Spdif по шине pci

SPDIF out на материнской плате — Что это: для чего нужен

Что такое разъем SPDIF out на материнской плате и для чего он нужен?

Всем привет. SPDIF out на материнской плате — что это такое и с чем его едят.

Spdif Out — это протокол передачи цифрового аудиосигнала. Разработан по стандарту AES3 как версия для бытового использования.

Этот формат поддерживает 5.1- и 7.1 — канальное кодирование объёмного звука (Dolby, Theater System).

Выходы S/PDIF есть на аудиоаппаратуре, компьютерах и других звуковых устройствах.

Также разъёмы S/PDIF OUT бывают на материнских платах и видеокартах.

Характеристики:

Передаёт сигналы форматов:

История

Этот формат цифрового интерфейса назвали в честь компаний, создавших компакт-диск: Sony и Philips.

Впервые S/PDIF применили в CD-приводах для соединения с преобразователями для получения Hi-Fi звука.

Обычно цифровой звук передавали, сжимая до аналогового, и затем восстанавливали. При этом качество звука ухудшалось.

Стандарт S/PDIF позволяет избежать этой процедуры, и передаёт звук высокого качества без искажений.

Сейчас он используется не только в CD-ROM и DVD-плеерах, но и в DAT-проигрывателях, звуковых картах ПК, телевизорах и домашних кинотеатрах.

Типы

Инструкции

Рассмотрим ситуацию, когда колонки домашнего кинотеатра или телевизор надо подключить к компьютеру, но на системном блоке выходы S/PDIF отсутствуют.

Способ 1: Подключить оптический кабель к материнской плате

Купить:

Шаги:

Способ 2: Подключить видеокарту DVI к материнской плате

Купить:

Перед покупкой лучше убедиться в наличии необходимых разъёмов на материнской плате и видеокарте.

Шаги:

Рядом с коннекторами “земля” и “сигнал” находится “5V”.

Обычно самый первый в ряду, и часто отделяется от других пустым пином.

К нему ничего подключать нельзя, иначе провод загорится!

Сейчас редко применяют ухищрения с подключением внутренних кабелей, т.к. современные компьютеры оснащены Spdif Out выходами.

Более того, системы телевизоров и домашних кинотеатров уже способны извлекать звук из HDMI-каналов.

Поэтому формат S/PDIF в бытовой аудиотехнике используется всё реже.

В статье мы разобрали что такое SPDIF out на материнской плате. Рекомендую к прочтению: 10 лучших программ для диагностики компьютера и ноутбука

Источник

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».

Читайте также:  Замена грм на матизе регламент

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:

Источник

Что такое разъем SPDIF на материнской плате и для чего он нужен?

Всем привет! Сегодня рассмотрим SPDIF out на материнской плате: что это такое за выход, для чего нужен такой интерфейс, его функция и как подключить.

Название этого интерфейса — аббревиатура от английского Sony/Philips Digital Interface Format.

В международном стандарте обозначается IEC 958 type II. Служит для передачи сигнала между различными компонентами звуковой аппаратуры.

Этот цифровой интерфейс создан на базе профессионального стандарта AES/EBU. По сравнению с прототипом он упрощен, а также защищен патентом.

В самом начале интерфейс использовался исключительно для передачи звука с компакт дисков и поддерживал только 2 канала. Со временем он был доработан: добавлена поддержка звука 5.1 и 7.1.

Главная цель создания такого разъема — чтобы снизить количество проводов, необходимых для подключения аппаратуры.

Оптоволоконный кабель, устойчивый к помехам, эффективно заменяет целый ворох других проводов. Качество передачи сигнала тоже на достойном уровне.

Читайте также:  Как отогреть двигатель зимой на улице

Такой коннектор часто можно увидеть на материнских платах. После его появления новинку быстро приняли на вооружение производители домашних кинотеатров и звуковой аппаратуры. Это оптимальный вариант для развлечений: подключайте любые мультимедийные устройства и наслаждайтесь кристально чистым звуком.

Достигается такое качество благодаря тому, что при передаче сигнала нет необходимости конвертировать цифровой формат в аналоговый, что непременно ведет к потерям.

И еще такой момент. Понятие «интерфейс» включает не только сам разъем, но и протокол передачи данных, то есть и аппаратную, и программную реализации.

Сам порт может быть реализован как в виде коннектора на материнской плате, куда подключается провод, соответствующий по распиновке, так и в виде гнезда на задней стенке.

Также существуют адаптеры, которые подключаются через порт PCI и на которых есть такое гнездо. На самой материнке может быть 3- или 4‑контактный коннектор. Назначение контактов:

У четырехконтактного вместо третьего пина есть пустота, выполняющая функцию замка, что страхует от неправильного подключения. К круглому гнезду же на задней крышке обычно подключается разъем RCA.

Также для вас будут полезны публикации «Что такое pci e x1» и «Что такое pci e x16», а также обзор лучшей бюджетной материнской платы под сокет 1151. Буду признателен, если вы поделитесь этим постом в социальных сетях. До завтра!

Источник

SPDIF Разъем

У некоторых видеокарт на графических процессорах от NVIDIA, есть разъем SPDIF. В этой статья будет рассказано, зачем он нужен, и как его использовать.

Этот маленький разъем, на некоторых видеокартах GeForce, позволяет использовать только один кабель вместо двух, чтобы соединить компьютер с домашним кинотеатром. Если Вы не будете подключать свой компьютер к HDTV или если использование двух разделенных кабелей вас не беспокоит, то лучше прекратить читать эту статью прямо сейчас.

SPDIF (Sony/Philips Digital Interface Format) – это стандарт, используемый для передачи цифрового аудио. Задача этого маленького коннектора очень проста: он направляет цифровое аудио сразу на выход HDMI.

У всех видеокарт есть один или два разъема DVI, и любой разъем DVI может быть преобразован в HDMI при помощи простого переходника (переходник DVI в HDMI).
Проблема состоит в том, что разъем DVI не передает аудиосигнал, только видео, в отличие от HDMI, который может передавать и аудио и видео. И если вы используете переходник DVI в HDMI, вы сможете передать только видео. Аудио должно быть передано другим способом.

Как воспроизвести аудио при соединении компьютера с HDTV через переходник DVI в HDMI? Или использовать аудиосистему, подключенную к компьютеру или подключить компьютер к домашнему кинотеатру через SPDIF кабель и воспроизводить аудио через домашний кинотеатр. Другими словами, подключение будет проходить через два кабеля, одно для видео (переходник DVI-в-HDMI) и другое для аудио (SPDIF выход от компьютера, к SPDIF входу от ресивера домашнего кинотеатра). См. рисунок 1.

Рисунок 1: Как обычно компьютер соединяется с домашним кинотеатрам hi-def

Если Вы хотите, чтобы Ваш компьютер через HDMI передавал аудио, необходимо вручную подключить SPDIF кабель к звуковой карте (в случае со встроенным звуком, SPDIF разъем находиться на материнской плате), а также к SPDIF разъему на видеокарте GeForce. AMD, в свою очередь, утверждает, что видеокарты на их графических процессорах Radeon уже поддерживают передачу аудио для разъемов DVI/HDMI, и не требуется соединительный SPDIF кабель (аудио данные передаются через шину PCI Express).

Может быть два варианта.
Первый вариант. Вы хотите соединить компьютер с HDTV и хотите, чтобы аудио воспроизводилось с динамиков ТВ. Конечно, у большинства людей, имеющих HDTV, есть и ресивер объемного звука 5.1 или 7.1, то в таком случае необходимо, чтобы аудио шло через ресивер.

Рисунок 2: Первый вариант.

Второй вариант. У вас есть ресивер домашнего кинотеатра или HDTV со встроенным аудио / видео коммутатором, способным отделять аудио, передаваемое через соединение HDMI.

Обычно, дома есть несколько видео-источников. Например, у большинства людей есть два видео-источника: декодер кабельного/спутникового телевидения и DVD/Blu-Ray/HD-DVD плеер. Если вы подключите их на отдельные входы вашего телевизора и подключите их аудио-выходы к ресиверу домашнего кинотеатра, вам придется выполнять эти две задачи каждый раз, когда вы захотите переключаться между ними. Вам необходимо будете выбрать нужный видео-вход на телевизоре, чтобы получить правильное изображение, а также выбрать аудио-вход на ресивере домашнего кинотеатра, чтобы получить правильный звук.

Одно из решений проблемы переключения аудио входов, является SPDIF выход. Этот SPDIF выход затем соединяется со SPDIF входом на ресивере и телевизор автоматически направят к этому выходу корректный аудио-сигнал согласно сделанному вами выбору. В этом случае, выбор делается на телевизоре. Поясним этот вариант на рисунке 3.

Рисунок 3: набор HDTV с SPDIF выходом.

Другим решением является использование ресивера со встроенным переключателем, так что ресивер будет посылать на телевизор нужный видео сигнал, а также правильный звуковой сигнал. В этом случае выбор аудио / видео входа делается ресивером, а телевизор получает только один видеосигнал, который поступает из ресивера. Проиллюстрируем этот случай на рисунке 4.

Рисунок 4: Ресивер домашнего кинотеатра с аудио/видео переключателем.

Как мы уже упоминали, если ваш компьютер не обеспечивает аудио сигнал на выходе HDMI, то вам нужно два кабеля: один кабель для видео сигнала и один кабель для аудио сигнала. Если ваш HDTV (первая вариант) или ресивер домашнего кинотеатра (второй вариант) способен извлечь звук из HDMI, то вместо двух кабелей будет только один HDMI кабель, соединяющий компьютер с установкой домашнего кинотеатра.

На первой конфигурации (рис. 3), HDTV получил бы видео от кабеля HDMI и направил бы аудио от кабеля HDMI к ее выходу SPDIF, а на второй конфигурации (рис. 4) ресивер домашнего кинотеатра будет получить аудио от кабеля HDMI и направлять видео на HDTV.

Читайте также:  Масло для акпп suzuki liana

Обратите внимание, что если ваш набор HDTV или ресивер не способен извлекать звук из HDMI для перенаправления его на другой выход, Вам все равно придется использовать два кабеля для подключения ПК к установке домашнего кинотеатра.

Источник

Цифровой выход S/PDIF на FPGA

Здравствуйте! Сегодня я расскажу о протоколе передачи цифрового звука по интерфейсу S/PDIF и покажу, как его можно реализовать на FPGA с использованием языка описания Verilog HDL.

Я новичек в мире FPGA, поэтому приведенные коды на Verilog могут быть неоптимальными. Строго не судите.

S/PDIF разработан на основе профессионального стандарта AES/EBU, но отличия несущественны и, как мы увидим далее, заключаются лишь в «ином» значении сервисных битов. Разъемы тоже отличаются, но это уже чисто маркетинговые игры.
S/PDIF (IEC 958) первоначально применялся в CD/MiniDisc плеерах, но впоследствии его стали использовать в качестве основного способа соединения аудио компонентов. S/PDIF чисто цифровой интерфейс, поддерживающий одностороннюю передачу данных. В качестве среды передачи используется либо коаксиальный кабель, либо оптический.
S/PDIF поддерживает разные частоты дискретизации. Для того, чтобы по одному кабелю передать и данные и тактовый сигнал, используют Biphase Mark Code (Манчестерское кодирование) – разновидность фазовой модуляции.
Посмотрите на пример ниже:

Как видите, логическая единица кодируется двумя фронтами («переходами через ноль»), а логический ноль — одним.
Для синхронизации используются специальные последовательности ячеек (cells), называемые Заголовками (Preamble).
Данные передаются блоками, каждый блок разделен на 192 кадра, кадр делится на два (если канала два) суб-кадра — по одному на канал. Я изобразил структуру на рисунке:

Каждый суб-кадр начинается с заголовка для синхронизации. Заголовки бывают 3-х типов — B, W и M заголовки. Блок всегда начинается с суб-кадра с B-заголовком, который содержит информацию канала А (левого). M-заголовок также маркирует суб-кадр с информацией о канале А (левом), но никогда не является началом блока. W-заголовок маркирует суб-кадр с информацией о канеле Б (правом), в случае, если каналов больше двух, то W-заголовок может маркировать другие каналы, но только не канал А.

Подскажите, как по-нашему сказать «cell». Понятно, что прямой перевод — ячейка. Но как-то это не звучит. Поэтому я так и буду называть их — cells.

Оставшиеся биты зарезервированы.
Теперь давайте создадим передатчик S/PDIF. Реализовать его на микроконтроллере в принципе можно. Но в данном случае мы имеем критичное к времени выполнения приложение, и возникшее в неудобный момент прерывание приведет к сильному увеличению джиттера (дрожанию фазы). Поэтому такие задачи лучше всего реализуются на FPGA, что мы и будем делать.
При реализации я не ставил перед собой цель создать полноценный S/PDIF трансмиттер, учитывающий все особенности, поэтому допустил ряд упрощений (конечно на работоспособность это не повлияло). Я хотел показать, насколько просто подобные задачи реализуются в железе и как производители за такие (как оказалось) элементарные функции накручивают цену на конечные продукты.
В качестве языка описания используем Verilog HDL.
Я буду использовать плату от TerasIC Technologies DE2-115 с Cyclone IV FPGA на борту. В качестве источника выступает плеер сотового телефона, аналоговый сигнал будет оцифрован кодеком WM8731, который установлен на этой плате.
Кодек отдает оцифрованные данные по интерфейсу I2S, а конфигурируется по шине I2C. В этой статье я не буду описывать работу с этим кодеком и процедуру извлечения данных левого/правого каналов (i2s de-serializer), так как это материал отдельной статьи.
Частоту дискретизации выберем 48 кГц, разрядность сэмпла 16 бит.
Теперь надо придумать, как мы будет выводить кодированный поток SP/DIF. Паять что-либо мне неохота, поэтому я выбираю оптический способ. А в качестве оптического трансмиттера я буду использовать самый обычный красный светодиод на плате. Да-да, вы не ослышались — обычный светодиод. Они прекрасно работают на мегагерцовых частотах!

Тактовая частота генератора S/PDIF равна 2 * 64 * 48 000 = 6.144 МГц. Несущая — 3.07 МГц.
Итак, какие сигналы будут у модуля:

Создадим два счетчика, один 6-битный будут переполняющийся от 0 до 63 — счетчик битов в суб-кадре. И второй 9-битный от 0 до 383 — счетчик суб-кадров в блоке.

Счетчик суб-кадров будем увеличивать на заднем фронте тактового сигнала. При обнулении счетчика битов (начало нового суб-кадра) будем формировать этот самый кадр в 64-х битном векторе subFrame.
Сервисный бит Channel status оставим в покое, пусть они будут равны 0 для всех суб-кадров. Ресивер не обидится, просто поток будет с «пометкой» защиты от копирования.
Теперь организуем выбор каналов. Смотрите, если суб-кадр нечетный, то это левый канал (А), а если четный — правый (Б).

По такому же принципу надо выбрать Заголовок (Preamble).

Поговорим немного о том, как лучше всего организовать BMC кодирование. Есть такой метод, который, если я не ошибаюсь, называется NRZI (Non-Return-to-Zero Inverted), когда лог. единица кодируется изменением уровня, а 0 — без изменений. Для простоты давайте рассмотрим пример.

Пусть нам надо «закодировать» два бита 0 0. Мы разрядим их единицами и получим последовательность 1010. Теперь, последовательно выпоняем операции инвертирования над значением последней cell. Берем старший бит из нашей последовательности 1010. Если он имеет значение 1, то инвертируем предыдущий cell, если 0, то оставляем, потом делаем то же самое со следующим битом. Получаем:

Инвертирование проще выполнять операцией исключающее или:

Теперь согласно выбранному алгоритму и формату суб-кадра нужно собрать 64 бита воедино.

Бит четности вычисляется так:

И теперь приведу код полностью:

Ниже я приведу захваченные анализатором три суб-кадра (начало блока) с работающего устройства:


Приложен в полном размере.

Синтезируем и заливаем в плату. В качестве ресивера выступит Yamaha RX-V2500. Оно работает — смотрим видео на YouTube!

Источник

Ответы на самые частые вопросы пользователей рунета
Добавить комментарий

Adblock
detector