S/PDIF

Allikas: Vikipeedia
75Ω takistusega koaksiaalkaabel koos BNC-RCA adapteriga.
Toslink optiline pistik (JIS F05).
Tavaline 3.5mm audio pesa koos optilise S/PDIF võimekusega

S/PDIF on peamiselt kodukasutajatele mõeldud digitaalse audiomaterjali suhteliselt väikeste vahemaade kaugusele ülekandmise liides. Audiosignaali transportimiseks on formaadil kaks ühendusviisi – elektriline koaksiaalühendus ja Toslink optiline ühendus. Tavaliselt kasutatakse elektrilist koaksiaalühendust tavaliste RCA pistikute ning varjestatud 75Ω takistusega kuni 10 meetrise kaabliga.[1] S/PDIF põhineb AES3 (AES/EBU) ühenduse standardil ning erineb sellest signaali tugevuse poolest. S/PDIF võib edastada kahte PCM audio kanalit või mitmekanalilist kokkupakitud ruumilise heli formaati nagu Dolby Digital või DTS. S/PDIF-i kasutatakse peamiselt kodukino komponentide ühendamisel.[2]

S/PDIF tähistab ka kanalikihi protokolli ja füüsilise kihi spetsifikatsioone kandmaks digitaalset audiosignaali optiliste või elektriliste kaablitega ühest seadmest teise. Tähekombinatsioon S/PDIF on lühend ühenduse pikemast nimetusest Sony/Philips Digital Interconnect Format (Sony/Philips digitaalse ühenduse formaat), mida tuntakse ka nimetusena Sony/Philips Digital Interface (Sony/Philips digitaalne ühendusviis). Sony ja Philips on olnud S/PDIF formaadi peamised loojad.[2]

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

S/PDIF arengu eellugu on seotud digitaalsete audiokassettidega (DAT). Digitaalseid audiokassette kasutavates salvestusstuudiotes kasutati digitaalse kahekanalilise stereoheli (PCM) edasikandmiseks S/PDIF-ile sarnast tehnoloogiat.[3]

Alates 1980. aastate algusest hakkas muusikatööstus seoses CD-plaadi levikuga üle minema digitaalse audio formaadile. Alguses jäid digitaalsed signaalid seadme sisse ning väljusid sealt analoogsena, kuid sellega vähenes signaali kvaliteet ning seega ka heli kvaliteet. Uueks trendiks sai signaali võimalikult maksimaalne digitaalsena hoidmine ning transportimine. Selle saavutamiseks pidid erinevad seadmed oskama omavahel digitaalselt suhelda. Seega alustasid Sony ja Philips tööd digitaalse ühenduse standardi väljatöötamiseks.[4]

Algseks eesmärgiks oli digitaalselt transportida digitaalset PCM stereoheli CD-mängijatest digitaalsetesse võimenditesse. Hiljem mõistsid tootjad, et nad võivad digitaalselt edastada rohkem kui kahte audiokanalit. Selleks tuli mitmeid kanaleid hõlmavat helisignaali eelnevalt kokku pakkida näiteks Dolby Digital (AC3) formaati ning edastada seda tavalise S/PDIF ühenduse abil. Vastavat tehnoloogiat kasutav ressiiver saab signaali kompresseerimisest aru ning alustab mitmekanalilise ruumilise heli dekodeerimist. Hiljem lisandus analoogne DTS formaat.[3]

Kasutusvaldkond[muuda | redigeeri lähteteksti]

S/PDIF ühendust kasutatakse peamiselt kokkupakitud digitaalse heli edastamiseks. Näide reaalsest elust oleks DVD-mängija audioväljundi ühendamine kodukino ressiiveriga, mis toetab Dolby Digital või DTS ruumilist heli. Teine levinud kasutusvaldkond on kahekanalise pakkimata digitaalse heli edastamine CD-mängijast ressiiverisse. Spetsifikatsiooni kohaselt saab ka S/PDIF ühendust toetavast arvutist digitaalselt edastada heli ressiiverisse.[5]Selleks on S/PDIF toetavatel helikaartidel 3.5mm heliväljundi pesa võimeline edastama ka digitaalset signaali. Sellisel juhul oleks vajalik 3.5mm pistik-RCA adapter, et ühendada arvuti ressiiveriga.[3]

Kodukasutajad saavad lisaks S/PDIF ühendusviisile kasutada digitaalse heli edastamiseks ka HDMI ühendust, mis lisaks digitaalsele helile suudab edasi kanda ka digitaalset videot. Siiski võib S/PDIF kasutamise vajadus tuleneda asjaolust, et paljudel professionaalsetel audioseadmetel puudub HDMI liides, sest seadmed ei tooda videopilti. Lisaks on S/PDIF kaablid ja pistikud võrreldes HDMI kaablite ja pistikutega peenemad, sest HDMI kaablitel on sees rohkem juhtmeid.[6]

Liidesed[muuda | redigeeri lähteteksti]

S/PDIF-il on kolm erinevat ühendusviisi.

Elektriline koaksiaalühendus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Tavaliselt on elektrilistel koaksiaalkaablitel halb digitaalse signaali edastamise võimekus. Tulemuseks on signaali tugevuse kiire langus ning seetõttu piiratud kaabli pikkus. S/PDIF signaali edastamine toimib hea kaabli korral maksimaalselt paarkümmend meetrit.[7]

Toslink optiline ühendus[muuda | redigeeri lähteteksti]

S/PDIF ühenduse optiline versioon kannab nime Toslink, sest kasutab Toslink-i optilisi komponente. Signaali edasikandmise vahendiks on 1mm läbimõõduga plastikfiiber ning signaali edastatakse nähtava valguse abil (punane LED). Optilistel signaalidel on täpselt samasugune formaat, mis elektrilistelgi. Signaal kandub edasi valgussignaalide abil (LED põleb / LED ei põle). Valguse sumbumise tõttu Toslink fiiberoptilises kaablis on signaali transportimise maksimaalseks kauguseks vähem kui 10 meetrit, osade seadmete puhul vaid mõned meetrid.[8]

TTL ühendus[muuda | redigeeri lähteteksti]

TTL (transistor-transistor loogika) ühendust kasutatakse CD-ROM seadmete ning helikaartide sees. Andmeformaat on sama, mis eelnevate ühenduste puhul. TTL tasemel oleva signaali ühendamiseks võimendi, koaksiaalühenduse või Toslink ühendusega on vaja vastavat adapterit.[9]

Riistvaraline spetsifikatsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

S/PDIF on AES3-e kodukasutajatele mõeldud versioon. S/PDIF arendati välja samal ajal kui peamine standard AES3, mida kasutati professionaalse audiotehnika ühendamisel. S/PDIF töötati nimelt välja väga sarnasena AES3-ele, et lihtsustada erinevate formaatide omavahelist ühendamist. Protokolli tasemel ongi S/PDIF praktiliselt identne AES3-ega (kodukasutajatele mõeldud S/PDIF pakub koopiakaitset, professionaalne AES3 seda ei paku). Füüsilise ühenduse kontekstis esinevad väikesed erinevused - AES3 kasutab XLR ühendust, S/PDIF aga odavamat elektrilist koaksiaalkaablit (RCA pistikutega) või optilist fiiberkaablit. Lisaks muutus ka kaabel 110Ω keerupaarikaablist 75Ω koaksiaalkaabliks.[10]

Peamised erinevused AES3 and S/PDIF vahel[11]
  AES3 balansseeritud AES3 balansseerimata S/PDIF
Kaabeldus 110Ω keerupaar 75Ω koaksiaal 75Ω koaksiaal või fiiberoptiline
Pistik XLR BNC RCA või Toslink
Väljundpinge 2 voldist 7 voldini 1 voldist 1.2 voldini 0.5 voldist 0.6 voldini
Minimaalne sisendpinge 0.2 volti 0.32 volti 0.2 volti
Maksimaalne kaugus 100m 1000m 10m
Modulatsioon Kahendfaas-kodeerimine Kahendfaas-kodeerimine Kahendfaas-kodeerimine
Alamkoodi informatsioon ASCII ID tekst ASCII ID tekst SCMS koopiakaitse info
Maksimaalne resolutsioon 24 bitti 24 bitti 20 bitti (24 biti võimalus)

Protokolli spetsifikatsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

S/PDIF-i kasutatakse erinevate digitaalsignaali formaatide edastamiseks. Kõige tüüpilisemad on digitaalsetes audiokassettides (DAT) kasutatav 48 kHz diskreetimissagedus ning CD-audio puhul kasutatav 44.1 kHz sagedus. Toetamaks neid ning ka teisi erinevaid diskreetimissagedusi, pole S/PIDF formaadil kindlaks määratud andmeedastuskiirust. Selle asemel kasutatakse andmeedastuseks kahendfaas-kodeerimist. Selle abil saab andmete kättesaaja diskreetimissageduse määrata bitiperioodi keskel toimuva nivoo muutuse abil.[12]

S/PDIF on mõeldud 20-bitise audio andmevoo ning muu seotud informatsiooni edastamiseks. Väiksema resolutsiooni korral on üleliigsete bittide väärtus 0. S/PDIF on võimeline edastama ka 24-bitist andmevoogu, kuid osad vastuvõtvad seadmed ei pruugi seda ära tunda - sellisel juhul üleliigseid bitte ignoreeritakse.[12]

Vigade vastu kasutab S/PDIF standard edastatavate baitide paarsuse kontrolli (igale baidile lisatakse nn parity bitt). Vea avastamisel vaigistatakse heli (mute).[1]

Piirangud[muuda | redigeeri lähteteksti]

S/PDIF-i peamiseks piiranguks on asjaolu, et tüüpiliselt on väljundheli kahekanaliline (välja arvatud AC3/DTS kodeeringu korral). See tähendab, et läbi S/PDIF saadetud arvutimängude 3D heli (EAX, DS3D), WMV-HD 5.1 heli ja teised mitmekanalilised (5.1/7.1) formaadid dekodeeritakse ressiiveris stereohelina.[3]

Mainitud piirangust saab üle, kui kasutada vastavat tarkvara, mis kodeerib erinevad mitmekanalised signaalid S/PDIF-i jaoks sobilikku formaati. Näiteks Dolby Digital Live kodeerib 3D heli AC3 formaati ning DTS Interactive kodeerib 3D heli DTS formaati. Piirangust saab ka üle kasutades S/PDIF ühenduse asemel HDMI ühendust (eeldades, et vastav tugi on olemas ka muul arvuti riistvaral).[3]

Kuna S/PDIF signaali ressiiver ei kontrolli andmete edastamise sagedust, siis võivad ressiiverit mõjutada saatja või juhtme analoogne karakteristika. Digitaalne signaal on küll üldjuhul kadudeta, kuid diskreetimissageduse määramise protsessi mõjutavad ka signaali saatja ebatäpsused ning vahenduskaabli müra. Seega võib ressiiver saada signaali veidi muudetud kujul. Siiski on ressiiveritel teatavad strateegiad mainitud probleemi mõjude vähendamiseks.[13]

Toslink kaablite töökindlus (ning seeläbi signaali ja heli kvaliteet) väheneb, kui neid painutada või neile peale astuda. Samas ei tekki Toslink kaablitel, võrreldes koaksiaalkaablitega, maaringe ega raadiosageduslikku interferentsi.[13]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]