AES3

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

AES3 هو معيار لتبادل إشارات الصوت الرقمية بين أجهزة الصوت الاحترافية . يمكن لإشارة AES3 أن تحمل قناتين من الصوت الرقمي المُعدَّل برمز النبض عبر وسائط نقل متعددة، بما في ذلك الخطوط المتوازنة وغير المتوازنة والألياف الضوئية . [ 1 ]

طُوِّر معيار AES3 بشكل مشترك من قِبَل جمعية هندسة الصوت (AES) واتحاد البث الأوروبي (EBU)، ولذا يُعرف أيضًا باسم AES/EBU . نُشر المعيار لأول مرة عام 1985، ونُقِّح عامي 1992 و2003. أُدرِج معيار AES3 في معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية IEC 60958 ، وهو متوفر بنسخة استهلاكية تُعرف باسم S/PDIF .

التاريخ والتطور

بدأ تطوير معايير الربط البيني للصوت الرقمي ، سواءً للأجهزة الصوتية الاحترافية أو المنزلية، في أواخر سبعينيات القرن العشرين [ 2 ] بجهود مشتركة بين جمعية هندسة الصوت واتحاد البث الأوروبي، وتُوِّج بنشر معيار AES3 عام 1985. وقد نُقِّح معيار AES3 عامي 1992 و2003، وهو منشور بنسختي AES وEBU. [ 1 ] في بداياته، كان يُعرف المعيار غالبًا باسم AES/EBU.

تُحدد معايير IEC 60958 أنواعًا مختلفة تستخدم وصلات مادية متنوعة. وهي في الأساس نسخ استهلاكية من AES3 مُصممة للاستخدام في بيئات الصوت عالية الدقة المنزلية ، باستخدام موصلات شائعة في السوق الاستهلاكية. وتُعرف هذه الأنواع باسم S/PDIF.

IEC 60958

معيار IEC 60958 (المعروف سابقًا باسم IEC 958) هو معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية الخاص بواجهات الصوت الرقمية . وهو يعيد إنتاج معيار AES3 الاحترافي لتوصيل الصوت الرقمي، بالإضافة إلى النسخة الاستهلاكية منه، S/PDIF .

يتكون المعيار من عدة أجزاء:

  • IEC 60958-1: عام
  • IEC 60958-2: طريقة توصيل معلومات البرمجيات
  • IEC 60958-3: تطبيقات المستهلك
  • IEC 60958-4: التطبيقات المهنية
  • IEC 60958-5: تحسين تطبيقات المستهلك

AES-2id

AES-2id هي وثيقة معلوماتية صادرة عن جمعية هندسة الصوت [ 3 ] ، خاصة بهندسة الصوت الرقمي، وتتضمن إرشادات استخدام واجهة AES3. تُقدم هذه الوثيقة إرشادات حول استخدام AES3، والممارسات الموصى بها من AES لهندسة الصوت الرقمي، وتنسيق الإرسال التسلسلي لبيانات الصوت الرقمي ثنائية القنوات المُمثلة خطيًا. كما تتناول وصف المعايير ذات الصلة المستخدمة مع AES3، مثل AES11 . يمكن الاطلاع على التفاصيل الكاملة لـ AES-2id في قسم المعايير على موقع جمعية هندسة الصوت الإلكتروني. [ 4 ]

توصيلات الأجهزة

يتوازى معيار AES3 مع الجزء 4 من المعيار الدولي IEC 60958. ومن بين أنواع التوصيل المادي المحددة بواسطة IEC 60958، هناك نوعان شائعا الاستخدام.

النوع الأول من معيار IEC 60958

موصلات XLR، المستخدمة في توصيلات النوع الأول IEC 60958.

تستخدم وصلات النوع الأول كابلات متوازنة ثلاثية الموصلات، ذات مقاومة 110 أوم، ومزدوجة ملتوية، مزودة بموصلات XLR . تُستخدم وصلات النوع الأول غالبًا في التركيبات الاحترافية، وتُعتبر الموصل القياسي لتقنية AES3. عادةً ما يتم تنفيذ واجهة الأجهزة باستخدام مشغلات ومستقبلات خطوط RS-422 .

أطراف موصل من النوع الأول
طرف الكابلنهاية الجهاز
مدخلقابس ذكر XLRمقبس أنثى XLR
الناتجقابس أنثى XLRمقبس ذكر XLR

IEC 60958 النوع الثاني

يُعرّف معيار IEC 60958 من النوع الثاني واجهة كهربائية أو بصرية غير متوازنة لتطبيقات الإلكترونيات الاستهلاكية . وكانت واجهة سوني/فيليبس الرقمية، أو S/PDIF ، هي السابقة لمعيار IEC 60958 من النوع الثاني. وقد استند كلاهما إلى عمل AES/EBU الأصلي. يُمكن استخدام S/PDIF وAES3 بشكل تبادلي على مستوى البروتوكول، ولكن على المستوى الفيزيائي، يُحددان مستويات إشارة كهربائية ومعاوقات مختلفة ، وهو ما قد يكون ذا أهمية في بعض التطبيقات.

موصل BNC

موصل BNC، يستخدم لتوصيلات AES-3id.

يمكن أيضًا نقل إشارات AES/EBU باستخدام موصلات BNC غير المتوازنة مع كابل محوري 75 أوم. يتميز الإصدار غير المتوازن بمدى نقل طويل جدًا مقارنةً بالحد الأقصى البالغ 150 مترًا للإصدار المتوازن. [ 5 ] يحدد معيار AES-3id نسخة كهربائية من AES3 بموصل BNC 75 أوم . يستخدم هذا الإصدار نفس الكابلات والتوصيلات والبنية التحتية المستخدمة في الفيديو التناظري أو الرقمي، ولذلك فهو شائع في صناعة البث.

بروتوكول

تمثيل بسيط لبروتوكول كل من AES3 و S/PDIF
إن البروتوكول منخفض المستوى لنقل البيانات في AES3 و S/PDIF متطابق إلى حد كبير، وينطبق النقاش التالي على S/PDIF، باستثناء ما هو مذكور.

صُممت تقنية AES3 في الأساس لدعم الصوت المشفر بتقنية PCM ستيريو ، إما بصيغة DAT بتردد 48  كيلوهرتز أو بصيغة CD  بتردد 44.1 كيلوهرتز. لم تُبذل أي محاولة لاستخدام ناقل يدعم كلا المعدلين؛ بدلاً من ذلك، تسمح AES3 بتشغيل البيانات بأي معدل ، مع تشفير إشارة الساعة والبيانات معًا باستخدام رمز العلامة ثنائي الطور (BMC).

يشغل كل بت خانة زمنية واحدة . يتم دمج كل عينة صوتية (تصل إلى 24 بت) مع أربعة بتات للإشارة ومقدمة تزامنية بطول أربع خانات زمنية لتكوين إطار فرعي مكون من 32 خانة زمنية. يتم تخصيص الخانات الزمنية الـ 32 لكل إطار فرعي على النحو التالي:

إطار فرعي AES3
الفترة الزمنيةاسموصف
0–3الديباجةمقدمة تزامن (انتهاك رمز العلامة ثنائية الطور) لكتل ​​الصوت والإطارات والإطارات الفرعية.
4-7عينة إضافية (اختيارية)قناة مساعدة منخفضة الجودة تستخدم كما هو محدد في كلمة حالة القناة، وخاصة للتحدث مع المنتج أو الاتصال بين استوديوهات التسجيل .
8-27، أو 4-27عينة صوتيةتُخزَّن عينة واحدة بحيث تكون البتة الأكثر أهمية (MSB) في النهاية. في حال استخدام عينة مساعدة، لا تُضمَّن البتات من 4 إلى 7. أما البيانات ذات عمق البتات الأصغر، فتكون البتة الأكثر أهمية فيها دائمًا عند البتة 27، ويتم تمديدها إلى الصفر باتجاه البتة الأقل أهمية (LSB).
28الصلاحية (V)يُلغى هذا الخيار إذا كانت بيانات الصوت صحيحة ومناسبة للتحويل الرقمي إلى التناظري. في حال وجود عينات معيبة، قد يُطلب من جهاز الاستقبال كتم صوته. تستخدمه معظم مشغلات الأقراص المدمجة للإشارة إلى أن عملية إخفاء الأخطاء تتم بدلاً من تصحيحها.
29بيانات المستخدم (U)يقوم بتشكيل دفق بيانات تسلسلي لكل قناة (بت واحد لكل إطار)، بتنسيق محدد في كلمة حالة القناة.
30حالة القناة (ج)يتم تجميع البتات من كل إطار من كتلة الصوت لتكوين كلمة حالة القناة بطول 192 بت. ويعتمد هيكلها على ما إذا كان يتم استخدام AES3 أو S/PDIF .
31التكافؤ (P)بت التكافؤ الزوجي للكشف عن الأخطاء في نقل البيانات. لا يشمل ذلك الديباجة؛ تحتوي البتات من 4 إلى 31 على عدد زوجي من الآحاد.

يتكون الإطار من إطارين فرعيين (أ و ب، يُستخدمان عادةً لقناتي الصوت اليمنى واليسرى) . تحتوي الإطارات على فترات 64 بت، ويتم إنتاجها مرة واحدة لكل فترة عينة صوتية. على أعلى مستوى، يتم تجميع كل 192 إطارًا متتاليًا في كتلة صوتية . بينما تتكرر العينات في كل فترة إطار، تُرسل البيانات الوصفية مرة واحدة فقط لكل كتلة صوتية. عند  معدل أخذ عينات 48 كيلوهرتز، يوجد 250 كتلة صوتية في الثانية، و3,072,000 خانة زمنية في الثانية مدعومة  بساعة ثنائية الطور بتردد 6.144 ميجاهرتز. [ 6 ]

مقدمة التزامن

مقدمة التزامن هي مقدمة مشفرة خصيصًا تُحدد الإطار الفرعي وموقعه داخل كتلة الصوت. لا تُعتبر المقدمات بتات بيانات عادية مشفرة بتقنية BMC، على الرغم من أنها لا تزال ذات انحياز تيار مستمر صفري .

ثلاثة مقدمات ممكنة:

  • X (أو M)  : 11100010 2 إذا كانت خانة الوقت السابقة 0 ، 00011101 2 إذا كانت 1. (أو ما يعادلها، 10010011 2 مُشفّر بتقنية NRZI ). يُشير إلى كلمة للقناة A (اليسرى)، باستثناء بداية مقطع صوتي.
  • Y (أو W)  : 11100100 2 إذا كانت الفترة الزمنية السابقة 0 ، 00011011 2 إذا كانت 1. (بمعنى آخر، 10010110 2 مُشفّر بتقنية NRZI ). يُشير إلى كلمة للقناة B (اليمين).
  • Z (أو B)  : 11101000 2 إذا كانت خانة الوقت السابقة 0 ، 00010111 2 إذا كانت 1. (بمعنى آخر، 10011100 2 مُشفّر بتقنية NRZI ). يُشير إلى كلمة القناة A (اليسرى) في بداية مقطع صوتي.

تُسمى المقدمات الثلاث X و Y و Z في معيار AES3؛ و M و W و B في IEC 958 (امتداد AES).

تُرسل المقدمات ذات 8 بتات خلال الفترة الزمنية المخصصة لأول أربع خانات زمنية من كل إطار فرعي (الخانات الزمنية من 0 إلى 3). يشير أي من هذه الرموز الثلاثة إلى بداية إطار فرعي. يشير الرمز X أو Z إلى بداية إطار، بينما يشير الرمز Z إلى بداية مقطع صوتي.

| 0 | 1 | 2 | 3 | | 0 | 1 | 2 | 3 | الفترات الزمنية _____ _ _____ _ / \_____/ \_/ \_____/ \_/ \ الديباجة X _____ _ ___ ___ / \___/ \___/ \_____/ \_/ \ مقدمة Y _____ _ _ _____ / \_/ \_____/ \_____/ \_/ \ مقدمة Z ___ ___ ___ ___ / \___/ \___/ \___/ \___/ \ جميع البتات 0 مشفرة بواسطة BMC _ _ _ _ _ _ _ _ / \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \_/ \ جميع البتات 1 مشفرة بواسطة BMC | 0 | 1 | 2 | 3 | | 0 | 1 | 2 | 3 | الفترات الزمنية

في نظام AES3 ثنائي القنوات، تشكل المقدمات نمط ZYXYXYXY...، ولكن من السهل توسيع هذا الهيكل إلى قنوات إضافية (المزيد من الإطارات الفرعية لكل إطار)، كل منها بمقدمة Y، كما هو الحال في بروتوكول MADI .

كلمة حالة القناة

يحتوي كل إطار فرعي على بت واحد لحالة القناة، بإجمالي 192 بت أو 24 بايت لكل قناة في كل كتلة. يختلف محتوى كلمة حالة القناة المكونة من 192 بت اختلافًا كبيرًا بين معياري AES3 وS/PDIF، على الرغم من اتفاقهما على أن بت حالة القناة الأول هو ما يميز بينهما. في حالة AES3، يصف المعيار وظيفة كل بت بالتفصيل. [ 1 ]

  • البايت 0: بيانات التحكم الأساسية: معدل العينة، الضغط، التركيز
    • البت 0: تشير القيمة 1 إلى بيانات حالة قناة AES3. وتشير القيمة 0 إلى بيانات S/PDIF.
    • البت 1: تشير القيمة 0 إلى أن هذه بيانات صوتية خطية بصيغة PCM. وتشير القيمة 1 إلى بيانات أخرى (عادةً غير صوتية).
    • البتات من 2 إلى 4: تشير إلى نوع معالجة الإشارة المسبقة المطبقة على البيانات. يتم ضبطها عادةً على 100 2 (بدون معالجة).
    • البت 5: تشير القيمة 0 إلى أن المصدر مقفل على مزامنة زمنية خارجية (غير محددة). وتشير القيمة 1 إلى أن المصدر غير مقفل.
    • البتات 6-7: معدل أخذ العينات. هذه البتات زائدة عند إرسال الصوت في الوقت الفعلي (يمكن للمستقبل ملاحظة معدل أخذ العينات مباشرةً)، ولكنها مفيدة عند تسجيل بيانات AES3 أو تخزينها بأي طريقة أخرى. الخيارات المتاحة هي: غير محدد، 48  كيلوهرتز (القيمة الافتراضية)، 44.1  كيلوهرتز، و32  كيلوهرتز. يمكن تحديد خيارات إضافية لمعدل أخذ العينات في حقل معدل أخذ العينات الموسع (انظر أدناه).
  • البايت 1: يشير إلى ما إذا كان دفق الصوت ستيريو أو أحادي أو مزيج آخر.
    • البتات 0-3: تشير إلى العلاقة بين القناتين؛ قد تكون بيانات صوتية غير مرتبطة، أو زوج ستيريو، أو بيانات أحادية مكررة، أو موسيقى وتعليق صوتي، أو رمز مجموع/فرق ستيريو.
    • البتات من 4 إلى 7: تُستخدم للإشارة إلى تنسيق كلمة قناة المستخدم
  • البايت 2: طول الكلمة الصوتية
    • البتات من 0 إلى 2: استخدام بتات المساعدة. يشير هذا إلى كيفية استخدام بتات المساعدة (الفتحات الزمنية من 4 إلى 7). عادةً ما يتم ضبطها على 000 2 (غير مستخدمة) أو 001 2 (مستخدمة لبيانات الصوت 24 بت).
    • البتات من 3 إلى 5: طول الكلمة. تحدد حجم العينة، نسبةً إلى الحد الأقصى البالغ 20 أو 24 بت. يمكن تحديد 0 أو 1 أو 2 أو 4 بتات مفقودة. تُملأ البتات غير المستخدمة بالصفر، ولكن وظائف معالجة الصوت، مثل المزج، تملأها عادةً ببيانات صالحة دون تغيير طول الكلمة الفعلي.
    • البتات 6-7: تشير إلى ما إذا كان مستوى محاذاة إشارة الصوت يتبع توصية EBU R68 أو SMPTE RP155. [ 1 ]
  • البايت 3: يُستخدم فقط لتطبيقات القنوات المتعددة
  • البايت 4: معلومات إضافية عن معدل أخذ العينات
    • البتات من 0 إلى 1: تشير إلى درجة مرجع معدل العينة، وفقًا لمعيار AES11
    • البت 2: محجوز
    • البتات من 3 إلى 6: معدل أخذ العينات الموسع. يشير هذا إلى معدلات أخذ عينات أخرى، غير قابلة للتمثيل في البايت 0 والبتات من 6 إلى 7. تم تعيين قيم لـ 24 و96 و192  كيلوهرتز، بالإضافة إلى 22.05 و88.2 و176.4  كيلوهرتز.
    • البت 7: علامة تغيير تردد أخذ العينات. إذا تم ضبطها، فهذا يشير إلى أن معدل أخذ العينات يُضرب في 1/1.001 لمطابقة معدلات إطارات فيديو NTSC .
  • البايت 5: محجوز
  • البايتات من 6 إلى 9: أربعة أحرف ASCII للإشارة إلى مصدر القناة. تستخدم على نطاق واسع في الاستوديوهات الكبيرة.
  • البايتات من 10 إلى 13: أربعة أحرف ASCII تشير إلى وجهة القناة، للتحكم في المحولات التلقائية. أقل استخدامًا.
  • البايتات من 14 إلى 17: عنوان عينة 32 بت، يزيد من كتلة إلى أخرى بمقدار 192 (لأن هناك 192 إطارًا لكل كتلة). عند تردد 48  كيلوهرتز، يتكرر هذا تقريبًا كل يوم. [ أ ]
  • البايتات 18-21: إزاحة عنوان العينة 32 بت للإشارة إلى العينات منذ منتصف الليل. [ 7 ]
  • البايت 22: مؤشر موثوقية كلمة حالة القناة
    • البتات من 0 إلى 3: محجوزة
    • البت 4: إذا تم تعيينه، فإن البايتات من 0 إلى 5 (تنسيق الإشارة) غير موثوقة.
    • البت 5: إذا تم تعيينه، فإن البايتات من 6 إلى 13 (تسميات القنوات) غير موثوقة.
    • البت 6: إذا تم تعيينه، فإن البايتات من 14 إلى 17 (عنوان العينة) غير موثوقة.
    • البت 7: إذا تم تعيينه، فإن البايتات 18-21 (الطابع الزمني) غير موثوقة.
  • البايت 23: CRC . يُستخدم هذا البايت للكشف عن تلف كلمة حالة القناة، كما قد يحدث نتيجةً للتبديل في منتصف الكتلة. [ b ]

رمز زمني مضمن

يمكن تضمين بيانات رمز الوقت SMPTE ضمن إشارات AES3. ويمكن استخدامها للمزامنة ولتسجيل وتحديد محتوى الصوت. يتم تضمينها ككلمة ثنائية 32 بت في البايتات من 18 إلى 21 من بيانات حالة القناة. [ 8 ]

يوفر معيار AES11 معلومات حول مزامنة هياكل الصوت الرقمية. [ 9 ]

يصف معيار AES52 كيفية إدراج معرّفات فريدة في دفق بتات AES3. [ 10 ]

SMPTE 2110

يحدد معيار SMPTE 2110-31 كيفية تغليف دفق بيانات AES3 في حزم بروتوكول النقل في الوقت الحقيقي للإرسال عبر شبكة IP باستخدام إطار عمل البث المتعدد القائم على بروتوكول الإنترنت SMPTE 2110. [ 11 ]

SMPTE 302M

يحدد معيار SMPTE 302M -2007 كيفية تغليف دفق بيانات AES3 في دفق نقل MPEG لتطبيقات التلفزيون. [ 12 ]

صيغ أخرى

يمكن أيضًا نقل تنسيق الصوت الرقمي AES3 عبر شبكة وضع النقل غير المتزامن . والمعيار المستخدم لتعبئة إطارات AES3 في خلايا ATM هو AES47 .

انظر أيضاً

  • ADAT Lightpipe – واجهة صوتية رقمية بصرية متعددة القنوات 

ملحوظات

  1. ↑ بالضبط 24 ساعة و51 دقيقة و18.485333 ثانية
  2. ↑ كثير الحدود المولد هو x 8 + x 4 + x 3 + x 2 + 1، مضبوط مسبقًا على 1.

مراجع

  1. 1 2 3 4 "مواصفات واجهة الصوت الرقمية AES/EBU (واجهة AES/EBU)" (ملف PDF) . الاتحاد الأوروبي للبث. 2004. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يناير 2014 .
  2. ↑ "حول معايير AES" . جمعية هندسة الصوت . تم الاسترجاع في 2014-01-07 . في عام 1977، وبدافع من الحاجة المتزايدة إلى معايير في الصوت الرقمي، تم تشكيل لجنة معايير الصوت الرقمي التابعة لجمعية هندسة الصوت.
  3. ↑ الموقع الرسمي لـ AES
  4. ↑ موقع المعايير الإلكتروني
  5. ↑ جون إيميت (1995)، إرشادات هندسية: واجهة الصوت الرقمية EBU/AES (ملف PDF) ، اتحاد البث الأوروبي
  6. ↑ روبن، مايكل (1 سبتمبر 2004). "معيار توزيع إشارات الصوت الرقمية AES/EBU" . Broadcastengineering.com . تاريخ الاسترجاع: 13 مايو 2012 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  7. ↑ "مواصفات واجهة الصوت الرقمية AES/EBU (واجهة AES/EBU)" (ملف PDF) . الاتحاد الأوروبي للبث. 2004. ص 12. تاريخ الاسترجاع : 7 يناير 2014. البايتات من 18 إلى 21، البتات من 0 إلى 7: رمز عنوان عينة وقت اليوم. القيمة (لكل بايت): قيمة ثنائية 32 بت تمثل العينة الأولى من الكتلة الحالية. تُرسل البتات الأقل أهمية أولاً. القيمة الافتراضية هي القيمة المنطقية "0". ملاحظة: هذا هو وقت اليوم المحدد أثناء ترميز المصدر للإشارة، ويجب أن يظل دون تغيير أثناء العمليات اللاحقة. تُعتبر قيمة جميع الأصفار لرمز عنوان العينة الثنائي، لأغراض إعادة الترميز إلى الوقت الحقيقي، أو إلى رموز الوقت على وجه الخصوص، بمثابة منتصف الليل (أي 00 ساعة، 00 دقيقة، 00 ثانية، 00 إطار). يتطلب تحويل الرقم الثنائي إلى أي رمز زمني تقليدي معلومات دقيقة عن تردد أخذ العينات لتوفير الوقت الدقيق للعينة. 
  8. ↑ راتكليف، جون (1999). الترميز الزمني: دليل المستخدم . دار فوكال للنشر. الصفحات 226، 228. ISBN  0-240-51539-0.
  9. ↑ AES11-2009 (r2019): الممارسة الموصى بها من قبل جمعية هندسة الصوت لهندسة الصوت الرقمي - مزامنة معدات الصوت الرقمي في عمليات الاستوديو ، جمعية هندسة الصوت ، 2009
  10. ↑ AES52-2006 (r2017): معيار AES لهندسة الصوت الرقمي - إدراج معرّفات فريدة في دفق نقل AES3 ، جمعية هندسة الصوت ، 2006
  11. ↑ "ST 2110-31:2018 - معيار SMPTE - الوسائط الاحترافية عبر شبكات IP المُدارة: نقل AES3 الشفاف" ، ST 2110-31:2018 ، أغسطس 2018، الصفحات 1-12 ، doi : 10.5594/SMPTE.ST2110-31.2018 ، ISBN  978-1-68303-151-2تمت أرشفة هذا النص من المصدر الأصلي بتاريخ 15 أغسطس 2020
  12. ↑ "ST 302:2007 - معيار SMPTE - للتلفزيون - تحويل بيانات AES3 إلى دفق نقل MPEG-2" ، ST 302:2007 ، أكتوبر 2007، الصفحات 1-9 ، doi : 10.5594/SMPTE.ST302.2007 ، ISBN  978-1-68303-151-2تمت أرشفة هذا النص من النسخة الأصلية في 3 يونيو 2018

للمزيد من القراءة

  • واتكينسون، جون (2001). فن الصوت الرقمي، الطبعة الثالثة . دار فوكال للنشر. رقم ISBN 0-240-51587-0.
  • واتكينسون، جون (أغسطس 1989). "واجهة الصوت الرقمية AES/EBU" . مؤتمر المملكة المتحدة: واجهة AES/EBU . EBU-02.