什么是S/PDIF

SPDIF嚴(yán)格的寫法是S/PDIF，是“SONY/PHILIPS Digital Interface Format”的縮寫，它是由SONY與PHILIPS公司在上世紀(jì)80年代制訂的一種數(shù)字音頻信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，可以傳輸LPCM流和Dolby Digital、DTS這類數(shù)字音頻信號(hào)。其標(biāo)準(zhǔn)的輸出電平是0.5Vpp（發(fā)送器負(fù)載75Ω），輸入和輸出阻抗為75Ω（0.7-3MHz頻寬）。

就傳輸方式而言，SPDIF分為輸出（SPDIF OUT）和輸入（SPDIF IN）兩種。目前大多數(shù)的聲卡芯片都能夠支持SPDIF OUT，但我們需要注意，并不是每一種產(chǎn)品都會(huì)提供數(shù)碼接口。而支持SPDIF IN的聲卡芯片則相對(duì)少一些，如：EMU10K1、YMF-744和FM801-AU、CMI8738等。SPDIF IN在聲卡上的典型應(yīng)用就是CD SPDIF，但也并不是每一種支持SPDIF IN的聲卡都提供這個(gè)接口。

就傳輸載體而言，SPDIF又分為同軸（RCA和BNC）和光纖兩種，其實(shí)他們可傳輸?shù)男盘?hào)是相同的，只不過是載體不同，接口和連線外觀也有差異。但光信號(hào)傳輸是今后流行的趨勢，其主要優(yōu)勢在于無需考慮接口電平及阻抗問題，接口靈活且抗干擾能力更強(qiáng)。我們常見的同軸線接口是RCA插頭作同軸輸出，但是用RCA作同軸輸出是個(gè)錯(cuò)誤的做法，正確的做法是用BNC作同軸輸出。因?yàn)锽NC頭的阻抗是75Ω，剛好適合S/PDIF的格式標(biāo)準(zhǔn)，但由于歷史的原因，在一般的家用機(jī)上大多用的是RCA作同軸輸出。SPDIF最初應(yīng)用于CD、數(shù)字TAPE播放器上的數(shù)字音頻傳送接口，后來逐漸應(yīng)用到其它各類家用電子消費(fèi)產(chǎn)品上。通過SPDIF接口傳輸數(shù)字聲音信號(hào)已經(jīng)成為了新一代家用數(shù)字音響電器普遍擁有的特點(diǎn)。

那么它存在的意義又是什么呢？我們都知道CD唱片上的聲音信息是用數(shù)字“0”和“1”來表示的。以往CD-ROM在播放唱片的時(shí)候，數(shù)字格式的音樂首先要經(jīng)過光驅(qū)內(nèi)部的D/A處理。在轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，經(jīng)過我們時(shí)常使用的那種四針的模擬信號(hào)連線傳輸?shù)铰暱ㄉ希缓笤龠M(jìn)行一系列處理。問題的關(guān)鍵在于，不同的CD-ROM所采用的D/A芯片質(zhì)量參差不齊，經(jīng)過劣質(zhì)D/A轉(zhuǎn)換后輸出的模擬信號(hào)存在很大失真。所以也就造成了不同型號(hào)的光驅(qū)在播放唱片時(shí)的效果有所差異，在CD解碼質(zhì)量上口碑比較好的當(dāng)屬SONY和CREATIVE的產(chǎn)品，一些雜牌光驅(qū)則慘不忍聽。為了避免這種問題的發(fā)生，目前大多數(shù)光驅(qū)都在模擬信號(hào)輸出插針的旁邊加上了數(shù)字信號(hào)輸出（Audio Digital）。通過這個(gè)兩針的接口，唱片聲音信號(hào)就可直接以數(shù)碼方式傳輸?shù)铰暱ㄉ?，將D/A轉(zhuǎn)換交給音頻處理芯片來完成。而前提則必須是聲卡芯片可以完成相關(guān)的轉(zhuǎn)換工作并支持SPDIF IN，能夠接收數(shù)字信號(hào)。CD播放的信噪比就將隨之大幅度提升。

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細(xì)節(jié)

SPDIF使用雙相標(biāo)記編碼（Bi-phase Mark Coding;BMC）法，屬調(diào)相（Phase-Modulation）式傳輸?shù)囊环N，邏輯0以跨越一次準(zhǔn)位0來表示，邏輯1以跨越兩次準(zhǔn)位0來表示。SPDIF僅用一條線路就可進(jìn)行數(shù)字音源傳輸，同時(shí)傳遞音源信息與時(shí)鐘信息。但因?yàn)樗鼘?shí)行Bi-phase Mark雙向標(biāo)記的編碼傳輸，由于傳遞距離的遠(yuǎn)近與噪聲干擾等，送抵接收端并將數(shù)據(jù)與時(shí)鐘恢復(fù)還原時(shí)，因時(shí)序的偏誤以至相位振幅的取樣偏差，容易造成時(shí)鐘信號(hào)的微失真，此微失真也稱之為Jitter（抖跳、時(shí)基誤差）。這時(shí)已有偏差的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘再進(jìn)行DAC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào)，雖然音頻信號(hào)不致完全走樣，但確實(shí)已非忠實(shí)呈現(xiàn)。為了解決這樣的問題，高品質(zhì)外置DAC的解決方式是在SPDIF接收端設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖存儲(chǔ)器（Buffer），待整體接收后再重新以接收端產(chǎn)生的精確時(shí)鐘來處理數(shù)據(jù)，稱為：Re-Clock（時(shí)基重整）。

???? 就傳輸介質(zhì)而言，SPDIF從傳輸介質(zhì)上來分為光纖和同軸兩種，屬不平衡傳輸方式。其實(shí)它們傳輸?shù)男盘?hào)是相同的，只不過是傳輸載體不同，接口和連接線外觀也有差異。

???? 一種是光纖（Optical Digital Output）SPDIF輸出，一般簡稱為光纖，也叫Toslink。它是在機(jī)器內(nèi)部把SPDIF數(shù)字信號(hào)光纖發(fā)射模塊轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，并通過光纖線送到外部數(shù)字設(shè)備的光信號(hào)輸入口，后者再把光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電的信號(hào)去作進(jìn)一步的處理。Toslink是日本東芝（TOSHIBA）公司較早開發(fā)并設(shè)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它是以Toshiba link命名的，在器材的后面背板光纖輸出口旁邊印有“OPTICAL”作標(biāo)識(shí)，現(xiàn)在幾乎所有的數(shù)字影音設(shè)備都具備這種格式的接口。

???? 另一種是同軸電纜（Coaxial Digital Output）SPDIF輸出，常稱為同軸輸出。在器材的背板上的同軸座邊印有“coaxial”作標(biāo)識(shí)。同軸是最早的數(shù)字傳輸規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)阻抗為75Ω，輸出電壓峰-峰值0.5V。不過早期BNC頭不普及，所以廠商以單端的RCA頭代替。

??? 兩種常見的家用SPDIF光纖、同軸輸出接口連接器。

??? 光纖的完整名稱叫做光導(dǎo)纖維，英文名是OPTIC FIBER，也有叫OPTICAL FIBFER的。光纖是以光脈沖的形式來傳輸信號(hào)，它是用純石英玻璃或有機(jī)透明材料以特別的工藝?yán)杉?xì)絲，作為光的傳輸介質(zhì)。它由纖維芯、包層和保護(hù)套組成。從理論上來說，光纖用來傳輸數(shù)字脈沖信號(hào)是最好的，它的信號(hào)衰減小、不受電磁波干擾，同時(shí)光纖不會(huì)輻射電磁波，一般說來傳輸頻寬也較寬。是一個(gè)極好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?。但是由于它需要光纖發(fā)射和接收端口，問題往往就是出在這里，光纖發(fā)射口和接收口的光電轉(zhuǎn)換需要用光電二極管（或其它光電轉(zhuǎn)換器件），由于光纖端面與光電二極管不可能做到非常緊密的對(duì)接（或稱吻合、耦合），就存在光在媒介界面的反射和散逸，從而產(chǎn)生數(shù)字抖動(dòng)（Jitter）類的失真，又因它有兩個(gè)端口（發(fā)射口和接收口），所以這種失真還會(huì)是疊加的。再加上在光電轉(zhuǎn)換過程中存在著光電二極管的非線性及響應(yīng)等方面的失真，同時(shí)光纖本身的外徑、同心圓的不均勻度、端面加工方式（有球型拋光與平面拋光二種方式，以前者為佳），都會(huì)對(duì)光脈沖信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響。所以它在幾種數(shù)字音頻SPDIF傳送線纜中性能是最差的。但是，光纖連接可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備間的電氣隔離，阻止噪音通過地線傳輸，有利于降低設(shè)備間的電磁干擾。目前Toslink光纖被大量應(yīng)用在普通的中低檔CD、LD、MD、DVD機(jī)及組合音響上，甚至在某此筆記本型電腦也有。我們熟悉的XSAT410機(jī)背面的SPDIF也是這種。Toslink使用的光纖線，其接頭分兩種類型，一般家用的設(shè)備都是用標(biāo)準(zhǔn)的接頭，標(biāo)準(zhǔn)光纖線及光纖線端頭。而便攜式的器材如便攜式CD、MD、筆記本型電腦等的Toslink，則是用與3.5㎜耳機(jī)接頭差不多大小的迷你光纖接頭（Mini-Toslink）。由于光纖有上述的種種缺陷，因此使用這類光纖接口傳輸SPDIF，音質(zhì)雖然較為透明，但數(shù)碼味較濃，缺乏生氣，聽感顯得缺乏一點(diǎn)韻味。

???? 光纖接頭的形狀具有插入的方向性，請(qǐng)注意光纖接頭上卡榫和兩側(cè)切角必須與器材上的光纖插座方向吻合，方可插上，否則，接頭有可能被卡在插座里難以拔出。如強(qiáng)行把接頭拔出，將導(dǎo)致插頭損壞而影響訊號(hào)傳導(dǎo)的質(zhì)量。

???? 同軸電纜是歐洲家電最喜歡用的，這可以從歐洲廠商生產(chǎn)的家用機(jī)上看的出來，凡是有數(shù)字輸出的都有同軸輸出。從技術(shù)指標(biāo)看，數(shù)字同軸傳輸?shù)臅r(shí)基誤差非常小，比光纖的數(shù)字抖動(dòng)小一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此這一傳輸方式對(duì)音質(zhì)有較好的表現(xiàn)。但是使用時(shí)請(qǐng)注意傳輸線材的阻抗匹配，數(shù)字同軸接口采用阻抗為75Ω的同軸電纜為傳輸媒介，其優(yōu)點(diǎn)是阻抗恒定，傳輸頻帶較寬。使用75Ω特性阻抗的同軸電纜，可保證阻抗恒定，確保信號(hào)傳輸正確。優(yōu)質(zhì)的同軸電纜傳輸頻寬可達(dá)幾百兆赫，也就是說在傳輸?shù)木€材搭配上，應(yīng)該是以適用于傳輸高頻率數(shù)字訊號(hào)的75歐姆同軸線材作為標(biāo)準(zhǔn)，也就是一般常說的“數(shù)字線”。

???? 數(shù)字同軸線可用我們常用的衛(wèi)星天線的高頻饋線，兩端裝上RCA或BNC頭自制。

?? 如果作用普通的AV RCA連接線代替專用的數(shù)字同軸線，作為SPDIF同軸傳輸線，當(dāng)然也能工作，但是由于普通的AV RCA連接線的特征阻抗并不均勻，傳輸帶寬不足，會(huì)使得聽感稍微顯的干澀

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應(yīng)用

　　S/PDIF往往被用來傳輸壓縮過的音頻訊號(hào)，它由 IEC 61937標(biāo)準(zhǔn)而定制。

　　它通常被用在支持杜比技術(shù)或DTS 環(huán)繞效果的家用DVD影院上。

　　另一種是由CD機(jī)傳輸原始音頻訊號(hào)至音頻接收端。

　　當(dāng)然，部分支持Dolby 或DTS技術(shù)的家用電腦、筆記本也裝載了S/PDIF。

　　a、SPDIF是傳輸通道

　　首先需要特別解釋的是，大家不要以為使用SPDIF傳輸AC-3信號(hào)就是AC-3解碼，目前民用聲卡中還沒有一款產(chǎn)品能夠支持硬件等級(jí)的Dolby Digital解碼，SPDIF在此時(shí)的功能主要是把數(shù)字AC-3信號(hào)從聲卡傳輸?shù)浇獯a器。而那些六聲道產(chǎn)品都是模擬5.1和軟件解碼的產(chǎn)物。

　　b、數(shù)字音箱與數(shù)字聲卡的關(guān)系

　　其次大家可能對(duì)依靠同軸SPDIF OUT連接數(shù)字式音箱從而實(shí)現(xiàn)純數(shù)字音頻回放的具體原理不太清楚，接下來筆者為大家簡要介紹一下。前面我們就提到過，聲卡的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換工作是交給CODEC芯片來完成的。但是我們的電腦機(jī)箱內(nèi)依然存在著嚴(yán)重的電磁波，D/A、A/D轉(zhuǎn)換仍然會(huì)受到比較嚴(yán)重的信號(hào)干擾。許多專業(yè)音頻錄音卡普遍采用將CODEC外置的做法，把數(shù)摸轉(zhuǎn)換部分以及各類外部接口等單獨(dú)做成一個(gè)外置盒，以提高音質(zhì)。但是這樣做的直接后果便是成本大幅度提高，在家用多媒體市場肯定是曲高和寡的。那到底有沒有價(jià)廉物美的辦法呢？一些音箱廠家就想出了把D/A轉(zhuǎn)換工作從聲卡上轉(zhuǎn)移到音箱上的方案，數(shù)字式多媒體音箱也就應(yīng)運(yùn)而生了，CREATIVE的FPS2000 Digital、Sound Works 2.1Digital就屬于這種類型。這種方案的基本原理就是聲音信號(hào)不經(jīng)過聲卡CODEC芯片的轉(zhuǎn)換處理，直接以PCM格式，使用聲卡上的同軸SPDIF OUT，以純數(shù)字方式傳輸?shù)綌?shù)字音箱中，通過音箱內(nèi)置的D/A轉(zhuǎn)換器解碼，隨后放大輸出。這樣干擾減小了，信噪比自然有所提高。然而目前主要不足之處在于，眼下部分?jǐn)?shù)字音箱的D/A轉(zhuǎn)換單元、放大器、揚(yáng)聲器素質(zhì)不高，造成數(shù)字式傳輸?shù)膬?yōu)勢不能被完美的表現(xiàn)出來。