说说数字音频传输——Jitter、USB、光纤等.....

电路 · 发表于 2012-10-27 12:33

最近老是有人在讨论USB什么的，开个贴。

其实对Jitter这个词用在数字音频领域我们应该给它做一个限定。Jitter在任何数字传输中肯定都是存在的，但是当数字传输使用复杂的协议进行维护的时候，Jitter其实对原始数据完整性是没有影响的，就像你在线听歌，网络不稳定造成时断时续，但是你如果在听的时候将这个音频文件保留下来，那么它和原始的声音文件是没有任何区别的，不会少个0也不会多个1，这是因为网络协议维护了数字传输的通道，传错了它会重新传，Jitter（假设这里造成的原因是Jitter）厉害那就多传几次，传到对了为止，当然重传是要花费时间的，当缓冲不够时，声音就会断了。
同样，USB传输数据的时候也会重传，如果是“数据”信号，肯定是不会出错的。就像你用USB线将数据拷贝到移动硬盘，肯定是不会出错的,因为出错了它会重传。但是，很不幸的是USB对待音频传输和数据传输是使用不同的模式。
我认真研究了USB Spec关于音频传输的定义，USB组织为音频传输专门定义了一个Audio Class，使用的端点类型为“同步音频端点”（isochronous audio endpoints），而对应这个端点类型的专门有一个Isochronous Transfers的传输模式，这个传输模式的特点是“低延时，错误容忍，不重传”。大家看到这里应该明白了吧，在使用音频类型传输的时候USB是允许出错的，呵呵，所以这里就有了数字信号防干扰的需求。注意，是防干扰，远远达不到模拟信号要求的那种对信号的细微影响，毕竟数字信号只有0和1两个电平，容限是非常宽的，电平差个10%也没有什么问题。所以，大家买线的时候一定要购买有良好屏蔽的USB线，屏蔽层很重要，但线心材质就真的没必要追求了。
另外再说说USB的同步和异步传输。USB 音频使用同步传输的时候确实是跟Jitter相关的，因为USB协议会发送一个SOF(起始帧start of frame)同步每个采样包，而接受端（比如USB DAC芯片）需要根据这个起始帧来同步，也就是说传输的同步信号是从USB主机传过来的，这就跟时基的相关性很大，如果Jitter过大，数据接收就错了，USB协议允许的Jitter为正负1个音频采样率。也就是说音频数据的采样率越高对Jitter的要求就越高。异步传输的模式不需要从USB传输信号中提取同步信号，当它获取到相应的传输比特率后，由接收端产生时基信号。因此对Jitter有更好的容忍性。
最后说一下光纤接口，光纤接口最早好像是由飞利浦制定的，正式应该叫S/PDIF接口，其实包括光纤和Cable两种传输材质。光纤因为对电子干扰免疫，因此有相当的优势。S/PDIF因为主要用作音频设备，所以传输协议比较简单，因此也是无纠错的，所以Jitter对其影响较大。

写了这么多，都可以去发论文了，版权所有，转载给分啊，呵呵。

电路 · 发表于 2012-10-31 12:58

竟然没人来踩我，呵呵。
枉费我写了那么久，唉～～～ [s:2] [s:2] [s:2] [s:2]

umbolelar · 发表于 2012-10-31 14:24

我来挽个尊

aristurtle · 发表于 2012-10-31 14:56

曲高和寡嘛，不懂技术的人都不好意思插话

电路 · 发表于 2012-10-31 21:03

多谢捧场，呵呵

bone · 发表于 2012-11-1 01:08

lz只知其一，不知其二。
jitter是有影响的，尤其是在dac转换过程中，会引入谐波分量！

zhangdu · 发表于 2012-11-1 08:06

USB就算是同步传输，本质上在接收端也是异步的，只是缓存非常小而已 [s:2]

电路 · 发表于 2012-11-1 16:30

引用第5楼bone于2012-11-01 01:08发表的 :
lz只知其一，不知其二。
jitter是有影响的，尤其是在dac转换过程中，会引入谐波分量！

我这边只是分析了在传输和时域上的影响，没有涉及DAC。
既然说到了，那就正好请教一下，Jitter为何会引入谐波分量。
因为从传输上来说，Jitter会引起误码，也就是说0可能会识别成1，或反过来。
从我的理解来看，数字传输的信号本来就是ADC转换而来，在转换的时候如果精度够高那么可以看作每个步进都是比较规律的，很少有突变的现象。在DAC转换时，如果有某位数字出现错误，那么必然出现一个突变，DAC输出的模拟信号也会产生短尖峰。这些短尖峰或者说毛刺是否就是你说的谐波分量呢。当然，我是从时域分析的，谐波分量是频域的描述方式。但我比较好奇，谐波分量应该是比较规律的东西吧，这些Jitter随机产生的错误是如何和谐波分量挂上钩的？

电路 · 发表于 2012-11-1 16:31

引用第6楼zhangdu于2012-11-01 08:06发表的 :
USB就算是同步传输，本质上在接收端也是异步的，只是缓存非常小而已 [s:2]

没错，只是是否发送同步信号而已。

xmlhifi · 发表于 2012-11-1 19:06

目前用的罗兰USB异步介面卡，USB给电的。有没好的USB线推荐一下，谢啦。

fu-80 · 发表于 2012-11-1 20:25

[s:2] 够粗，屏蔽，带磁环就行······

bone · 发表于 2012-11-2 00:40

引用第7楼电路于2012-11-01 16:30发表的 :

我这边只是分析了在传输和时域上的影响，没有涉及DAC。
既然说到了，那就正好请教一下，Jitter为何会引入谐波分量。
因为从传输上来说，Jitter会引起误码，也就是说0可能会识别成1，或反过来。
.......

不放在频域，就没有讨论的共同语言……

archqu · 发表于 2012-11-2 10:46

数字电路，就是怕干扰，我一直的理解就是，在音频界，数字部分这块也和网络是一样的。
是完全没必要上数字的发烧线，只要合格的线就行了。我们的10G网线，也没看到用什么镀银线。其实他们要是用镀银线，我资源可就丰富了。

看了你们的回复和以往和其他朋友的讨论，貌似音频界的数据传输协议不像网络那么完善，我怀疑是厂家故意不作为，当然了，也有可能涉及知识产品，专利保护的问题。使得音频界的数字传输还不是很完美。

即便如此，我认为音频的数据传输也只是在面对恶劣状况的时候，会出现状况。

所以我还是不相信换个USB线能听出来区别的说法。除非这家的干扰确实厉害。或者原来采用的USB线是完全的不合格产品。

linbin · 发表于 2012-11-2 12:01

引用第7楼电路于2012-11-01 16:30发表的 :

我这边只是分析了在传输和时域上的影响，没有涉及DAC。
既然说到了，那就正好请教一下，Jitter为何会引入谐波分量。
因为从传输上来说，Jitter会引起误码，也就是说0可能会识别成1，或反过来。
.......

不用出现误码，JITTER会引起时基误差，DAC的时钟由s/dif信号恢复，在DAC中导致转换误差。
看几张图就明白，简单明了。

电路 · 发表于 2012-11-2 15:51

引用第9楼xmlhifi于2012-11-01 19:06发表的 :
目前用的罗兰USB异步介面卡，USB给电的。有没好的USB线推荐一下，谢啦。

基本上我觉得好的USB线有几个要求：
1.尽量选带磁环
2.线径在26AWG以上，（好的线都在外皮上有标），外表平整
3.一定要有屏蔽层（不考虑手工线因为无法知道屏蔽效果）
4.要求高的话一定要购买USB组织认证的线材，有上面这种小标签。
5.用在音频上短的肯定比长的好，但尽量不要超过1.5M

推荐还真没有，现在这种大B口的线也就打印机用的最多了。
我想如果能找到品牌打印机的原装线，应该会不错的。

电路 · 发表于 2012-11-2 15:59

引用第12楼archqu于2012-11-02 10:46发表的 :
数字电路，就是怕干扰，我一直的理解就是，在音频界，数字部分这块也和网络是一样的。
是完全没必要上数字的发烧线，只要合格的线就行了。我们的10G网线，也没看到用什么镀银线。其实他们要是用镀银线，我资源可就丰富了。

看了你们的回复和以往和其他朋友的讨论，貌似音频界的数据传输协议不像网络那么完善，我怀疑是厂家故意不作为，当然了，也有可能涉及知识产品，专利保护的问题。使得音频界的数字传输还不是很完美。

.......

这个估计跟应用特性相关，跟厂家的关系估计不大。
因为USB的音频传输协议里面涉及到很多声效和控制的小模块，因此它是一个实时传输的东西。
比如你在电脑上调一下音量，DAC马上就响应了，不能说因为缓冲了10秒的数据，调了10秒后才能响应。这跟网络传数据是不一样，网上是把MP3的原始数据传过来，到本地电脑解开的，没有那么高的时效要求。
当然数字信号传输肯定没必要用镀银线。

xmlhifi · 发表于 2012-11-2 16:00

引用第14楼电路于2012-11-02 15:51发表的 :

基本上我觉得好的USB线有几个要求：
1.尽量选带磁环
.......

原配USB线上标识：
E166307 UR AWM 2725 24/28AWG 80℃ 30V VW-1 Hi-SPEED USB2.0 LIN SHIUNG
个人理解是电源线24AWG，数据线28AWG。电源线用24AWG够粗，数据线用28AWG是不是细了？高速USB2.0的信息量大，是不是要选粗的信号线？

电路 · 发表于 2012-11-2 16:05

引用第13楼linbin于2012-11-02 12:01发表的 :

不用出现误码，JITTER会引起时基误差，DAC的时钟由s/dif信号恢复，在DAC中导致转换误差。
看几张图就明白，简单明了。

非常清楚，谢谢。
这几张图的确是表示出了Jitter对DAC影响的基本原理。
我想使用异步的USB传输，DAC不需要象SPDIF一样从传输信号中获取时钟，应该对Jitter的容限会有很大的提高。

电路 · 发表于 2012-11-2 16:09

引用第16楼xmlhifi于2012-11-02 16:00发表的 :

原配USB线上标识：
E166307 UR AWM 2725 24/28AWG 80℃ 30V VW-1 Hi-SPEED USB2.0 LIN SHIUNG
个人理解是电源线24AWG，数据线28AWG。电源线用24AWG够粗，数据线用28AWG是不是细了？高速USB2.0的信息量大，是不是要选粗的信号线？

不需要，数字信号线24AWG足够了，USB使用差分传输方式，理论上没有直流分量，对线径没有很大的要求。我上面说的也主要是考虑电源线。

xmlhifi · 发表于 2012-11-2 16:29

引用第18楼电路于2012-11-02 16:09发表的 :

不需要，数字信号线24AWG足够了，USB使用差分传输方式，理论上没有直流分量，对线径没有很大的要求。我上面说的也主要是考虑电源线。

原配线数字信号线是28AWG不是24AWG，28比24细很多，够不够用？

帐号		自动登录	找回密码
密码			-注册-