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发表于 2016-6-8
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3、数字话筒通用接口和AES42标准
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数字话筒的接口是指数字话筒输出到下一级设备输入连接的硬件和软件。它包括了电源、音频格式、同步、遥控等等。早期数字话筒的接口是各个生产商自己定义的,通常是使用多芯电缆和控制盒相连,无法互换,这给数字话筒的普及推广带来了很大的麻烦。1997年3月的欧洲AES大会大概定义了标准数字话筒接口标准AES42:所有工作电源都是经过110 Ω的平衡电缆获得的,模/数变换和选择信号处理可以遥控,接收同步信号功能是选项;幻象电源电压通过平衡线传输,话筒通过中心抽头变压器提取电源,同时输出AES3信号,调制这个幻象电源电压作为控制信号等等。
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8 f# g, V( X+ H$ F" Y, w M 2001年第一版的AES42-2001标准定稿时,建议加强外部数字同步,继续使用XLR-3接头(卡侬头),以便现有的设备能使用得更久。2006年修改了AES42标准,形成了现在比较通行的标准(AES42-2006)。+ I4 u$ d# d5 \" \0 B, }1 g
9 K0 C4 z Z/ b" ^& c AES42标准的协定草案简述如下。, ~: S8 |6 y8 L" }1 Y, `2 k
1 B; k! g0 ^/ n4 w3 z# w+ Z 1)电源
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数字话筒的运行需要电源。电容话筒也必须要电源,通常是通过模拟信号电缆利用幻象供电实现的,每个通道可以提供约170 mW。而数字话筒所需要的能量要大得多,主要是因为模/数转换器。AES42标准规定话筒使用10 V数字幻象供电(DPP):就是将电压施加于屏蔽层和两根芯线上。这个数字幻象供电上可以施加遥控脉冲,遥控脉冲偏差2V,像共模调制一样重迭在数字幻象供电上。AES42标准允许消耗电流最多250 mA,和USB口提供的电力一致。尽管数字幻象供电的最大电流是250 mA,模拟话筒不小心连接到数字幻象供电是不会损坏的f动圈式话筒没有直流电流,与电容话筒工作机制相似,但是电压更高)。& h/ O1 a7 A' e o. a- m% [$ o( m
; k3 ^5 w4 h2 I0 K" V 2)音频格式
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数字话筒输出AES3标准的音频信号,采样率是44.1 kHz/48 kHz和它们的倍数,量化比特数为24 hit。目前市场上已经可以提供192 kHz采样率的话筒。因此数字话筒输出音频格式和普通的AES3信号完全相同。AES3标准中定义的“用户比特”(=AES3中用户自己定义几个比特)可以传送关于话筒和它的设置信息。' x, n' D- M o" b
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3)同步
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: x: |4 r2 I" o: M9 f AES42标准同步分为两种模式:模式1和模式2。/ r* _. N7 e9 n+ K- u4 T5 [ D
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(1)同步模式18 x% c2 o' P% x7 S3 S7 v2 U
' v2 V0 i) E8 B* @* H+ K 数字话筒不支持外同步。它工作在固定采样频率的内部时钟下。如果控制器或者调音台的输入端不能按那个采样频率工作,输入端就必须提供采样频率变换,特别是在多个运行模式1的话筒连接到单个系统的输入端的时候。模式l的数字话筒很简单,非常易于设计和实现。0 g# ]/ x1 S+ Q y, ^6 T
( @. F& d: c/ y& t8 Q6 v# z2 ` (2)同步模式2
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允许同时使用多个数字话筒,而每个话筒的采样频率设置在和接收单元相同采样频率的主时钟上。每个话筒内部的时钟利用锁相回路(PLL)使频率和相位主时钟保持完全一致。在这个模式中,压控晶体振荡器(VCXOs)代替了PLL电路的普通晶体振荡器。在接收端检测话筒的采样频率和相位是否与系统的主时钟完全同步,如果不同步则通过电源部件向话筒传送控制信号,来控制压控晶体振荡器改变采样频率达到和主时钟同步。这个形式的同步并不是无级变频的,用户必须确定将话筒设置成同主时钟一样的采样率,以便电压控制晶体振荡器VCXO能够工作在足够的同步范围。
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; T, q/ U4 [2 a# v 4)遥控1 q, v2 Y1 e, I ~. a6 B' _$ |
; F, N" H) O# t) y4 ~& S AES42标准的附录中规定一系列控制扩展功能的控制代码。这些控制代码通过数字幻象供电DPP的脉冲宽度调制(+2V,0.2Ⅵ传送到话筒。它们的传输是比较缓慢的(689 b/s或者750 b/s对应在44.1 kHz或者48 kHz的采样频率)。为了良好的传输话筒的同步控制信号,AES42标准规定至少每4个命令必须有一个同步字。. g5 J$ t! m W4 a) }
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这些控制代码使用了2-byte协议:地址字节标识特别命令,数据字节包含设置的意义,紧接着一个长度等于至少一个字节传输暂停。在话筒里用很简单逻辑元件就可以实现协议(简单命令设置)的实施。遥控命令的控制代码规定了遥控话筒参数和模式2采样率的同步。用户不用知道这个控制如何实现,但是这个控制代码的实施使生产商进入数字话筒市场会更加困难。因此AES42有一套简单的命令和一套扩展的命令,但是两套命令的默认设置不完全一样。
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5 i( \; C9 D7 h" _ 简单命令设置支持模拟大振膜话筒的参数设置,设置包括:信号预衰减、15级指向性图形(无方向性见图8)、低频截除滤波器(0,40 Hz,80 Hz,120 Hz)、静音功能、信号压限器禁用的/起动、信号增益、模式2同步、内置放大器增益、峰值限制器。9 l0 S/ }% D8 v; G) W
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扩展命令设置是没有调音台的情况下话筒自己设置功能,设置包括:灯的控制、测试信号、重启DSP软件、话筒标识和状态标志指示符、消除高频颤动Dither和量化误差的噪声整形、取样频率、立体声话筒M/S和X/Y制式、UR或者M/S平衡参数、均衡器、输出信号的极性、立体声/单声道选择、压缩器/限幅器起动时间/释放时间、压缩器/限制器比例/频率响应/阈值、亮度设定、话筒标识和状态标志信息等。. v# k8 h0 L3 U: K8 S8 u
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5)数字信号处理(DSP)2 S5 k. T2 M* c5 Z4 x" v( [7 E
! P/ n+ @* b5 U6 {* U$ b/ F- E AES42标准允许生产商专用命令控制数字信号处理(DSP)的功能。这个部分的命令是不会公布的,它们的功能只是在生产商的AES42标准的控制器提供给用户。(待续) |
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