何为“音频接口”?
音频输入输出接口:可将计算机、录像机等的音频信号输入进来,通过自带扬声器播放。还可以通过音频输出接口,连接功放、外接喇叭。
简单来说,音频接口是连接麦克风和其他声源与计算机的设备,其在模拟和数字信号之间起到了桥梁连接的作用。音频接口通常与前置麦克风、线路输入和其他一系列的输入设备配合使用。按传输信号的类型可分为模拟音频接口与数字音频接口。
模拟音频接口
模拟接口在音频领域中占有很大的比重。常见的模拟输入、输出接口有:TRS接口(大/小三芯)、RCA莲花头、XLR卡农口等。
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TRS接口
TRS的含义是Tip(signal)、Ring(signal)、Sleeve(ground),分别代表了这种接头的3个触点,我们看到的就是被两段绝缘材料隔离开的三段金属柱。
其实,日常生活中我们见得最多的就是TRS接口,它的接头外观是圆柱体形状,通常有三种尺寸:1/4"(6.3mm)、1/8"(3.5mm)、3/32"(2.5mm)。
对于大多数人来说,3.5mm的TRS接口应该是最为常用的,也就是绝大多数耳机的接口尺寸。而6.3mm的接头在很多专业设备和高档耳机上比较常见,但现在有不少高档耳机也逐渐开始改用3.5mm接头。2.5mm的TRS接头以前在手机耳机上比较流行,但现在已经不多见了,耳机接口基本被3.5mm接口“一统江湖”。
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RCA接口
RCA接口在我们日常生活中也非常常见,音箱、电视、功放、DVD机等设备上基本都有。它得名于美国无线电公司的英文缩写(Radio Corporation of America),上个世纪40年代,该公司将这种接口引入市场,用它来连接留声机和扬声器,也因此,它在欧州又被称为PHONO接口。我们对它更熟悉的接头称呼则是“莲花头”。
RCA接口采用同轴传输信号的方式,中轴用来传输信号,外沿一圈的接触层用来接地。每一根RCA线缆负责传输一个声道的音频信号。因此,可以根据对声道的实际需要,使用与之数量相匹配的RCA线缆。比如要组双声道立体声就需要两根RCA线缆。
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XLR接口
XLR接口,俗称“卡农口”。我们通常见到的XLR插头是3脚的,当然也有2脚、4脚、5脚、6脚的,比如在一些高档耳机线上,我们也会看到四芯XLR平衡接头。XLR接口可以用来传输音频平衡信号和非平衡信号,但光从接口看,我们是看不出来它到底传输的是哪种信号。
数字音频接口
数字音频接口方面,我们其实讲的更多的是传输协议或标准。在接口的物理外观上看,你很难看出它是哪类型的接口。
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AES/EBU接口
AES/EBU是现在较为流行的专业数字音频标准。它是基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议。无须均衡即可在长达100米的距离上传输数据,如果均衡,可以传输更远距离。
AES/EBU提供两个信道的音频数据(最高24比特量化),信道是自动计时和自同步的。它也提供了传输控制的方法和状态信息的表示(channel status bit)和一些误码的检测能力。它的时钟信息是由传输端控制,来自AES/EBU的位流。它的三个标准采样率是32kHz、44.1kHz、48kHz,当然许多接口能够工作在其它不同的采样率上。
AES/EBU的物理接口有多种,最常见的就是三芯XLR接口,用来进行平衡或差分连接;此外,还有后面要讲的使用RCA插头的音频同轴接口,用来进行单端非平衡连接;以及使用光纤连接器,进行光学连接。
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S/PDIF接口
S/PDIF是Sony/Philips Digital Interconnect Format的缩写,它是索尼与飞利浦公司合作开发的一种民用数字音频接口协议。由于被广泛采用,它成为事实上的民用数字音频格式标准。
S/PDIF接口一般有三种:RCA同轴接口、BNC同轴接口和TOSLINK光纤接口。在国际标准中,S/PDIF需要BNC接口75欧姆电缆传输,然而很多厂商由于各种原因,频频使用RCA接口甚至使用3.5mm的小型立体声接口进行S/PDIF传输,久而久之,RCA和3.5mm接口就成为了一个“民间标准”。
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同轴接口
同轴接口分为两种:RCA同轴接口和BNC同轴接口。前者的外观跟模拟RCA接口没有任何区别,而后者则与我们在电视机上常见的信号接口有点类似,而且加了锁紧设计。同轴线缆接头有两个同心导体,导体和屏蔽层共用同一轴心,线的阻抗是75欧姆。
同轴传输阻抗恒定,传输带宽高,因此能够保证音频的质量。不过虽然RCA同轴接口的外观与RCA模拟接口相同,但线最好不要混用,由于RCA同轴线是固定75欧姆阻抗,因此混用线会造成声音传输的不稳定,使音质下降。
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光纤接口
光纤接口的英文名字为TOSLINK,来源于东芝(TOSHIBA)制定的技术标准,器材上一般标为“Optical”。它的物理接口分为两种类型,一种是标准方头,另一种是在便携设备上常见的外观与3.5mm TRS接头类似的圆头。由于它是以光脉冲的形式来传输数字信号,因此单从技术角度来说,它是传输速度最快的。
光纤连接可以实现电气隔离,阻止数字噪音通过地线传输,有利于提高DAC的信噪比。然而由于它需要光线发射口和接收口,而这两个口的光电转换需要用光电二极管,光纤和光电二极管之间不可能有紧密接触,从而会产生数字抖动类的失真,而且这个失真是叠加的。再加上在光电转换过程中的失真,它在数字抖动方面比同轴差了很多。也因此,现在光纤接口也开始逐渐淡出人们的视野。
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