I2S僅僅是PCM的一個分支,接口定義都是一樣的, I2S的采樣頻率一般為44.1KHZ和48KHZ做,PCM采樣頻率一般為8K,16K。有四組信號: 位時鐘信號,同步信號,數據輸入,數據輸出.
I2S速度快,專門用于傳音樂。
從MCU往Codec傳音樂數據,一般使用I2S。包含主時鐘、左右聲道時鐘、正反兩根數據線。
PCM/TDM,主要用來傳語音
這里講的PCM不是PCM編碼,而是PCM接口。和I2S差不多,也是4根線,通常用于AP處理器和通信MODEM之間傳輸語音數據(就是雙向打電話的數據)。
AP處理器和藍牙之間也是通過PCM來傳輸語音數據,打電話的藍牙數據走的是PCM,放音樂的藍牙數據走的是串口(不是PCM)。
I2S只能傳2個聲道的數據,PCM可以傳多達16路數據,采用時分復用的方式,就是TDM。像現在最流行的語音智能音箱的7麥克風矩陣,一般都是用TDM來傳的數據,同時可以傳輸7路麥克風輸入和3路以上的音頻反饋信號。
PDM,只有2根線,傳音樂,編碼方式和I2S不同。
很多數字麥克風使用的PDM接口,有數據和時鐘兩根線。PDM接口和I2S最大的區別是編碼方式不同。
如下圖的I2S接口的時序,最典型的特征是LRCLK,用于區分左右聲道的時鐘。
這篇文章總結了I2S協議的一些知識點,作為自己以后調試音頻的參考,當然了文章中的內容也參考了一些網友的總結。
現實生活中的聲音是通過一定介質傳播的連續的波,它可以由周期和振幅兩個重要指標描述。正常人可以聽到的聲音頻率范圍為 20Hz~20KHz。現實存在的聲音是模擬量,這對聲音保存和長距離傳輸造成很大的困難,一般的做法是把模擬量轉成對應的數字量保存,在需要還原聲音的地方再把數字量的轉成模擬量輸出如下圖所示:
模擬量轉成數字量一般可以分為三個過程,分別為采樣、量化、編碼,如下圖所示。
用一個比源聲音頻率高的采樣信號去量化源聲音,記錄每個采樣點的值,最后如果把所有采樣點數值連接起來與源聲音曲線是互相吻合的,只是它不是連續的。在圖中,兩條藍色虛線距離就是采樣信號的周期,即對應一個采樣頻率(FS),可以想象得到采樣頻率越高最后得到的結果就與源聲音越吻合,但此時采樣數據量越越大,一般使用 44.1KHz 采樣頻率即可得到高保真的聲音。每條藍色虛線長度決定著該時刻源聲音的量化值,該量化值有另外一個概念與之掛鉤,就是量化位數。量化位數表示每個采樣點用多少位表示數據范圍,常用有 16bit、 24bit 或 32bit,位數越高最后還原得到的音質越好,數據量也會越大。
采樣頻率:每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數。采樣頻率越高,聲音質量越好,數據量也越大。常用的采樣頻率有11.025KHz,22.05KHz,44.1KHz,48KHz,96KHz,192KHz等。
量化位數:每個采樣點用多少二進制位表示數據范圍。量化位數也叫采樣位數。量化位數越多,音質越好,數據量也越大。常用的采樣位數有8位,16位,24位,32位等。
聲道數:使用聲道的個數。立體聲比單聲道的表現力豐富,但是數據量翻倍。常用的聲道數有單聲道,立體聲(左聲道和右聲道)。
聲音數字化后的數據量計算公式為:
音頻數據量=采樣頻率(Hz) * 量化位數 * 聲道數 / 8,單位:字節/秒。
這里舉個例子:對一個聲音信號進行數字化處理,采樣頻率為44.1KHz,量化位數為16位,那么:
單聲道的音頻數據量為:44100 * 16 * 1 / 8=88200 字節/秒;
立體聲的音頻數據量為:44100 * 16 * 2 / 8=176400 字節/秒。
聲卡是負責錄音、播音和聲音合成的一種多媒體板卡。其功能包括:
(1).錄制、編輯和回放數字音頻文件;
(2).控制和混合各聲源的音量;
(3).記錄和回放時進行壓縮和解壓縮;
(4).語音合成技術(朗讀文本);
(5).具有MIDI接口(樂器數字接口)。
聲卡的芯片類型:
(1).CODEC芯片(依賴CPU,價格便宜);
(2).數字信號處理器DSP(不依賴CPU)。
1.I2S總線概述
??音響數據的采集、處理和傳輸是多媒體技術的重要組成部分。眾多的數字音頻系統已經進入消費市場,例如數字音頻錄音帶、數字聲音處理器。對于設備和生產廠家來說,標準化的信息傳輸結構可以提高系統的適應性。
??I2S(Inter-IC Sound)總線, 又稱集成電路內置音頻總線,是飛利浦半導體公司(現為恩智浦半導體公司)針對數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而制定的一種總線標準。該總線專門用于音頻設備之間的數據傳輸,廣泛應用于各種多媒體系統。它采用了沿獨立的導線傳輸時鐘與數據信號的設計,通過將數據和時鐘信號分離,避免了因時差誘發的失真,為用戶節省了購買抵抗音頻抖動的專業設備的費用。
2.I2S信號線
I2S總線主要有3個信號線:
串行時鐘SCLK(BCLK)
??串行時鐘SCLK,也叫位時鐘BCLK,對應數字音頻的每一位數據,SCLK都有1個脈沖。SCLK的頻率=聲道數 * 采樣頻率 * 采樣位數。
幀時鐘LRCLK(WS)
??字段選擇信號WS,也叫幀時鐘LRCLK,用于切換左右聲道的數據。LRCLK的頻率=采樣頻率。
??字段選擇信號WS表明了正在被傳輸的聲道。I2S Philips標準WS信號的電平含義如下:
??WS為0,表示正在傳輸的是左聲道的數據;
??WS為1,表示正在傳輸的是右聲道的數據。
串行數據SDATA(SD)
??串行數據SDATA,分為SDIN和SDOUT,就是用二進制補碼表示的音頻數據。I2S串行數據在傳輸的時候,由高位(MSB)到低位(LSB)依次進行傳輸。
主時鐘MCLK
??一般還有MCLK主時鐘,也叫系統時鐘(System Clock)。MCLK的頻率=128或者256或者512 * 采樣頻率。MCLK并不是必須的,一般為了使系統間能夠更好地同步時增加MCLK信號。對于系統而言,能夠產生SCLK和LRCLK的信號端就是主設備,用MASTER表示,簡單系統示意圖如下:
3.幾種常見的I2S數據格式
隨著技術的發展,在統一的I2S硬件接口下,出現了多種不同的I2S數據格式,可分為左對齊(MSB)標準、右對齊(LSB)標準、I2S Philips 標準。
對于所有數據格式和通信標準而言,始終會先發送最高有效位(MSB 優先)。
發送端和接收端必須使用相同的數據格式,確保發送和接收的數據一致。
(1).I2S Philips 標準
使用LRCLK信號來指示當前正在發送的數據所屬的聲道,為0時表示左聲道數據。LRCLK信號從當前聲道數據的第一個位(MSB)之前的一個時鐘開始有效。LRCLK信號在BCLK的下降沿變化。發送方在時鐘信號BCLK的下降沿改變數據,接收方在時鐘信號BCLK的上升沿讀取數據。正如上文所說,LRCLK頻率等于采樣頻率Fs,一個LRCLK周期(1/Fs)包括發送左聲道和右聲道數據。
對于這種標準I2S格式的信號,無論有多少位有效數據,數據的最高位總是出現在LRCLK變化(也就是一幀開始)后的第2個BCLK脈沖處。這就使得接收端與發送端的有效位數可以不同。如果接收端能處理的有效位數少于發送端,可以放棄數據幀中多余的低位數據;如果接收端能處理的有效位數多于發送端,可以自行補足剩余的位。這種同步機制使得數字音頻設備的互連更加方便,而且不會造成數據錯位。
I2S Philips 標準時序圖如下所示:
2).左對齊(MSB)標準
在LRCLK發生翻轉的同時開始傳輸數據。該標準較少使用。注意此時LRCLK為1時,傳輸的是左聲道數據,這剛好與I2S Philips標準相反。左對齊(MSB)標準時序圖如下所示:
(3).右對齊(LSB)標準
聲音數據LSB傳輸完成的同時,LRCLK完成第二次翻轉(剛好是LSB和LRCLK是右對齊的,所以稱為右對齊標準)。注意此時LRCLK為1時,傳輸的是左聲道數據,這剛好與I2S Philips標準相反。右對齊(LSB)標準時序圖如下所示:
電氣連接
IS是比較簡單的數字接口協議,沒有地址或設備選擇機制。
在IIS總線上,只能同時存在一個主設備和發送設備。
主設備可以是發送設備,也可以是接收設備,或是協調發送設備和接受設備的其它控制設備。
在IIS系統中,提供時鐘的設備為主設備。
文章知識點與官方知識檔案匹配,可進一步學習相關知識
下期,我們講解:采樣率fs、比特率BCLK 、主時鐘MCLK關系。
觀眾朋友們大家好!這里是【裝機查館】。這期我將詳細講解電腦主板上的所有不同連接部位,這些連接的作用,以及如何插入它們?
知識很多,考慮到觀眾朋友們一次性不能耐心看完,這里先放一個【主板詳解圖】建議收藏文章,慢慢學習。
首先主板的盒子都會有手冊,其中有圖表標注主板上的所有的連接位置。你也可以通過主板制造商的網站下載一份副本。
那么開始我們今天的講解:
主板電源接口
主板電源接口大小有:24 Pin(針)或者20 Pin(針)。
20 Pin接口是很舊的電腦才有的,現在大多數電源都有一個24 Pin連接器。他可以分為4 Pin和20 Pin插頭。
現在主板上幾乎每個接口都有正反和防呆設計,這就可以讓你不可能出現錯誤的方式連接,除非你在插拔時力氣很大。
在我們插入這個電源接口時,你會發現主板上的接口有一個小凹口,對準插頭的鉤,插上ATX電源接口。
CPU電源接口
主板上另一個為4 Pin、8 Pin、12 Pin、或者是16 Pin的接口,則為CPU供電的接口。在電源上找到標有CPU的插頭,采用ATX電源接口同樣的方式,插在接口上。
顯卡
顯示卡,俗稱顯卡。一般配置6 Pin或者8 Pin的電源連接。我們先以此處的電源連接頭為例,可以看到連接頭可以分為6 Pin連接頭,也可以組成8 Pin連接頭。有些顯卡并不需要額外的連接。
顯卡供電接口
6Pin或者8Pin
給其他設備供電,電源還配備了多個 molex 和 sata 供電線。Molex連接器有四個引腳,而Sata連接器有15個引腳 。
Sata中更多的引腳是為了能夠支持熱插拔設備等附加功能。
Sata連接器頭設置為L型,而Molex也設計為只能一種方式插入。然而,Sata連接器往往主要用于Sata硬盤,Molex連接器最初主要用于硬盤,但現在用于其他設備,例如機箱風扇、燈帶等。
CPU和機箱的風扇。這是3 針 和4 針的連接器。無論使用哪一個,都可以插入主板上相同的針腳上。
插入這些針腳時,務必查看主板上印刷的字樣,了解它是哪個插頭。
你最好不要將CPU風扇插到機箱風扇針腳上,這樣風扇會被誤報給了主板。
這會導致它在任何監控軟件中,顯示為錯誤的風扇轉速。并且計算機如果嘗試更改風扇的速度時,導致更改了錯誤的風扇速度。
風扇上額外的第4根用于脈寬調制或pwm。這實質上意味著風扇的速度由第四根導線控制。
在3針風扇中,風扇的速度是由電源控制的,而在4針風扇中,速度通過改變第4根線中的信號來控制的。
所以這就提出一個問題,你會使用哪一個?
4針風扇往往更貴,另一個很大的區別是,由于進入風扇的電壓沒有變化,如果風扇中有LED燈,它們不會受到影響。LED燈通常不用于3針風扇,因為變化的電壓會導致LED燈根據風扇運轉的速度變暗和變亮。
主板通常支持3針和4針的風扇,因此你使用哪種都無關緊要。
機箱的指示燈和按鈕連接到主板,在許多主板上,你會在主板上的一個地方,找到一個帶有這些連接器的插針,在插針的旁邊會有每個針腳插什么的印刷字體。
你也可以通過主板說明書來查看。每個主板制造商,在生產主板時大致的針腳參數是一樣的,也有不一樣的。
在這個上你會看到上面有兩個引腳用于電源LED,如果你發現你插錯了,這不用擔心,你的機箱前面板連接器上,錯誤的連接任何東西,他是不會有任何損傷的,只是不起作用罷了。如下圖:
接下來的兩個引腳是電源的開關,這個正反都可以插,如下圖:
接下來的兩個引腳是硬盤的LED,當電腦的任何存儲設備有活動時,此指示燈會亮起,于電源LED一樣,如果連接方式錯誤,LED將無法工作,但不會損壞任何東西。如下圖:
接下來的兩個引腳用于重啟開關,就像電源開關一樣,它只是一個開關,所以你把正負極接錯了也沒有關系,這些是你可以再大多數主板上,找到的標準連接插頭。當然有些主板支持某些功能而有些則不支持。如下圖:
你連接什么和不連接什么取決于你,其實,只要你連接電源開關就可以,其他所有連接器都是可選的。
根據電腦機箱支持的功能,不同的機箱會有不同的接口。它們的連接器和線材也有不同。它們在接頭上會有標示。
常見的連接器類型還有USB,通常這些位于電腦機箱的前面或者頂部。
再此特定實例中,電腦機箱的正面有一個USB 3,一個USB 2端口,還有一個Type-c 端口。如下圖:
在機箱外殼內部是USB 3線、USB 2線和Type-c線。USB 3線為藍色。USB 2和Type端口為黑色。
及機箱外殼連接器,大多數電腦機箱都有耳機和麥克風插頭,要將這兩個插頭的線連接到主板上,你必須有一個HD Audio插頭,HD Audio插頭將直接插入主板,
機箱上除了這些,還有一個就是LED鍵,在一些比較貴的機箱上會見到,它的線是兩個針腳,一般都插在rgb控制盒上
Sata連接器,不同主板有不同數量的Sata連接器,我們普遍現在都是黑色的接口,但是有些情況下不具備相同的功能,比如raid功能,
M.2擴展卡安裝到主板內部,M.2設備將帶金手指部位插入插槽中,放入插槽后,將其向下推,然后用螺絲將其固定到位。
現在有些帶有散熱馬甲。
M.2插槽支持pci express和sata設備。
主板上都會有Bios功能,Bios設置存儲在主板上,損壞設置可能會阻止電腦啟動,為了清除設置,主板會有一個清晰的cmos跳線,在老式的主板上,通常會有三個引腳,在新的主板上,通常會有一個兩針。
在任何一種情況下,如果電腦開機時引腳短路,所有Bios設置都將被清除。
你的主板可能沒有這個接頭,一般比較貴的主板都會有這個接頭。
TPM是一種包含加密秘鑰和其他加密相關功能的芯片,TPM用于安全存儲這些秘鑰,以便他們可用于硬盤加密和平臺完整性等功能。
平臺完整性用于安全啟動等系統中。已檢查電腦是否被篡改。不同的主板會有不同的TPM接頭。通常,不同的制造商會為其所有主板視為相同的TPM接頭。這里就不做實例了。
如果你插入連接器是遇到問題,請查看插頭和接頭,一般會出現漏針或鎖針的情況,只需將這些于接頭盒插頭對齊即可。
如果你在主板上找不到某些東西,請查看手冊,所有主板的主板手冊都有一張圖表。顯示所有東西的位置,有時他們可能很難找到,因為很多這些標題看起開很相似。
本期電腦主板所有接口類型和功能就到這里,想要了解更多電腦科技知識,關注【裝機查館】如果你喜歡我的講解,請務必點贊,收藏加關注,你的一個點贊就是我做講解的最大動力。講解中也不乏有錯誤,請大佬們指出。
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你深入播客、音樂錄制或配音工作時,你可能會發現你的音頻接口沒有足夠的話放或樂器輸入,只需將新通道添加到你已有的音頻接口即可。
通過 ADAT 將外置前置放大器連接到音頻接口
查看音頻接口的背面。如果你看到一個光纖音頻插孔(如下圖所示),說明你的音頻接口能夠運行額外的 8 或 16 個音頻通道。你只需要一個兼容 ADAT 的前置放大器,如 Focusrite Scarlett OctoPre 或 Behringer ADA8200。這些產品專為音頻接口擴展而設計--ADAT 并不是什么黑客技術或變通方法,而是為你的音頻接口增加通道的 "官方 "方法。
ADAT 擴展系統可傳輸 8 個通道、分辨率為 44.1kHz 或 48kHz 的 24 位音頻。因此,一般的 ADAT 前置放大器都有八個獨立的輸入端,用于輸入話筒和線路電平信號。經濟型和中檔音頻接口通常只有一個 ADAT 輸入,用于八通道擴展。不過,如果你的音頻接口有一對 ADAT 輸入,你就可以購買兩個前置放大器單元進行 16 通道擴展。
如果你需要以 88.2kHz 或 96kHz 的頻率錄音,ADAT 電纜只能傳輸四個音頻通道。大多數八聲道前置放大器都有兩個 ADAT 輸出,以規避這一限制。但是,如果你想利用這種設置,就需要一個有兩個 ADAT 輸入的音頻接口。無論如何,你可能并不需要以 88.2kHz 或 96kHz 的頻率錄音。
安裝外置前置放大器是一件非常容易的事情。你需要一根數字光纖電纜,以方便 ADAT 連接。如果你的前置放大器沒有配備數字光纖線,那就買一根便宜的,它不會影響音質。一切就緒后,將前置放大器設置為與音頻接口相同的采樣率。然后,打開音頻接口的軟件控制面板,將其時鐘源設置為 "ADAT",并激活其數字音頻通道。如果需要其他說明,請查閱用戶手冊。
像前面提到的 Behringer ADA8200 這樣的廉價八通道前置放大器價格約為 250 美元,具有極佳的 "透明 "音質。像 Focusrite Scarlett OctoPre 或 Audient Evo SP8 這樣的中檔前置放大器則具有更好的制造質量(這決定了產品的使用壽命),以及擴展的輸入/輸出接口和其他一些方便的功能。低于 800 或 900 美元的產品在音質方面不會有任何實質性改進。
合并兩個音頻接口
與其購買新產品,不如嘗試使用已有的產品。兩個音頻接口可以同時使用。這個過程有點麻煩,你不應該為此額外購買一個音頻接口,但對于那些碰巧擁有額外設備的人來說,這是一個不錯的選擇。
大多數中高端音頻接口都有 "獨立 "運行模式。在獨立模式下,音頻接口無需插入電腦。此外,重要的是,它還能通過 ADAT 輸出多聲道音頻。你只需用一根數字光纖電纜連接兩個接口即可。
將音頻接口設置為獨立模式是一項相當簡單的任務。用戶手冊會詳細說明這一過程,但你通常可以從音頻接口軟件控制器的 "路由 "部分激活獨立模式。確保兩個接口設置為相同的采樣率,并將主接口的時鐘源設置為 "ADAT"。你可能還需要查看主接口的路由選項,因為默認情況下擴展通道選擇可能是禁用的。
請注意,有些音頻接口不支持獨立運行。Behringer U-PHORIA UMC1820 就是一個很好的例子,它有 ADAT 輸出,但不能作為獨立設備運行。請閱讀使用手冊、查看制造商網站或上網搜索,以弄明白這一點。
如果兩個音頻接口都不支持獨立模式,就只能依靠聚合。基本上,兩個音頻接口都將插入電腦,但它們將在一個音頻設備下運行。在需要現場監聽的情況下,聚合并不理想,因為它會大大增加音頻系統的延遲。Mac 電腦本機支持聚合,蘋果公司也有相關的綜合指南。Windows 用戶需要在第三方 ASIO4ALL 驅動程序中設置聚合。
將調音臺插入音頻接口
如果你買不起外置前置放大器,臺式混音器是你的下一個最佳選擇。混音器通常用于控制現場音效--它們有多個音頻輸入(通常在 6 到 16 個之間),每個輸入都有專門的音量、均衡和效果控制。這些輸入會匯總成一個立體聲輸出,你可以將其插入音頻接口的麥克風或樂器插孔。
遺憾的是,這種設置有一個很大的缺點。混音器無法為音頻接口添加獨立通道。即使你的調音臺有 10 個輸入,也必須將所有聲音匯總到左右兩個立體聲通道,這將占用音頻接口的兩個輸入。
在 "錄音室 "環境下,這種限制可以忽略不計,因為在這種環境下,你一次只能錄制一件事。換句話說,你可以將所有麥克風或樂器都連接到混音器上,只需將不使用的通道靜音即可。
但如果同時錄制多個音源,混音器就不太理想了。所有進入混音器的音源都會被合并,并在電腦上形成一個立體聲音軌。你很難獲得專業的效果,因為你無法回過頭來編輯每個麥克風或樂器。
混音器價格便宜。Pyle 的六通道混音器經常以低于 100 美元的價格出售,Yamaha 的 12 通道混音器也在 400 美元左右。請務必查看 音頻應用網,因為二手市場上有很多調音臺。如果你只需要樂器輸入,可以看看 Franklin SS-6 可切換 DI 盒,因為它比調音臺小巧得多,而且可以解決信號噪音或接地回路問題。
需要注意的是,有些混音器(如 TASCAM Model 12)既可以作為獨立混音器使用,也可以作為多通道音頻接口使用。具有這種功能的調音臺可以取代音頻接口,或在需要額外通道時充當集合設備。另外,如果你想知道,一些高端調音臺確實包含多通道 ADAT 輸出,但它們比獨立的 ADAT 前置放大器昂貴數倍。
如何為音頻接口添加更多輸入端子
https://www.audioapp.cn/bbs/thread-223372-1-1.html
(出處: 音頻應用)