Sony/Philips Digital Interface
Sony/Philips Digital Interface (S/PDIF) [] ist eine Schnittstellen-Spezifikation für die elektrische oder optische Übertragung digitaler Stereo- oder Mehrkanal-Audiosignale zwischen verschiedenen Geräten für die Anwendung im Unterhaltungselektronikbereich.
S/PDIF wird z. B. bei CD-Spielern, DAT-Recordern, bei MiniDisc, zwischen DVD-Player und Heimkino-Receiver und bei digitalen Audiokarten in PCs verwendet. Auch bei Audioanlagen in Fahrzeugen kommt es zum Einsatz, wo ein ganzer Kabelbaum durch ein einziges Glasfaserkabel ersetzt werden kann, das zudem noch unempfindlich gegen Störstrahlung ist. Weiter sind redundant als Begriff vorhanden: Sony/Philips Digiconnect Format, S/PDIF und auch TOSLINK.
Steckverbindungen
S/PDIF wird in IEC 60958 (früher IEC 958:1989) definiert. In Deutschland ist diese Norm als DIN EN 60958 in drei Teilen veröffentlicht.
Die Norm unterscheidet zwischen einem professionellen (professional mode, Type I) und einem Endverbrauchermodus (consumer mode, Type II). In heimischen HiFi-Geräten kommt der Endverbraucher-Typ zur Anwendung. Als Steckverbinder werden ein Cinch-Anschluss (Koaxialkabel), ein optischer TOSLINK-Anschluss oder seltener ein 3,5 mm-Klinkenstecker verwendet. Bei den Klinkenverbindungen ist wiederum zu unterscheiden, ob es ein elektrisch übertragenes Signal handelt oder um eine kombinierte Buchse Analog und optischem TOSLINK, wie er bei einigen Notebooks verwendet wird.
Für die Umwandlung elektrisch/optisch ist ein Adapter mit eigener Stromversorgung nötig.
Die S/PDIF-Schnittstelle ist eng verwandt mit dem AES-Standard AES-3, der primär im professionellen Studiobereich eingesetzt und umgangssprachlich auch als AES/EBU bezeichnet wird. Die wesentlichen Unterschiede bestehen in einer unterschiedlichen physischen Schnittstelle und dem sogenannten Kanalstatus („C-Bit“) von AES-3, das bei S/PDIF zu Übermittlung von Kopierschutzdaten verwendet wird.[1] Die restlichen Datenfelder, insbesondere das Format der Audiodaten, der Aufbau von Frames und Subframes, ist zwischen S/PDIF und AES-3 identisch.
Physikalische Schnittstelle
Die physikalische Schnittstelle bei S/PDIF ist definiert als asymmetrische Verbindung mit einer Spannung von etwa ± 0,5 Volt bei einem Wellenwiderstand von 75 Ohm. Im Gegensatz dazu weist die AES-3-Schnittstelle eine symmetrische Verbindung nach dem Standard EIA-422 (RS-422) auf mit 110 Ohm Wellenwiderstand und einer Spannung von ca. ± 5 Volt. Für AES/EBU werden meist XLR-Stecker verwendet. Zunehmend kommen auch Twisted-Pair-Kabel, meist der Kategorie Cat5 und höher, zum Einsatz. Die Schnittstelle ist unidirektional, das heißt für die Gegenrichtung benötigt man ein zweites Kabel.
Bei der optischen Version kommen optoelektronische Wandler zum Einsatz, die im Wesentlichen aus einer Photodiode bestehen, die etwa mit 650nm Wellenlänge pulsiert. Technisch sind damit bis zu 20Mbit/s möglich. Auch hier ist die Datenrichtung unidirektional. Zahlreiche Geräte unterstützen bis zu 192kHz Samplefrequenz sowohl optisch als auch elektrisch.[2]
Logische Schnittstelle
S/PDIF und AES-3 besitzen folgende wesentlichen Parameter:
- Als Leitungscode wird ein Biphase-Mark-Code (BMC) verwendet.
- Ein Block besteht aus 192 Frames.
- Ein Frame teilt sich wiederum in zwei Subframes à 32 Bit, die je ein Sample darstellen.
- Jedes Sample beginnt mit einer Vier-Bit-Präambel (B: 1. Kanal Blockanfang, M: 1. Kanal Folge-Frame, W: Folge-Kanal, Folge-Frame), gefolgt von Status- und bis zu 24 Bit Audio-Sample-Daten.
- Die Datenrate auf dem Kabel entspricht dem 64-fachen der Abtastrate und beträgt 2,0 Mbps bei 32 kHz, 2,8 Mbps bei 44,1 kHz, 3,1 Mbps bei 48 kHz sowie 6,2 Mbps bei 96 kHz.
Mehrkanalton
Ursprünglich wurden über digitale Endverbraucherschnittstellen nur zwei Kanäle mit PCM-Signalen (32, 44,1 oder 48 kHz, bis 20 Bit) übertragen. Es können aber auch andere Daten übertragen werden. Damit es dabei nicht zu Störungen mit PCM-basierenden Geräten kommt, ist im Standard SMPTE 337M das Format festgelegt, in dem speziell kodierte Mehrkanalaudiodaten, wie AC-3 oder DTS, übertragen werden.[3]
Um eine Wiedergabe komprimierter Signale korrekt auf allen Lautsprechern (5.1 / 6.1) zu ermöglichen, ist ein entsprechender Dolby Digital/DTS-Hardware-Decoder erforderlich. S/PDIF-Passthrough ist die Bezeichnung für die Weiterleitung des komprimierten Digitaltons an einen externen Hardware-Decoder. Unkomprimierte Mehrkanaltonübertragung ist analog nur mittels mehrerer Cinch- oder Klinkenstecker möglich, digital neuerdings per HDMI.
Zukunft
Aufgrund zu geringer Datenrate für neue Audiodatenkompressionsformate, wie Dolby Digital Plus oder DTS-HD, ist bei diesen Formaten ein Echtzeit-Downmix auf geringere Datenraten vorgesehen, so dass auch über S/PDIF ein Signal ausgegeben werden kann, jedoch mit entsprechend geringerer Tonqualität.
Im Gegensatz zu beiden proprietären Standards Dolby Digital Plus/AC-3 HD und DTS HD erlaubt es S/PDIF aus Bandbreitengründen nicht, bei PCM-Audio höhere Abtastraten als 48 kHz bei einer Dynamik von 24 Bit oder optisch 192 kHz auf mehr als zwei Kanälen auszugeben. Diese Tonformate erfordern deswegen die Verwendung eines HDMI-Kabels, um Datenraten von mehr als etwa 1,5 MBit/s übertragen zu können.
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ AES3-2003. AES Standard for digital audio – Digital input-output interfacing – Serial transmission format for two-channel linearly represented digital audio data. Überarbeitete Version von dem Standard AES3-1992. Audio Engineering Society Inc., New York 2003.
- ↑ rme-audio.de, PDF, S. 9.
- ↑ SMPTE 337M. Format for Non-PCM Audio and Data in an AES3 Serial Digital Audio Interface. Audio Engineering Society Inc., New York 2000.