Sony/Philips Digital Interface


Sony/Philips Digital Interface

Sony/Philips Digital Interface (S/PDIF) [ˈdɪdʒɪtəl ˈɪntəfeɪs] ist eine Schnittstellen-Spezifikation für die elektrische oder optische Übertragung digitaler Stereo-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 Heimkinoreceiver 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 Störeinstrahlungen ist. Weiter sind redundant als Begriff vorhanden: Sony/Philips Digiconnect Format, S/PDIF und auch TOSLINK.

Inhaltsverzeichnis

Steckverbindungen

Logo des Deutschen Instituts für Normung DIN EN 60958
Bereich Digitaltechnik
Titel Digitalton-Schnittstelle - Teil 1: Allgemeines, Teil 3: Allgemeingebrauch, Teil 4: Professioneller Gebrauch
Letzte Ausgabe 2009-03, 2010-09, 2008-09
ISO IEC 60958
TOSLINK-Stecker ohne Schutzkappe

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 (Coax), ein optischer TOSLINK-Anschluss oder selten ein 3,5 mm-Klinkenstecker verwendet.

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

Datenformat der Schnittstelle

Die physikalische Schnittstelle bei S/PDIF ist definiert als asymmetrische Verbindung mit einer Spannung um 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 und es werden meist XLR-Stecker verwendet. Zunehmend kommen auch Netzwerkkabel, meist der Kategorie Cat5 und höher, zum Einsatz.

S/PDIF und AES-3 besitzen folgende wesentlichen Parameter:

  • Signalhub: ± 0,5 Volt
  • 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 beträgt 2,0 Mbps bei 32 kHz Abtastrate, 2,8 Mbps bei 44,1 kHz Abtastrate oder 3,1 Mbps bei 48 kHz Abtastrate.

Mehrkanalton

Ursprünglich wurden über digitale Endverbraucherschnittstellen nur PCM-Signale (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.[2]

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 von etwa 6 MBit/s 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-Steckers, um Datenraten von mehr als etwa 1,5 MBit/s übertragen zu können.

Einzelnachweise

  1. 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.
  2. SMPTE 337M. Format for Non-PCM Audio and Data in an AES3 Serial Digital Audio Interface. Audio Engineering Society Inc., New Yoek 2000.

Weblinks


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