S/PDIF

S/PDIF on peamiselt kodukasutajatele mõeldud digitaalse audiomaterjali suhteliselt väikeste vahemaade kaugusele ülekandmise liides. Audiosignaali edastamiseks on vormingul kaks ühendusviisi – elektriline koaksiaalkaabliga ja optiline (valguskaabliga) ühendus. Tavaliselt kasutatakse elektrilist koaksiaalühendustRCA-pistikute ning varjestatud 75 Ω lainetakistusega kuni 10-meetrise kaabliga.

Lühend S/PDIF on saadud ühenduse pikemast nimetusest Sony/Philips Digital Interconnect Format (Sony/Philipsi digitaalse ühenduse vorming), mida tuntakse ka kui Sony/Philips Digital Interface (Sony/Philipsi digitaalne liides). Sony ja Philips on olnud S/PDIF-vormingu peamised loojad. S/PDIF tähistab ka kanalikihi protokolli ja füüsilise kihi spetsifikatsioone, kandmaks digitaalset audiosignaali optiliste või elektriliste kaablitega ühest seadmest teise.

S/PDIF põhineb AES3 (AES/EBU) ühenduse standardil ning erineb sellest signaali tugevuse poolest. S/PDIF võib edastada kahte PCM- (impulsskoodmoduleeritud) audiokanalit või mitmekanalilist pakitud (tihendatud) ruumilise heli vormingut, nagu Dolby Digital või DTS. S/PDIF-i kasutatakse peamiselt kodukino komponentide ühendamisel.

Ajalugu
S/PDIF-i arengu eellugu on seotud digitaalsete helikassettidega (DAT). Digitaalsalvestusstuudiotes kasutati kahekanalilise stereoheli digitaalsignaali edasikandmiseks S/PDIF-iga sarnast tehnoloogiat.

Alates 1980. aastate algusest hakkas muusikatööstus seoses CD-plaadi levikuga üle minema digitaalse audio vormingule. Alguses jäid digitaalsignaalid seadme sisse ning väljusid sealt analoogsena, kuid sellega vähenes signaali kvaliteet ning seega ka heli kvaliteet. Eesmärgiks sai signaali võimalikult digitaalsena hoidmine ja nii ka edastamine. Selle saavutamiseks pidid erinevad seadmed oskama omavahel digitaalselt suhelda. Seepärast alustasid Sony ja Philips tööd digitaalse ühenduse standardi väljatöötamiseks.

Algseks eesmärgiks oli digitaalselt transportida PCM-stereoheli CD-mängijast digitaalvõimendisse. Hiljem mõistsid tootjad, et nad võivad digitaalselt edastada rohkem kui kahte audiokanalit. Selleks tuli mitut kanalit hõlmav audiosignaal varem kokku pakkida, näiteks Dolby Digital (AC3) vormingusse, ning edastada seda tavalise S/PDIF-ühenduse kaudu. Vastavat tehnoloogiat kasutav AV-ressiiver saab signaali tihendamisest aru ning alustab mitmekanalilise ruumilise heli dekodeerimist. Hiljem lisandus samaotstarbeline DTS-vorming.

Kasutusvaldkond
S/PDIF-ühendust kasutatakse peamiselt pakitud digitaalse heli edastamiseks DVD-mängija audioväljundi ühendamiseks kodukinoressiivriga, mis toetab Dolby Digitali või DTS-i ruumilist heli. Teine levinud kasutusvaldkond on kahekanalilise pakkimata digitaalse heli edastamine CD-mängijast ressiivrisse. Spetsifikatsiooni kohaselt saab ka S/PDIF-ühendust toetavast arvutist digitaalselt edastada heli ressiivrisse. Selleks on S/PDIF-i toetavatel helikaartidel 3,5 mm heliväljundi pesa võimeline edastama ka digitaalsignaali. Sel juhul on vajalik 3,5 mm pistikuga RCA-adapter, et ühendada arvuti ressiivriga.

Kodukasutajad edastavad heli S/PDIF-ühenduse asemel enamasti HDMI-kaabliga, mis lisaks digitaalsele helile suudab edasi kanda ka digitaalset videot. Siiski võib S/PDIF-i kasutamise vajadus tuleneda asjaolust, et paljudel professionaalsetel audioseadmetel puudub HDMI-liides, sest seadmed ei tooda videopilti. Lisaks on S/PDIF-kaablid ja pistikud võrreldes HDMI-kaablite ja pistikutega peenemad, sest HDMI-kaablites on rohkemsooni.

Liidesed
S/PDIF-il on kolm ühendusviisi.

Elektriline koaksiaalühendus
Koaksiaalkaablites sumbub digitaalsignaal märgatavalt ning seetõttu on kaabli pikkus piiratud, ka hea kaabli korral paarikümne meetriga.

Toslinki optiline ühendus
S/PDIF-ühenduse optiline versioon kannab nime Toslink, väljaarendaja nime järgi ka Toshiba-LINK. Signaali edasikandmise vahendiks on 1 mm läbimõõduga plast-valguskiud ja signaali edastatakse nähtava valguse abil (punane LED). Optilistel signaalidel on täpselt samasugune vorming nagu elektrilistel. Signaal kandub edasi valgussignaalide abil (LED põleb / LED ei põle). Valguse sumbumise tõttu Toslinki valguskaablis on signaali maksimaalseks edastuskauguseks vähem kui 10 meetrit, teatud seadmete puhul vaid mõni meeter.

TTL ühendus
TTL- (transistor-transistor-loogika) ühendust kasutatakse CD-ROM-seadmetes ja helikaartides. Andmevorming on sama mis eelmiste ühenduste puhul. TTL-i tasemel signaali ühendamiseks võimendi, koaksiaalühenduse või Toslinki ühendusega on vaja vastavat adapterit.

Riistvaraline spetsifikatsioon
S/PDIF on AES3 kodukasutajatele mõeldud versioon. S/PDIF arendati välja samal ajal kui põhistandard AES3, mida kasutati professionaalse audiotehnika ühendamisel. S/PDIF loodi nimelt väga sarnasena AES3-ga, et lihtsustada eri vormingute omavahelist ühendamist. Protokolli tasemel ongi S/PDIF praktiliselt identne AES3-ga (kodukasutajatele mõeldud S/PDIF pakub kopeerimiskaitset, professionaalne AES3 mitte). Füüsilise ühenduse kontekstis esineb väikseid erinevusi – AES3 kasutab XLR-ühendust, S/PDIF aga odavamat elektrilist koaksiaalkaablit (RCA-pistikutega) või valguskaablit. Lisaks muutus kaabel 110 Ω keerdpaarikaablist 75 Ω koaksiaalkaabliks.

Protokolli spetsifikatsioon 
S/PDIF-i kasutatakse digitaalsignaali mitmesuguste vormingute edastamiseks. Kõige tüüpilisemad on digitaalsetes audiokassettides (DAT) kasutatav vorming diskreetimissagedusega 48 kHz ja audio-CD-de puhul vastavalt 44,1 kHz. Toetamaks neid ning ka muid diskreetimissagedusi, pole S/PIDF-vormingul kindlaks määratud andmeedastuskiirust. Selle asemel kasutatakse andmeedastuseks kahendfaaskodeerimist. Selle abil saab andmete vastuvõtja määrata diskreetimissageduse bitiperioodi kestel toimuva nivoo muutuse abil.

S/PDIF on mõeldud 20-bitise audiosignaali andmevoo ning muu seotud informatsiooni edastamiseks. Väiksema resolutsiooni korral on üleliigsete bittide väärtus 0. S/PDIF on võimeline edastama ka 24-bitist andmevoogu, kuid osa vastuvõtvatest seadmetest ei pruugi seda ära tunda; sel juhul üleliigseid bitte ignoreeritakse.

Vigade vältimiseks kasutab S/PDIF-i standard edastatavate baitide paarsuskontrolli (igale baidile lisatakse nn paarsusbitt). Vea avastamise hetkel heli vaigistatakse.

Piirangud
peamiseks piiranguks S/PDIF-i kasutamisel on asjaolu, et tüüpiliselt on väljundheli kahekanaliline (v.a AC3/DTS kodeeringu korral). See tähendab, et läbi S/PDIF saadetud arvutimängude 3D-heli (EAX, DS3D), WMV-HD 5.1 heli ja teised mitmekanalilised (5.1/7.1) vormingud dekodeeritakse ressiivris stereohelina.

Mainitud piirangust saab üle, kui kasutada vastavat tarkvara, mis kodeerib mitmekanalised signaalid S/PDIF-i jaoks sobilikku vormingusse. Näiteks Dolby Digital Live kodeerib 3D-heli AC3-vormingusse ja DTS Interactive kodeerib 3D-heli DTS-vormingusse. Piirangust saab üle ka S/PDIF-ühenduse asemel HDMI-ühenduse kasutamisega (eeldades, et vastav tugi on olemas ka muul arvuti riistvaral).

Kuna S/PDIF-signaali ressiiver ei kontrolli andmete edastamise sagedust, võivad ressiivrit mõjutada saatja või juhtme omadused. Digitaalsignaal on küll üldjuhul kadudeta, kuid diskreetimissageduse määramise protsessi mõjutavad ka signaali saatja ebatäpsused ja vahenduskaabli müra. Seega võib ressiiver saada signaali veidi muudetud kujul. Siiski on ressiivritel teatavad võtted mainitud mõjude vähendamiseks.

Toslinki kaablite töökindlus (ning koos sellega signaali ja heli kvaliteet) väheneb, kui neid painutada või neile peale astuda. Erinevalt koaksiaalkaablitest ei teki Toslinki kaablitel parasiitseid vooluringe ega raadiosageduslikku interferentsi.

Viited

Audio-videopistikühendused