數(shù)字接口內(nèi)容保護(hù)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第1部分：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)起草單位

在數(shù)字音頻設(shè)備之間傳輸信號(hào)的方法有兩大類。

(1) 用電纜傳輸電信號(hào)；

(2) 用光纜將"0"、"1"信號(hào)以光的滅、亮形式來傳輸。

無論哪種形式的數(shù)字傳輸，其信號(hào)格式均如圖1所示。

現(xiàn)有的電纜傳輸數(shù)字接口的種類很多，詳見表1。這些數(shù)字接口都能傳送至少16b分辨率的數(shù)字信號(hào)，并且能夠工作于44.1kHz和48kHz的標(biāo)準(zhǔn)采樣頻率之下；如果必要的話，還能工作在32kHz，并帶有一定的容限范圍，以便進(jìn)行變速操作。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)只是針對(duì)某個(gè)或雙通道的，但其中也有多通道的接口，這就是所謂的多通道數(shù)字接口(Multichannel Audio Interface, MADI)。

1. AES/EBU接口(AES3-1992)

對(duì)于AES/EBU接口，在AES3-1992、IEC958(類型1)、CCIR Rec647和EBU Tech3250E中所述基本上是一致的，它可以通過一個(gè)平衡接口來串行傳送兩通道的數(shù)字聲頻信號(hào)(A和B)。它采用平衡的驅(qū)動(dòng)器和接收器，與用于RS422數(shù)字傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)類似，其輸出電平為2~7V，如圖2所示。這種接口允許的兩通道聲頻信號(hào)轉(zhuǎn)送的距離可以達(dá)到100m，更長的距離則需要采用相應(yīng)的線纜、均衡和端口。一般使用標(biāo)準(zhǔn)的XLR-3接口，并標(biāo)有DI(數(shù)字輸入)和DO(數(shù)字輸出)。

每個(gè)音頻采樣包含在"子幀"中(如圖3所示)，而每個(gè)子幀以三種同步型中的一種來開始。這樣，便標(biāo)志出采樣是A通道還是B通道的，亦標(biāo)志出新通道狀態(tài)塊的開始(如圖4所示)。另外的附加數(shù)據(jù)也包含在子幀中，它是一個(gè)4b的輔助數(shù)據(jù)，此外在每個(gè)子幀中還有一個(gè)有效比特(V)、一個(gè)用戶比特(U)、一個(gè)通道狀態(tài)比特(C)和一個(gè)奇偶校驗(yàn)比特(P)，它們共同組成了一個(gè)32b的子幀和一個(gè)64b的幀。一幀(包含了兩個(gè)聲音采樣)的數(shù)據(jù)在一個(gè)音頻采樣周期內(nèi)被傳送出去，所以數(shù)據(jù)率是隨采樣率變化的。C在接收器上被組合在一起，每192b構(gòu)成一個(gè)24B字，這個(gè)字中的每個(gè)比特均與接口工作的特定功能相關(guān)聯(lián)。

雙相位標(biāo)志通道編碼與通道編碼相同，用于SMPTE/EBU時(shí)間碼的編碼。這種編碼方式為了保證數(shù)據(jù)能夠自鎖定，帶寬有限、無直流成分和無極性相關(guān)性。如圖5示，接口必須能夠適應(yīng)各種線材和所推薦的標(biāo)稱110W的特性阻抗。最初(AES3-1985)有多達(dá)4臺(tái)具有標(biāo)稱輸入阻抗為250W的接收器，能夠通過一根專業(yè)接口電纜連接起來，但最近對(duì)推薦標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，對(duì)于每個(gè)發(fā)送器只有一個(gè)單獨(dú)接收器的用法，其接收器的標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗為100W。

2. 標(biāo)準(zhǔn)型民用接口(IEC958，類型2)

民用型接口(其歷史與SPDIF-Sony/Philips數(shù)字接口有關(guān))與專業(yè)的AES/EBU接口非常相似，它采用特性阻抗為75W的同軸電纜來進(jìn)行不平衡的電氣連接，如圖6所示。這種接口常用于準(zhǔn)專業(yè)級(jí)或民用級(jí)數(shù)字音頻設(shè)備的技術(shù)規(guī)格中，比如CD放音機(jī)和DAT機(jī)。通常其端口采用的是RCA型唱機(jī)接口。實(shí)用中通常使用格式轉(zhuǎn)換器來將民用格式的信號(hào)轉(zhuǎn)換為專業(yè)格式的信號(hào)，或反過來進(jìn)行，并且可以在電氣和光格式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

民用接口的子幀數(shù)據(jù)格式與專業(yè)接口所用的完全一樣，但是通道狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)卻幾乎完全不同。民用接口通道狀態(tài)的第二個(gè)字節(jié)已經(jīng)留給了"種類碼"的指示，它們是被設(shè)定成表示民用應(yīng)用的種類的。目前，所定義的種類碼有：一般種類(00000000)、CD類(10000000)和DAT類(11000000)。一旦種類碼確定下來，接收器便可以根據(jù)種類碼的情況以不同方式對(duì)通道狀態(tài)的某些比特進(jìn)行譯碼處理。例如，在使用CD時(shí)，來自CD的"Q"通道子碼的4個(gè)控制比特被輸入到通道狀態(tài)塊的頭4個(gè)控制比特中。在民用接口設(shè)備中，它按照串行復(fù)制管理系統(tǒng)(Serial Copy Management System, SCMS)的規(guī)定也被用來進(jìn)行復(fù)制保護(hù)。

民用接口的用戶比特常常被用來傳送由記錄的子碼產(chǎn)生的信息，比如軌號(hào)和提示點(diǎn)數(shù)據(jù)。

3. 專用接口

最常見的是Sony和Philips的SPDIF-2，它用每根電纜來傳送最高為20b分辨率的一個(gè)通道的數(shù)字音頻信息(盡管大多數(shù)的設(shè)備僅采用16b)。在大多數(shù)雙通道設(shè)備中，接口是不平衡式的，并采用75W同軸電纜75W BNC型接口端子，每個(gè)通道一個(gè)。電平為TTL兼容電平(0~5V)。與音頻通道接口端子相匹配的還有一個(gè)用來傳送字時(shí)鐘信號(hào)的接口端子--字時(shí)鐘是采樣頻率的方波信號(hào)，它用來同步接收器的采樣時(shí)鐘。也有符合RS422標(biāo)準(zhǔn)的多通道電氣接口，這種接口采用D型多通路端子，仍要單獨(dú)用一個(gè)BNC接口端子來傳送字時(shí)鐘。

SPDIF-2接口主要用于由Sony專業(yè)數(shù)字音頻設(shè)備向外傳送音頻數(shù)據(jù)，尤其是在PCM-1610和1630 CD母板PCM轉(zhuǎn)換器上。有時(shí)這種接口也出現(xiàn)在與Sony設(shè)備連接的其它專業(yè)音頻設(shè)備上。

如今，其它廠家的專用接口也已大量出現(xiàn)--尤其是在那些低成本的數(shù)字音頻設(shè)備上，這其中有YAMAHA和TASCAM?，F(xiàn)在可以使用已經(jīng)商業(yè)化的接口轉(zhuǎn)換器將這種設(shè)備與使用標(biāo)準(zhǔn)接口的其它設(shè)備簡單互連起來。

4. 標(biāo)準(zhǔn)多通道接口(AES10-1991)

它是以雙通道AES/EBU接口為基礎(chǔ)而制定的。其設(shè)計(jì)對(duì)AES/EBU數(shù)據(jù)是透明的，并且已經(jīng)應(yīng)用到大規(guī)模數(shù)字跳線系統(tǒng)和多通道數(shù)字設(shè)備互連中。MADI采用更高的數(shù)據(jù)率來傳送更大的信息量，它可以通過一條75W的同軸電纜或光纖來串行傳送56個(gè)通道的音頻數(shù)據(jù)，每個(gè)通道的一個(gè)采樣都能夠在一個(gè)音頻采樣周期內(nèi)傳送出去。

不管采樣率或通道數(shù)目如何，MADI傳送數(shù)據(jù)率固定為125Mb/s，但由于采用了4/5b編碼方案，所以實(shí)際的傳送率為100Mb/s。在這種通道編碼方式中，每32b子幀被劃分為4b字，然后按照查對(duì)表來編碼成5b字，這樣做的目的是維持碼字中的低直流成分。同步符號(hào)(1100010001)每幀至少插入一次，假如沒有采用連接的全帶寬，那么多余的同步信號(hào)被插入后便要占去總線的容量，典型的MADI配置如圖所示。

MADI數(shù)據(jù)通信格式與雙通道不同，由透明異步發(fā)送器/接收器接口(Transparent Asynchronous Xmitter/Receiver Interface，TAXI)芯片來承擔(dān)異步的連接，它可以自動(dòng)識(shí)別插入的同步信號(hào)，并且發(fā)送器和接收器將被鎖定到共同的同步時(shí)鐘上(以AES/EBU參考信號(hào)的形式)。它采用BNC 75W接口端子，并且最長的同軸電纜長度不超過50m(用光纜互連，可以傳送更遠(yuǎn)的距離)。調(diào)制方法為NRZI(NRZI用高、低電平的瞬態(tài)變化來代表2進(jìn)制的"1"，而無瞬態(tài)變化則代表"0")。由于接口的異步性，要在連接的兩端使用緩沖器，以便數(shù)據(jù)能夠由時(shí)鐘來重新調(diào)整，并以正確的數(shù)據(jù)率由緩沖器輸出；在接收端，數(shù)據(jù)在同步信號(hào)的控制下鎖定。

以上是對(duì)計(jì)算機(jī)與音響設(shè)備接口的一些簡單論述。當(dāng)然，接口還有很多種類，如光信號(hào)接口等。我們這里只是針對(duì)日常工作中常見的接口形式簡單討論。隨著數(shù)字技術(shù)的日益普及，數(shù)字接口技術(shù)也將更加完善，更加規(guī)范。

表現(xiàn)層是我們最直觀感受到的，它展現(xiàn)了整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)的品質(zhì)。如監(jiān)控電視墻、監(jiān)視器、高音報(bào)警喇叭、報(bào)警自動(dòng)駁接電話等等都屬于這一層。

控制層是整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它是系統(tǒng)科技水平的最明確體現(xiàn)。通常我們的控制方式有兩種--模擬控制和數(shù)字控制。模擬控制是早期的控制方式，其控制臺(tái)通常由控制器或者模擬控制矩陣構(gòu)成，適用于小型局部安防監(jiān)控系統(tǒng)，這種控制方式成本較低，故障率較小。但對(duì)于中大型安防監(jiān)控系統(tǒng)而言，這種方式就顯得操作復(fù)雜且無任何價(jià)格優(yōu)勢(shì)了，這時(shí)我們更為明智的選擇應(yīng)該是數(shù)字控制。數(shù)字控制是將工控計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心，它將復(fù)雜的模擬控制操作變?yōu)楹唵蔚氖髽?biāo)點(diǎn)擊操作，將巨大的模擬控制器堆疊縮小為一個(gè)工控計(jì)算機(jī)，將復(fù)雜而數(shù)量龐大的控制電纜變?yōu)橐桓须娫捑€。它將中遠(yuǎn)程監(jiān)控變?yōu)槭聦?shí)、為Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控提供可能。但數(shù)字控制也不是那么十全十美，控制主機(jī)的價(jià)格十分昂貴、模塊浪費(fèi)的情況、系統(tǒng)可能出現(xiàn)全線崩潰的危機(jī)、控制較為滯后等等問題仍然存在。

處理層或許該稱為音視頻處理層，它將由傳輸層送過來的音視頻信號(hào)加以分配、放大、分割等等處理，有機(jī)的將表現(xiàn)層與控制層加以連接。音視頻分配器、音視頻放大器、視頻分割器、音視頻切換器等等設(shè)備都屬于這一層。

傳輸層相當(dāng)于安防監(jiān)控系統(tǒng)的血脈。在小型安防監(jiān)控系統(tǒng)中，我們最常見的傳輸層設(shè)備是視頻線、音頻線，對(duì)于中遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)而言，我們常使用的是射頻線、微波，對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控而言，我們通常使用Internet這一廉價(jià)載體。值得一提的是，新出現(xiàn)的傳輸層介質(zhì)--網(wǎng)線/光纖。大多數(shù)人在數(shù)字安防監(jiān)控上存在一個(gè)誤區(qū)，他們認(rèn)為控制層使用的數(shù)字控制的安防監(jiān)控系統(tǒng)就是數(shù)字安防監(jiān)控系統(tǒng)了，其實(shí)不然。純數(shù)字安防監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)一定是網(wǎng)線或光纖。信號(hào)從采集層出來時(shí)，就已經(jīng)調(diào)制成數(shù)字信號(hào)了，數(shù)字信號(hào)已趨成熟的網(wǎng)絡(luò)上跑，理論上是無衰減的，這就保證遠(yuǎn)程監(jiān)控圖像的無損失顯示，這是模擬傳輸無法比擬的。當(dāng)然，高性能的回報(bào)也需要高成本的投入，這是純數(shù)字安防監(jiān)控系統(tǒng)無法普及最重要的原因之一。

執(zhí)行層是我們控制指令的命令對(duì)象，在某些時(shí)候，它和我們后面所說的支撐層、采集層不太好截然分開，我們認(rèn)為受控對(duì)象即為執(zhí)行層設(shè)備。比如:云臺(tái)、鏡頭、解碼器、球等等。

顧名思義，支撐層是用于后端設(shè)備的支撐，保護(hù)和支撐采集層、執(zhí)行層設(shè)備。它包括支架、防護(hù)罩等等輔助設(shè)備。

采集層是整個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)品質(zhì)好壞的關(guān)鍵因素，也是系統(tǒng)成本開銷最大的地方。它包括鏡頭、攝像機(jī)、報(bào)警傳感器等等。