輸的是哪種訊號。
數字音訊介面之AES/EBU介面
數字音訊介面方面,我們其實講的更多的是傳輸協議或標準。在介面的物理外觀上看,你很難看出它是哪型別的介面。我們首先說一下AES/EBU。
AES/EBU是Audio Engineering Society/European Broadcast Union(音訊工程師協會/歐洲廣播聯盟)的縮寫,是現在較為流行的專業數字音訊標準。它是基於單根絞合線對來傳輸數字音訊資料的序列位傳輸協議。無須均衡即可在長達100米的距離上傳輸資料,如果均衡,可以傳輸更遠距離。
最常見的採用三芯XLR介面的AES/EBU物理介面
AES/EBU提供兩個通道的音訊資料(最高24位元量化),通道是自動計時和自同步的。它也提供了傳輸控制的方法和狀態資訊的表示(channel status bit)和一些誤碼的檢測能力。它的時鐘資訊是由傳輸端控制,來自AES/EBU的位流。它的三個標準取樣率是32kHz、44.1kHz、48kHz,當然許多介面能夠工作在其它不同的取樣率上。
AES/EBU的物理介面有多種,最常見的就是三芯XLR介面,用來進行平衡或差分連線;此外還有後面要講的使用RCA插頭的音訊同軸介面,用來進行單端非平衡連線;以及使用光纖聯結器,進行光學連線。
數字音訊介面之S/PDIF介面
S/PDIF是Sony/Philips Digital Interconnect Format的縮寫,它是索尼與飛利浦公司合作開發的一種民用數字音訊介面協議。由於被廣泛採用,它成為事實上的民用數字音訊格式標準。S/PDIF和AES/EBU有略微不同的結構。音訊資訊在資料流中佔有相同位置,使得兩種格式在原理上是相容的。在某些情況下AES/EBU的專業裝置和S/PDIF的使用者裝置可以直接連線,但是並不推薦這種做法,因為在電氣技術規範和通道狀態位中存在非常重要的差別,當混用協議時可能產生無法預知的後果。
採用RCA同軸和光纖介面的S/PDIF介面
S/PDIF介面一般有三種,一種是RCA同軸介面,另一種是BNC同軸介面,還有一種是TOSLINK光纖介面。在國際標準中,S/PDIF需要BNC介面75歐姆電纜傳輸,然而很多廠商由於各種原因,頻頻使用RCA介面甚至使用3.5mm的小型立體聲介面進行S/PDIF傳輸,久而久之,RCA和3.5mm介面就成為了一個“民間標準”。後面我們會具體講到同軸介面和光纖介面。
數字音訊介面之同軸介面
同軸介面分為兩種,一種是RCA同軸介面,另一種是BNC同軸介面。前者的外觀跟模擬RCA介面沒有任何區別,而後者則與我們在電視機上常見的訊號介面有點類似,而且加了鎖緊設計。同軸線纜接頭有兩個同心導體,導體和遮蔽層共用同一軸心,線的阻抗是75歐姆。
BNC同軸介面的同軸線
同軸傳輸阻抗恆定,傳輸頻寬高,因此能夠保證音訊的質量。不過雖然RCA同軸介面的外觀與RCA模擬介面相同,但線最好不要混用,由於RCA同軸線是固定75歐姆阻抗,因此混用線會造成聲音傳輸的不穩定,使音質下降。
數字音訊介面之光纖介面
光纖介面的英文名字為TOSLINK,來源於東芝(TOSHIBA)制定的技術標準,器材上一般標為“Optical”。它的物理介面分為兩種型別,一種是標準方頭,另一種是在便攜裝置上常見的外觀與3.5mm TRS接頭類似的圓頭。由於它是以光脈衝的形式來傳輸數字訊號,因此單從技術角度來說,它是傳輸速度最快的。
方頭和圓頭的光纖接頭
光纖連線可以實現電氣隔離,阻止數字噪音透過地線傳輸,有利於提高DAC的信噪比。然而由於它需要光線發射口和接收口,而這兩個口的光電轉換需要用光電二極體,光纖和光電二極體之間不可能有緊密接觸,從而會產生數字抖動類的失真,而且這個失真是疊加的。再加上在光電轉換過程中的失真,它在數字抖動方面比同軸差了很多。也因此,現在光纖介面也開始逐漸淡出人們的視野。