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E1立体声音频编解码器怎样工作:XLR接入、成帧与时钟恢复

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E1立体声音频编解码器怎样工作:XLR接入、成帧与时钟恢复

浏览次数: 飞畅科技原创 作者:飞畅科技技术团队

一套设备连接声音接口与E1电路

录音室或广播站的调音台输出是音频信号,而现有传输网可能只交付一条E1数字电路。两者不能用一根转接线直接互连:需要发送端把声音转换和组织成可传输的数据,接收端再恢复声音。E1立体声音频编解码器承担这两个过程,用于把节目源送到远端播出、监听或后续处理设备。

飞畅产品中心的FCA-E1A1-X,名称为E1转一路立体声音频卡侬头XLR编解码器,说明可在一路E1通道中传输一路双向立体声。这里的一路立体声包含左、右两路单声道;双向表示A向B发送的同时,B也能向A返送各自的声音。接口数量和方向应按订购版本确认,不能将一路理解成只有一个音频插头。

XLR平衡接入先分清左右与正负

左右声道承载不同的音频内容;平衡模拟线路则用一对信号导体表示同一个通道,接收电路读取两者的差值。三针XLR的两根信号线不是左声道与右声道,不能把立体声耳机的左右输出直接当作一根平衡线接入。应先确认音源输出和编解码器输入的接口定义,分别连接L、R,并按说明书处理屏蔽。

XLR只是连接器形式,模拟音频与AES/EBU数字音频都可能采用它,却传输不同的电信号。麦克风、线路输出和功放扬声器输出也有不同电平。本文示意中的音源图标仅表示声音来源,实际应经适用的前置或调音设备提供匹配输入;产品没有明确的幻象供电和话筒增益资料时,不能推定可直接接任意麦克风。

从连续电压到串行数据,再恢复声音

发送端先对模拟输入作必要的电平适配和滤波,再由模数转换器ADC按时刻读取电压,得到数字样本。左右通道样本经过设备规定的编码和成帧,形成送入E1接口的串行数据流。成帧可以理解为把数据按接收端认识的规则排好,使远端能辨认通道与内容;它不是将模拟声音原样接到E1线上。

接收端从输入码流恢复定时,按配套规则拆帧和解码,再通过数模转换器DAC及输出滤波恢复模拟声音。时钟恢复用于确定何时读取数据,不能修复发送前已发生的削波、底噪或失真。产品资料没有公开具体音频编码算法,不能擅自写成采用AAC、某种压缩格式或保证逐样本无损;两端型号与业务配置必须配套。

左右模拟音频经ADC编码成帧,通过E1电路送到接收端,再经时钟恢复拆帧和DAC输出
图1|通用原理示意。单向通用机制示意,音源须提供匹配输入;编码格式按具体设备确认,图中同轴仅为E1电路示例。

双向通信要把E1发送与接收接对

E1电接口有发送与接收方向。以75Ω非平衡同轴接口为教学例子,A端TX连接B端RX,B端TX连接A端RX,双向链路使用两条对应的同轴路径。各方向可承载自己的左右声道,并不要求两端播放同一个节目。接线时先认端口和方向,避免只接通一个方向便宣布双向业务正常。

120Ω平衡接口的收发线对及连接器定义需按交付设备说明书核对;采用类似网线的插头,也不表示可以接以太网交换机。75Ω与120Ω之间转换要使用适用的阻抗转换方案,不能只换插头。时钟来源和模式也要服从实际电路的同步安排,不能把所有设备都设为独立内部时钟后,仅凭指示灯判断长期稳定。

两端TX与对端RX相连,两条75欧姆同轴路径分别传送正向和反向立体声
图2|通用原理示意。每个方向包含左右声道。75Ω双同轴为教学接法,120Ω平衡接口按设备定义接线,示意不代表产品内部布局。

2M通道的容量不等于ADC位数

E1的标称线路速率为2.048Mbit/s。音频A/D位宽描述转换环节怎样表示样本,不直接说明E1中采用同样位宽与采样率传输。例如两路单声道若以48kHz、16bit未压缩传送,仅样本净码率就是48000乘16乘2,等于1.536Mbit/s;还需考虑设备的实际成帧和其它开销。这个算式是教学例子,不是FCA-E1A1-X的工作配置。

同样两路48kHz、24bit的未压缩样本已经达到2.304Mbit/s,超过一方向E1线路总速率,不能直接按该方式塞入。设备是否采用不同采样率、不同有效位宽或其它编码,需要具体技术资料支持。双向线路应分别计算每一方向的容量,不能拿两个方向的速率相加来证明某一个方向足够,也不能把24bit芯片标签解释成整机音质保证。

借助传输网延伸,而不是直接插光纤

FCA-E1A1-X资料说明可利用SDH、PDH或微波系统的2M通道实现点对点音源传输。这表示中间设备提供适用的E1电路,编解码器负责音频与E1之间的转换。传输网内部可以有光纤,但不能因此把这款E1设备说成具有通用光口,或把E1线直接插入普通光纤收发器。

交付电路应核对G.703电接口、线路编码、阻抗、定时及成帧相关约定,并验证所需业务数据可正确通过。G.703规定电接口并不保证两款音频编解码器采用相同音频映射。需要通过IP网络承载时,应另选合适的E1电路仿真方案并核对时钟与时延;一发多收则需适用的E1分配设备,不用同轴T形接头随意并联多个接收端。

按FCA-E1A1-X资料核对订购边界

产品说明明确写XLR平衡音频接口,但同页参数表的连接端子写RCA,且部分字段缺少完整测试条件。项目应以订购型号的接口图、说明书与厂家确认资料为准,核对模拟输入输出形式、通道数量、电平、采样与实际编码配置。文章采用可确认的产品定位与工作过程,不把存在冲突的表格字段直接作为交付保证。

如果节目源已经输出AES/EBU数字音频,可以比较产品中心独立列出的FCA-E1AES1;它与模拟XLR型号不能仅凭插头外形互换。供电选项、阻抗版本和配套两端也应写入订购清单。信噪比、带宽和失真要结合整机测试条件理解,输入口衰减与电平的单位不能混用,更不能把芯片理论指标移植成产品实测结论。

验收同时检查节目、方向和连续运行

先用匹配的音源和后级建立短电路测试,控制输入电平与监听音量,分别向左、右声道提供可辨认的不同内容,确认远端没有串换、缺声或削波。再反向发送另一组内容,验证两端输入输出方向。测试音质应记录输入电平、频率、输出负载与测量带宽;试听用于判断明显现象,不替代规定条件下的仪器测量。

接入正式E1传输电路后,观察失锁、告警、间歇断音及长时间运行是否异常,按维护安排验证断路和重新上电后的恢复。延迟要定义测量点并包含实际音频处理与中间承载,不能从E1速率直接算成固定产品延迟。交付记录应包含两端型号、接线图、时钟来源、编码约定与测试结果,使后续扩容和故障定位有可复用的依据。

资料说明:原理图经技术内容核对,用于解释通用机制,不是产品实物照片或实测记录。具体接口、模式与能力以所选型号、版本及现场验证为准。

核验资料: 飞畅FCA-E1A1-X产品资料 飞畅E1视音频编解码器分类 飞畅FCA-E1AES1数字音频型号 ITU-T G.703数字接口规范 ITU-T G.704数字帧结构规范

现场常见问题

三针XLR里两根信号线,可以分别接左声道和右声道吗?

平衡模拟XLR的一对信号导体通常共同表示一个通道,不是左右两个声道。先核对音源、输入输出及屏蔽定义,分别连接L和R;XLR外形也可能用于数字音频,不能凭插头认定电平或格式相同。

产品采用24bit转换芯片,就能通过一条E1原样送48kHz双声道吗?

不能这样推导,双声道48kHz、24bit未压缩样本率已超过单方向E1线路总速率,且尚未计开销。实际编码、采样和映射要有型号资料支持;转换位宽不等于在线传输配置,也不是整机音质保证。

E1音频型号名称写XLR而表格写RCA,采购该按哪一个?

应向供应方取得该订购版本的接口图和有效手册,明确模拟或数字、左右声道、电平、阻抗与配对关系。存在冲突时不能任选一项当保证;先用确认的匹配音源和短电路验证,再接正式承载。

继续阅读:E1怎样承载视音频:编码码率、成帧、时钟与对端匹配;PCM语音复用设备怎样工作:采样编码、E1时隙与电话接口;