（转隔壁HIFI版）关于数字同轴与光纤的探讨！！！

GT911

一直以为同轴与光纤连接差别不大，甚至无差别，但是看了这篇文章，很恍然，可能是俺少见多怪，不过确实改变一些观点，至少短距离连接，我想还是同轴稳定些，不知大家的观点如何？？？
SPDIF严格的写法是S/PDIF，是“SONY/PHILIPS Digital Interface Format”的缩写，它是由SONY与PHILIPS公司在上世纪80年代制订的一种数字音频信号传输标准，可以传输LPCM流和Dolby Digital、DTS这类数字音频信号。其标准的输出电平是0.5Vpp（发送器负载75Ω），输入和输出阻抗为75Ω（0.7-3MHz频宽）。常用的SPDIF接口有光纤、RCA和BNC。我们常见的同轴线接口是RCA插头作同轴输出，但是用RCA作同轴输出是个错误的做法，正确的做法是用BNC作同轴输出。因为BNC头的阻抗是75Ω，刚好适合S/PDIF的格式标准，但由于历史的原因，在一般的家用机上大多用的是RCA作同轴输出。SPDIF最初应用于CD、数字TAPE播放器上的数字音频传送接口，后来逐渐应用到其它各类家用电子消费产品上。通过SPDIF接口传输数字声音信号已经成为了新一代家用电子消费产品上。通过SPDIF接口传输数字声音信号已经成为了新一代家用数字音响电器普遍拥有的特点。

     SPDIF使用双相标记编码（Bi-phase Mark Coding;BMC）法，属调相（Phase-Modulation）式传输的一种，逻辑0以跨越一次准位0来表示，逻辑1以跨越两次准位0来表示。SPDIF仅用一条线路就可进行数字音源传输，同时传递音源信息与时钟信息。但因为它实行Bi-phase Mark双向标记的编码传输，由于传递距离的远近与噪声干扰等，送抵接收端并将数据与时钟恢复还原时，因时序的偏误以至相位振幅的取样偏差，容易造成时钟信号的微失真，此微失真也称之为Jitter（抖跳、时基误差）。这时已有偏差的数据和时钟再进行DAC转换，转换成模拟音频信号，虽然音频信号不致完全走样，但确实已非忠实呈现。为了解决这样的问题，高品质外置DAC的解决方式是在SPDIF接收端设置数据缓冲存储器（Buffer），待整体接收后再重新以接收端产生的精确时钟来处理数据，称为：Re-Clock（时基重整）。

     就传输介质而言，SPDIF从传输介质上来分为光纤和同轴两种，属不平衡传输方式。其实它们传输的信号是相同的，只不过是传输载体不同，接口和连接线外观也有差异。

     一种是光纤（Optical Digital Output）SPDIF输出，一般简称为光纤，也叫Toslink。它是在机器内部把SPDIF数字信号光纤发射模块转变为光信号，并通过光纤线送到外部数字设备的光信号输入口，后者再把光信号转变成电的信号去作进一步的处理。Toslink是日本东芝（TOSHIBA）公司较早开发并设定的技术标准，它是以Toshiba link命名的，在器材的后面背板光纤输出口旁边印有“OPTICAL”作标识，现在几乎所有的数字影音设备都具备这种格式的接口。
     另一种是同轴电缆（Coaxial Digital Output）SPDIF输出，常称为同轴输出。在器材的背板上的同轴座边印有“coaxial”作标识。同轴是最早的数字传输规格，标准阻抗为75Ω，输出电压峰-峰值0.5V。不过早期BNC头不普及，所以厂商以单端的RCA头代替。

    两种常见的家用SPDIF光纤、同轴输出接口连接器。

    光纤的完整名称叫做光导纤维，英文名是OPTIC FIBER，也有叫OPTICAL FIBFER的。光纤是以光脉冲的形式来传输信号，它是用纯石英玻璃或有机透明材料以特别的工艺拉成细丝，作为光的传输介质。它由纤维芯、包层和保护套组成。从理论上来说，光纤用来传输数字脉冲信号是最好的，它的信号衰减小、不受电磁波干扰，同时光纤不会辐射电磁波，一般说来传输频宽也较宽。是一个极好的数据传输的媒介。但是由于它需要光纤发射和接收端口，问题往往就是出在这里，光纤发射口和接收口的光电转换需要用光电二极管（或其它光电转换器件），由于光纤端面与光电二极管不可能做到非常紧密的对接（或称吻合、耦合），就存在光在媒介界面的反射和散逸，从而产生数字抖动（Jitter）类的失真，又因它有两个端口（发射口和接收口），所以这种失真还会是叠加的。再加上在光电转换过程中存在着光电二极管的非线性及响应等方面的失真，同时光纤本身的外径、同心圆的不均匀度、端面加工方式（有球型抛光与平面抛光二种方式，以前者为佳），都会对光脉冲信号传输产生影响。所以它在几种数字音频SPDIF传送线缆中性能是最差的。但是，光纤连接可以实现发送设备与接收设备间的电气隔离，阻止噪音通过地线传输，有利于降低设备间的电磁干扰。目前Toslink光纤被大量应用在普通的中低档CD、LD、MD、DVD机及组合音响上，甚至在某此笔记本型电脑也有。我们熟悉的XSAT410机背面的SPDIF也是这种。Toslink使用的光纤线，其接头分两种类型，一般家用的设备都是用标准的接头，标准光纤线及光纤线端头。而便携式的器材如便携式CD、MD、笔记本型电脑等的Toslink，则是用与3.5㎜耳机接头差不多大小的迷你光纤接头（Mini-Toslink）。由于光纤有上述的种种缺陷，因此使用这类光纤接口传输SPDIF，音质虽然较为透明，但数码味较浓，缺乏生气，听感显得缺乏一点韵味。
     光纤接头的形状具有插入的方向性，请注意光纤接头上卡榫和两侧切角必须与器材上的光纤插座方向吻合，方可插上，否则，接头有可能被卡在插座里难以拔出。如强行把接头拔出，将导致插头损坏而影响讯号传导的质量。

     同轴电缆是欧洲家电最喜欢用的，这可以从欧洲厂商生产的家用机上看的出来，凡是有数字输出的都有同轴输出。从技术指标看，数字同轴传输的时基误差非常小，比光纤的数字抖动小一个数量级。因此这一传输方式对音质有较好的表现。但是使用时请注意传输线材的阻抗匹配，数字同轴接口采用阻抗为75Ω的同轴电缆为传输媒介，其优点是阻抗恒定，传输频带较宽。使用75Ω特性阻抗的同轴电缆，可保证阻抗恒定，确保信号传输正确。优质的同轴电缆传输频宽可达几百兆赫，也就是说在传输的线材搭配上，应该是以适用于传输高频率数字讯号的75欧姆同轴线材作为标准，也就是一般常说的“数字线”。

     数字同轴线可用我们常用的卫星天线的高频馈线，两端装上RCA或BNC头自制。

如果作用普通的AV RCA连接线代替专用的数字同轴线，作为SPDIF同轴传输线，当然也能工作，但是由于普通的AV RCA连接线的特征阻抗并不均匀，传输带宽不足，会使得听感稍微显的干涩。
数字接口介绍

音响器材所用的数字接口包括：数字同轴接口SPDIF、光纤接口TOSHIBA Link、及AES/EBU接口格式，AES/EBU一般采用平衡方式进行连接，以下我对这几种接口优缺点进行介绍。

（一）     光纤接口
优点：光纤连接可以实现电气隔离，阻止数字噪音通过地线传输，有利于提高DAC的信噪比，因此这类光纤接口音质虽然较为透明。
缺点：由于光纤连接的信号要经过发射器和接收器的两次转换，会产生严重影响音质的时基抖动误差（Jitter），产生的时基抖动误差大概是同轴连接的20倍，这就是为什么采用光纤接口数码味较浓，缺乏生气，显得缺乏韵味的原因，所以一般情况下不会选择光纤接口作为传输。
（二）     同轴接口
优点：阻抗恒定，传输频带较宽，优质的同轴电缆频宽可达几百兆赫。基抖动误差（Jitter）小，同轴传输的时基误差在这三种接口中是最小的。
缺点：因为其峰值电压只有0.5V，所以传送距离较短，，即使连接线使用高质量75欧姆同轴电缆，传输距离也不会超过10米。
（三）     平衡接口
优点：具有可靠性能强的，传送距离较远。
缺点：工作频带较窄，时基抖动误差（Jitter）大约为同轴线的10倍左右。


数字接口的选择

如果是短距离传输，最好的选择本来应该是同轴接口了，因为它的时基抖动误差最小。同轴数字传输线标准接头采用仪器上常见的BNC头，其阻抗是75Ω，与75Ω的同轴电缆配合，可保证阻抗恒定，确保信号传输正确。但是，目前市面上许多数字影音设备都使用RCA的数字接头来代替BNC线，这种做法对于正确还原是极其不利的。因为RCA头接口一般是用来传输频带较窄的音频信号，对数兆赫的数字信号则难以应付；何况本身没有稳定的阻抗特性，随着使用情况的不同其阻抗亦有所不同，对声音的影响就可想而知了。
所以如果转盘和解码器上面都采用BNC接口方式的话建议用同轴线进行传输，要不就要优先考虑平衡接口了，光纤一般是最后一个考虑的。


同轴接口和平衡接口使用的注意事项

（一）     同轴线（非平衡数码线）
音响器材所用的同轴线要求的阻抗特征一般是75欧，不能用一般的信号线代替的，阻抗不匹配会严重的影响音质。
还有同轴线的阻抗特征不是静态的阻抗，只有用专业设备才能测量到，所以如果你用万用表测量的时候显示肯定是0。它的阻抗特征公式如下：

Ｚ＝〔60/√εr〕×Ln( D/d )

εr：介质材料的介电常数
D：同轴线的外径
d：铜芯内径


（二）     平衡数码线
平衡数码线的特征阻抗为110欧，同样的要严格要求它的阻抗，普通的平衡信号线是不能拿来替代的，不匹配的阻抗会影响音质，平衡数码线的阻抗特征公式：

Ｚ＝〔120/√εr〕×Ln( D/d )

εr：介质材料的介电常数
D：线的外径
d：铜芯内径

介绍几种常见音频信号的类型及其传输阻抗

1. 非平衡模拟音频(UnBalance Audio)
  - 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆
  - 传输阻抗：高低阻
  - 常用接头：直型(TRS)接头、莲花(RCA)接头
  - 接线标准：插针=同轴信号线，外壳公共地＝屏蔽网线(下图所示)


2 平衡式模拟音频(Analog Balance Audio)
  - 传输介质：带屏蔽的双绞电缆
  - 传输阻抗：600Ω或高低阻
  - 常用接头：直型(TRS)接头、卡龙(XLR)接头
  - 接线标准：直插：插针=信号+，中环=信号－，外壳公共地＝屏蔽网线卡龙：2脚=信号+，3脚=信号－，1脚公共地=屏蔽网线

3. 非平衡数字音频(Digital Unbalance Audio)
  - 传输介质：单根带屏蔽的同轴电缆或光纤
  - 传输阻抗：75Ω
  - 常用接头：BNC接头
  - 接线标准：插针=同轴信号线，外壳数字地＝屏蔽网线

4. 平衡式数字音频(Digital Balance Audio)
  - 传输介质：带屏蔽的双绞电缆
  - 传输阻抗：110Ω
  - 常用接头：卡龙(XLR)接头

amingdvd2002

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现在时探讨HDMI的时代了！！光纤同轴落伍啦

GT911

没错，对AV而言是有点……但对HIFI而言依然没有降温。。。
这段时间听音乐越来越多，总是偏离HIFI貌似有点跑偏了[s:98] [s:8]

pkwangjian

还是老的东西斤的起推敲！

已借草名

这个要顶，自己做同轴线去了！

黄豆芽

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但是目前市场的同轴都是使用RCA的头没有使用BNC头啊？？？

渊源

[s:97]

中尉

黄豆芽 发表于 2009-4-29 08:43
但是目前市场的同轴都是使用RCA的头没有使用BNC头啊？？？

虽然是几年前的问题，还是说一下：也有一些CD机和解码器上的同轴接口是BNC，不过确实不多。

lihui0532

GT911 发表于 2009-4-27 00:15
没错，对AV而言是有点……但对HIFI而言依然没有降温。。。
这段时间听音乐越来越多，总是偏离HIFI貌似有点 ...

[s:20][s:20][s:20]

lqh

好文。就是缺图片

春晓828

顶一下

xiaoyueliyou

[s:97]:victory:

XUXINGMING

作者辛苦，文章有益。

shb998

高质量同轴的声音明显比光纤要好，主要体现在声音的密度润泽与信息丰富上，光线的声音高频亮低频硬，声音干！实际上同轴接口的声音相比平衡接口在声音耐听的程度上都有一定的优势！

AV993

数字信号频率多固定44KHZ。阻抗不会变。即然同轴会抖，HDM1更抖了。H线有阻抗。抖动之说吗。H线芯可差多了。