Аудио s pdif оптический что это
Цифровые аудиоинтерфейсы S/PDIF: что это такое, как работает и зачем нужно
Содержание
Содержание
Аудиозапись на компакт-дисках и сам компакт-диск в начале 80-х представили Philips и Sony. Они же разработали и запатентовали цифровой интерфейс для передачи данных: Sony-Philips Digital Interconnection Format — S/PDIF. В этом материале разбираемся, что это такое и зачем это нужно.
Первоначально S/PDIF был создан для передачи с компакт-диска двухканального звука в цифровом формате. Интерфейс разрабатывали как упрощенный вариант более продвинутого профессионального стандарта AES/EBU. Нужно было заменить массивные XLR-разъемы более привычными, бюджетными и понятными потребителю бытовыми коннекторами, и при этом дать возможность получать с компакт-диска «сырой» цифровой сигнал, без дополнительных преобразований.
Что и как передается по S/PDIF?
Чтобы гарантировать правильную передачу стереозвука с компакт-диска, достаточно было обеспечить скорость 150 Кбайт/с, но разработчики подстраховались и заложили запас по пропускной способности. S/PDIF может передавать не только несжатый стереосигнал с компакт-диска, но и многоканальный звук в формате 5.1 или 7.1 с использованием сжатия. А также некоторое количество дополнительной служебной информации вроде номера дорожки, флага о допустимости копирования, о наличии сжатия, о количестве каналов. Общий поток информации может теоретически достигать 1,536 Мбит/с. Всего-то полтора мегабита в секунду — по современным меркам это смешная цифра.
Еще забавнее изучить протокол изнутри: передача стереозвука была реализована импульсно-кодовой модуляцией PCM. Данные передавались пакетами по 32 бита в каждом, из которых 24 передавали данные, а 8 — служебную информацию. Если данных было меньше (некоторые компакты были записаны в 16 бит), то остаток пакета забивался нулями. Не очень рационально, зато эффективно — транслируемый сигнал тактировался через служебные биты, поэтому мог иметь самую разную частоту дискретизации. И хотя протокол аппаратно поддерживал только передачу стереопотока PCM с конкретными значениями частот дискретизации (32, 44.1 или 48 кГц), в него умудрились впихнуть многоканальность.
DVD-носители аудио и видео используют многоканальный звук формата 5.1 или 7.1, который вполне успешно сжимается по стандарту Dolby и DTS, и передается сквозь изначально стереофонический S/PDIF. Да настолько хорошо сжимается, что битность получается даже ниже, чем 16 бит. Недостающие биты опять же забиваются нулями.
Аппаратная реализация SPDIF-подключения
Наибольшую популярность SPDIF получил в форме электрического кабельного подключения через разъем RCA. Он же «тюльпанчик» или «колокольчик». Если дальность передачи не превышает полуметра, то для подключения можно использовать самый обычный и первый попавшийся кабель RCA-RCA —точно такой же, каким подключалось большинство видеомагнитофонов к телевизору. Но гораздо правильнее подключать SPDIF специальным кабелем с сопротивлением 75 Ом. Его часто называют коаксиальным, вероятно, чтобы подчеркнуть специализированное назначение.
На самом деле, все аудио-видео кабели RCA являются коаксиальными, то есть соосными. В них по центру идет сигнальный провод в изоляции, обернутый в экранный провод. Специальные кабели для подключения SPDIF, те самые на 75 Ом, устроены также. Телевизионный антенный или спутниковый кабель тоже коаксиальный. И разъемы все эти, по большому счету, тоже соосные. Но именно разъем SPDIF почему-то часто маркируют как «coaxial» или «coax».
Если дистанция передачи меньше полуметра, то SPDIF можно коммутировать хоть телефонной «лапшой» — будет работать. Да и в пределах 1.5-2 метров можно обойтись обычным, но качественным RCA-кабелем. А вот дальше потребуется тот самый волшебный коаксиальный кабель на 75 Ом.
Вторая популярная реализация SPDIF —подключение оптоволоконным кабелем и передача сигнала лазерным лучом. Выходы обычно маркируются как OpticalOut или TOSLINK—сокращение от ToshibaLink. Разъемы имеют квадратную форму и закрыты либо вставными заглушками, либо откидными шторками. В портативной электронике встречается модификация MiniTOSLINK в форм-факторе миниджека: в такой разъем можно подключать как обычные наушники, так и оптический кабель.
Кабель (волновод, если точнее) для оптического подключения SPDIF очень легко переломить. Поэтому их часто выпускают с дополнительной защитой, которая ограничивает изгиб, но увеличивает толщину кабеля. Прямой разницы в качестве и дальности передачи звука между толстым и тонким оптическим кабелем нет — первый просто лучше защищен от физического воздействия извне.
Еще бывает S/PDIF в формате Pin header — самая непопулярная реализация для «внутреннего» использования. Это штыревой разъем на материнских платах, аудиокартах, CD-приводах. Нужен для внутреннего подключения или вывода с материнской платы разъема RCA на заднюю панель компьютера. Дальность действия — сантиметров 30, не больше. Разъем обычно двухконтактный для коаксиального подключения и трехконтактный для комбинированного оптического. Лучше свериться с документацией и использовать любой подходящий кабель небольшой длины.
Какой SPDIF лучше: коаксиальный или оптический
Информация передается одинаковая, при любом типе подключения. С этой точки зрения нет никакой разницы, как именно передавать S/PDIF — по электрике или по оптике. Электрическое соединение доступнее: найти лишний кабель RCA-RCA в бытовых запасах обычно проще, чем оптоволокно. С другой стороны, оптическое подключение TOSLINK меньше подвержено помехам и электрическим наводкам, поэтому может использоваться совместно с кучей прочей электрики, например, в автомобиле.
Оптоволокно более хрупкое, при укладке резкими углами и поворотами уместнее проложить коаксиальный кабель. Сматывать и хранить оптоволокно нужно широкой петлей, без перегибов.
По дальности действия победителя тоже нет — максимальная дистанция передачи заявлена в 10 метров для обоих вариантов подключения, а «оверклокеров», которые бы решили побить этот рекорд, не очень много. Хотя на дистанции от пяти метров выигрывает оптика — лазерный луч, в отличие от электросигнала, не затухает.
Эпохи массового применения SPDIF
Первый пик популярности цифрового интерфейса многие пользователи могли и не заметить – это был специальный двухконтактный разъем на задней панели компьютерного CD-привода, через который он подключался к звуковой карте. Звук можно было выводить и через четырехконтактный аналоговый разъем, но в те времена цифро-аналоговый преобразователь в звуковой карте обычно был качественнее, чем в приводе.
Популярность первого пришествия интерфейса S/PDIF сошла на нет в ходе естественного развития компьютерной техники. Когда компьютеры стали достаточно быстры, чтобы обрабатывать цифровой поток аудио в реальном времени, необходимость в отдельном кабельном подключении исчезла — вся информация передавалась по штатному шлейфу IDE. Цифровой выход убрали с задней панели CD-приводов одновременно с кнопкой переключения дорожек, миниджеком и регулировкой громкости на лицевой панели дисковода. Это был конец 90-х.
Второй пик популярности пришелся на первые домашние кинотеатры с многоканальным звуком, еще до появления HDMI. Бытовые DVD-проигрыватели обычно предлагали два варианта вывода звука: либо стереозвук двумя «тюльпанами», либо многоканальный одним разъемом – оптическим или коаксиальным. Разумеется, для подключения был нужен AV-ресивер, который не только умел принимать многоканальный звук по S/PDIF, но и выступал в качестве усилителя. Он же был центром подключений всех источников видео и аудио.
Третий пик мы можем наблюдать сегодня, когда центральным устройством воспроизведения и ядром всей медиасистемы все чаще становится телевизор. Подключить в него можно что угодно, а вот звуковые способности тонкого корпуса невелики, да и для вывода звука предусмотрен только коаксиальный (реже оптический) S/P-DIF. И чтобы подключить к телевизору акустику помощнее, потребуется цифро-аналоговый преобразователь, который сделает из коаксиальной или оптической «цифры» парочку аналоговых «тюльпанов».
И в такой схеме, когда от телевизора до ЦАПа всего несколько сантиметров, нужен не специализированный коаксиальный кабель с точным сопротивлением, а самый обычный бытовой «тюльпан-тюльпан».
Будущее S/PDIF
Несмотря на долгую и непростую историю интерфейса, перспектив у него практически нет: с невысокой скоростью и дальностью передачи данных он вчистую проигрывает современным комбинированным способам передачи звука и видео, пропускная способность которых выражается в десятках гигабит в секунду — HDMI и DisplayPort.
Разъем SPDIF сегодня чаще используется для совместимости с предыдущими поколениями техники, чтобы подключать DVD-проигрыватель, видеомагнитофон, аналоговую акустическую систему и т. д. Вот несколько ключевых особенностей, которые нужно помнить при использовании SPDIF:
S/PDIF — что это, принцип работы, виды и особенности интерфейса
Что такое S/PDIF?
S/PDIF представляет собой разъем для передачи цифрового звука между аудио оборудованием. Здесь применяются различные спецификации, относящиеся к аппаратной реализации, а также протоколу низкого уровня. S/PDIF часто используется, чтобы передавать сигнал форматов CD (44,1 кГц) и DAT (48 кГц).
История создания S/PDIF
Стоит отметить, что S/PDIF является детищем компаний Philips и Sony. Интерфейс создавался на базе стандарта профессионального уровня AES/EBU, но обрел более упрощенный вид. С самого начала планировалось, что при помощи S/PDIF будет передавать звук только с CD-дисков. Также шла речь исключительно о стереофонии. Но постепенно интерфейс дорабатывался, а количество поддерживаемых форматов постоянно росло. В результате стандарт научился работать со звуком 7.1 и 5.1. При этом поток сжимается и восстанавливается с использованием декодера.
Принцип работы и характеристики S/PDIF
Сам по себе S/PDIF реализован с помощью «тюльпана» (RCA) и электрического (коаксиального) кабеля, где сопротивление составляет 75 Ом. Такой шнур станет идеальным вариантом, если расстояние между устройствами составляет два метра и более. Для максимально коротких дистанций подойдет и обычный RCA-RCA. При этом самым прогрессивным на сегодня представляется вариант подключения через оптоволоконный кабель с применением лазерного луча (TOSLINK или OpticalOut).
Как уже отмечалось, S/PDIF разработан для работы со стереозвуком, но теперь поддерживает и многоканальное звучание сжатого типа. Это стало возможно благодаря расширению допустимой скорости от 150 килобайт в секунду до 1,536 мегабит в секунду. Здесь применяется импульсно-кодовая модуляция для передачи звука. Причем информация дробится на отдельные пакеты (32 бита), а свободное место в них может заполняться нулями. Кроме самого звука осуществляется передача данных о количестве каналов, а также номере дорожки (трека).
Виды S/PDIF
На сегодня S/PDIF реализован в нескольких видах:
В какой технике можно встретить выход S/PDIF?
В начале данный выход можно было встретить в CD-плеерах и DVD-плеерах, в которые вставляются диски.
Однако со временем он стал задействоваться во многих аудио-устройствах. Выход есть в телевизорах, плеерах, звуковых картах для ПК, в автомобильных магнитолах, домашних кинотеатрах.
Особенности S/PDIF выхода в телевизоре
Выход S/PDIF на данном устройстве обязательно нужен для того, чтобы выводить и передавать аудиосигнал в необходимом формате. Когда по ТВ идет передача с высоким качеством и поддерживается формат 5.1, то с оборудования происходит вывод звука в оптическом или цифровом формате. Современные модели телевизоров обычно оснащены коаксиальными или Toslink разъемами.
S/PDIF ресивер: что это и зачем нужен
Если нужно подключить DVD-плеер к ресиверу домашнего кинотеатра, то интерфейс S/PDIF станет отличным вариантом. Это позволит передавать цифровой объемный звук, который предварительно сжимается. При этом должны поддерживаться форматы DTS и Dolby Digital.
Как правильно выбрать S/PDIF кабель, что лучше коаксиальный или оптический
При покупке стоит обращать внимание на длину кабеля. Без использования соответствующего усилителя сигнала она должна составлять не более пяти метров. Кроме того, важно обратить внимание на то, какая лента поддерживается выбранным кабелем. Оптимальным диапазоном принято считать от 9 МГц до 11 Мгц. Чем выше цифры, тем лучше материал кабеля. Стоит отметить, что больше ценится продукция из боросиликатного стекла. Пластик считается более простым вариантом.
При любом типе подключения передача информации одинаковая. Большой разницы нет передавать по оптике или электрике. Однако последний вариант является более распространенным и доступным. Оптоволокно найти немного сложнее, особенно если искать у себя в запасах. Но есть приверженцы теории того, что оптическое подключение меньше страдает от помех. Поэтому его проще использовать, когда подключено много другой электроники. К его минусам можно отнести хрупкость при укладке. Такой кабель предпочтительнее скручивать широкой петлей. Если класть более резкими углами с поворотами, то стоит обратить внимание на коаксиальный кабель. Что касается дальности, то оба варианта идентичны. У них максимальная дистанция передачи представлена цифрами 10 метров. В плюсы оптики здесь можно отнести то, что от 5 метров лазерный луч не будет затухать в отличие от электрического сигнала.
TOSLINK и S/PDIF: в чем разница
Данный интерфейс работает с оптоволоконным разъемом TOSLINK или коаксиальным кабелем, имеющим разъемы RCA. Фактический сигнал у обоих вариантов одинаков. Но TOSLINK на коаксиальном кабеле отличается более высокой нестабильностью сигнала. С S/PDIF чаще всего связывают оптоволокно, так как он является более современным и востребованным.
Плюсы и минусы S/PDIF
Есть ли будущее у S/PDIF выхода
Выход S/PDIF уступает некоторым современным способам передачи звука по небольшой передаче звука и расстоянии передачи данных. Он может использоваться в отдельных случаях, когда это необходимо или нет других вариантов. Чаще всего разъем задействован для совместимости с техникой прошлых поколений. Так, он будет актуален для подключения аналоговых акустических систем, различных видеомагнитофонов, а также DVD-проигрывателей и других устройств. При этом актуальность S/PDIF не проходит еще и по причине того, что по сравнению с HDMI eARC он намного дешевле. Если пользователь не приобретает дорогую акустику, то он не заметит минусов данного интерфейса.
HDMI eARC vs S/PDIF: почему рано хоронить оптический аудиокабель
Стандарт HDMI 2.1 принёс с собой обновленную функцию HDMI ARC, которая теперь называется eARC (Enhanced Audio Return Channel). Пропускная способность расширенного реверсивного звукового канала возросла в 37 раз (с 1 Мбит/с до 37 Мбит/с), что сделало возможным передачу без сжатия звука в формате 5.1 и 7.1.
Также появилась полноценная поддержка таких стандартов многоканального звука, как Dolby Atmos и DTS:X. И если во времена HDMI 2.0 передача звука по оптическому кабелю ещё не казалась чем-то сильно устаревшим, то теперь для многих пользователей S/PDIF — это артефакт из далёкого прошлого.
В этой статье я не хочу вдаваться в подробности работы той или иной технологии передачи звука. Вместо этого я предлагаю сконцентрироваться на практическом применении HDMI eARC и оптического S/PDIF (Toslink). Рассмотрим те факторы, которые даже в 2021 году могут склонить пользователя в сторону выбора старого-доброго оптического аудиокабеля.
Задержка звука
Для тех, кто использует домашнюю аудиоситему только для прослушивания музыки и просмотра фильмов — это фактор не столь значимый. А вот если планируется подключать к акустике игровую приставку или ПК, то показатель задержки звука следует принимать во внимание. Одним из известных изданий, которое регулярно проводит замеры задержки звука для различных аудиосистем, является Rtings.com. Ниже пара скриншотов с этого сайта.
Нельзя сказать, что задержка звука во всех случаях будет ниже при подключении по Toslink. Однако во многих современных моделях саундбаров (независимо от ценового сегмента) наблюдается именно такая тенденция.
Помехи и наводки
Оптическое волокно представляет собой диэлектрический материал, поэтому кабелю Toslink не страшны электромагнитные помехи. В то же время подавляющее большинство проводов HDMI — медные. Для защиты от помех в них используется экранирование, да только качество экранирования с 2012 года существенно снизилось. Согласно данным европейских исследователей, даже покупка «премиального» кабеля HDMI вовсе не гарантирует, что он будет защищен от помех на должном уровне.
Помехи при подключении через HDMI выражаются обычно в виде произвольного моргания дисплея и «заикания» звука. В некоторых случаях сам HDMI-кабель может служить источником помех для других устройств. Чаще всего провода HDMI конфликтуют с ТВ-антеннами и WiFi-роутерами.
Конечно, существуют и оптические HDMI-кабели, которые лишены этого недостатка. Однако их массовому распространению препятствует в большей степени их высокая цена, а в меньшей — их односторонняя природа (передача сигнала возможна только в одном направлении). К вопросу цены этих проводов мы вернемся чуть позже.
Сложность монтажа
Провода Toslink традиционно тоньше, чем провода HDMI. Диаметр наиболее доступных Toslink-кабелей — от 2.2 до 3 мм. Диаметр типичного медного HDMI 2.1 — около 7 мм, оптического — 5 мм. Как правило, медный кабель HDMI тем толще, чем он длиннее.
Кабели Toslink существенно дешевле кабелей HDMI 2.1, особенно когда речь идет о большой длине. Максимальная дистанция передачи звука через интерфейс S/PDIF — 10 метров. По крайней мере, так говорится во многих источниках, включая и англоязычную Википедию. Когда-то это было правдой, но сейчас встречаются оптические аудиокабели длиной и 15, и 20, и даже 30 метров.
Кабели HDMI 2.1 длиной до 5 метров — почти всегда медные. А те, что длиннее — почти всегда оптические. Максимальная длина ограничена лишь толщиной кошелька, и найти HDMI 2.1 длиной 100 (сто) метров сейчас не является проблемой. Оптический HDMI в пересчете на 1 погонный метр стоит намного дороже медного. Таким образом, когда необходимо проложить аудиокабель на расстояние более 5 метров, выгода от выбора Toslink становится наиболее очевидной.
К примеру, самый доступный 10-метровый кабель Toslink на AliExpress продаётся за
300 рублей (см. здесь). В то же время самый дешевый 10-метровый HDMI 2.1 стоит уже
5200 рублей (см. здесь). А если вдруг есть необходимость передавать иногда звук и в противоположном направлении, то понадобится ещё и второй такой же кабель (не забываем про эту досадную особенность оптических HDMI).
Выводы
В том, что будущее многоканального звука — за HDMI, сомнений нет. Так же, как и будущее мониторов — за 4K. Однако до тех пор, пока 1080p и 1440p мониторы остаются намного более доступными, они будут иметь свою долю рынка. Тоже самое и с интерфейсом S/PDIF — он обходится в разы дешевле HDMI eARC, и к тому же имеет некоторые преимущества. Конечно, сжатый звук формата Dolby Digital 5.1 и DTS 6.1 — это его верхний предел. Однако эффект от этого сжатия можно ощутить только на дорогой акустике, а для саундбаров и простеньких домашних кинотеатров возможностей интерфейса S/PDIF большинству пользователей по-прежнему будет достаточно.
Что такое режим S/PDIF в телевизоре
Благодаря плодотворной работе разработчиков компаний-производителей современных телевизоров воспроизводимый в них аудиосигнал стал звучать громко и чётко. Но даже такое новшество не устраивает многих заядлых киноманов, стремящихся к тому, чтобы звук был не только громким, но и объёмным (трёхмерным), как в кинотеатрах.
Для достижения такого эффекта звучания в квартирах придирчивые пользователи используют дорогие домашние кинотеатры, способные работать в S/PDIF-режиме. Но теперь в этом нет необходимости. Достаточно только приобрести современный телевизор. В статье подробно расскажем, что такое S/PDIF-режим в современном телевизоре.
Что собой представляет S/PDIF на телевизоре
S/PDIF – обозначения международного стандарта передачи с помощью нескольких разъёмов и кабелей звука в цифровом виде. В начале он использовался в цифровых аудиоплеерах. Затем ввиду развития этой технологии по S/PDIF стандарту стали звучать персональные компьютеры, автомагнитолы, домашние кинотеатры, и современные модели телевизоров.
Посредством разъёма S/PDIF выполняется вывод и дальнейшая передача в цифровом формате аудиосигнала. Обязательным условием для этого является трансляция фильма или передачи в HD качестве и поддержка устройства формата 5.1. Такой разъём в современных телевизорах называется Toslink и представляет собой коаксиал.
Типы стандарта S/PDIF
По S/PDIF-технологии сигнал передаётся в двух видах: оптическом и коаксиальном.
Коаксиальный выход
При постепенном устаревании данного варианта трансляции аудиосигнала существуют телекоммуникационные компании, которые, предоставляя услуги кабельного-ТВ и подключения к Интернету, используют передачу аудио в коаксиальном виде. Помимо этого, коаксиал используют домашние кинотеатры, аудио и видеоплеерах, автомагнитолы. Посредством коаксиала обеспечивается передача звуковых сигналов в цифровом виде между цифровыми устройствами.
Для достижения вышесказанного необходимо подключение устройств соответствующим коаксиальным кабелем. Посредством такого разъёма выполняется передача стереофонического или многоканального звука, причём качество аудиосигнала при этом не нарушается. Подключение по коаксиалу не является дорогим способом передачи цифрового звука. Только вблизи устройств не должно быть электромагнитного поля, иначе качество воспроизведения сильно упадёт.
Toslink
Посредством данного разъёма внешние устройства подключаются к телевизору для передачи и воспроизведения звука. Toslink является оптическим интерфейсом для передачи сигнала, причём внешняя среда никак не сможет на него воздействовать. Для подключения медиасистемы к телевизору через этот разъём необходим оптоволоконный провод. При использовании качественного кабеля звучание будет идеальным, а соединение между устройствами — надёжным.
В продаваемых сейчас медиасистемах и телевизорах имеется этот разъём. При желании выполнить подключение между устаревшими устройствами необходимо найти инструкцию с характеристиками подключаемых аппаратов и проверить наличие соответствующих разъёмов. Последовательность подключения и настройки устройств не вызывает сложности. Все устройства соединяются посредством кабеля и в телевизоре в меню звуковых настроек во вкладке «Динамики» выбирается опция «Внешние динамики».
Следует напомнить, что провода с длиной более 10 м использовать не рекомендуется. В противном случае передаваемый сигнал будет постепенно затухать, что отразится на качестве воспроизведения.
Для чего нужен S/PDIF
Интерфейс S/PDIF с каждым днём приобретает всё большую популярность. Посредством его между аппаратурой передаётся цифровой аудиосигнал. Используемая технология является единственным средством, посредством которого передаваемый сигнал надёжно сохранён от вредного воздействия окружающей среды. В результате чего качество звучания является идеальным.
Посредством S/PDIF-режима выполняется воспроизведение стереофонического объёмного звука, который при сохранении своего идеального качества даёт пользователям возможность насладиться просмотром и прослушиванием различных файлов.
Такие разъёмы имеют медиаустройства, телевизоры, материнские платы компьютеров. Единственным его предназначением является выполнение передачи сигнала в цифровом виде между различными цифровыми устройствами без необходимости конвертации сигнала с цифрового в аналоговый вид.
Подключение различных устройств по данному интерфейсу даёт возможность получить комфорт при звучании аудио в 5.1 формате. Его актуальность особенно проявляется при невозможности выполнения подключения устройств посредством HDMI интерфейса.
Многие приобретают телевизоры именно благодаря наличию этой технологии – потратив совсем немного времени, зритель потом наслаждается высококачественным звучанием.