ADAT ライトパイプ

ADATライトパイプ（正式にはADAT オプティカル インターフェイス）は、機器間でデジタル オーディオを転送するための標準規格です。もともとはAlesisによって開発されましたが、その後広く受け入れられるようになり、^[1]多くのサードパーティハードウェア メーカーが自社の機器にライトパイプ インターフェイスを搭載しています。このプロトコルは非常に普及したため、 ADATという用語は現在ではAlesis デジタル オーディオ テープ自体ではなく、転送規格を指すために使用されることが多くなりました。

ライトパイプは、 S/PDIFと同じ接続ハードウェアを使用します。つまり、データを伝送するための光ファイバーケーブル（名前の由来）で、両端にToslinkコネクタと光トランシーバーがあります。ただし、2つのプロトコルのデータストリームには互換性がありません。S/PDIFは主にステレオまたはマルチチャンネルのサラウンドサウンドオーディオの転送に使用されますが、ADAT光インターフェイスは48kHz、24ビットで最大8つのオーディオチャンネルをサポートします。ライトパイプデバイスはFireWire経由で正常にインターフェイスされています。^[2]

ライトパイプは、24 ビット解像度で 48,000サンプルの非圧縮デジタル オーディオを 8 チャンネル、または 96,000 サンプル/秒で 4 チャンネルを伝送できます。当初は ADAT 間のデジタル オーディオの転送に使用されていましたが、このプロトコルは将来の改善を念頭に置いて設計されました。すべてのライトパイプ信号は、オーディオの深度に関係なく 24 ビット解像度で送信されます。情報は最上位ビット内に含まれ、残りのビットはゼロの文字列のままです。たとえば、16 ビットの信号がライトパイプ経由で送信される場合、最初の 16 ビットにはオーディオ情報が含まれ、残りの 8 ビットは単にゼロで占められます。受信デバイスは、処理できない情報を無視します。たとえば、タイプ II ADAT からタイプ I (16 ビットでのみ動作) に送信される 20 ビットの信号は、16 の MSB より下のビットを無視します。^[3]

チャンネル数を減らすことで、より高いサンプルレートに対応できます。オリジナルの ADAT マシンはこれをサポートしていませんでしたが、Sonorus 社はビット分割技術を使用して Lightpipe 形式を変更しました。S/MUX (「サンプル多重化」の略) と呼ばれるこの接続では、1 本の光ケーブルで最大 96 kHz で 4 チャンネル、または最大 192 kHz で 2 チャンネルを使用できます。ADAT Lightpipe を実装しているほとんどのメーカーは、現在この S/MUX インターフェイス拡張をサポートしています。^[4]

ライトパイプを通してデータ信号を運ぶ光は、電子データ ストリームに変換され、Alesis で一般に「1-K チップ」と呼ばれる IC チップに送られます。そこからオーディオ データ フレームが処理 IC にルーティングされます。

ADAT ライトパイプと ADAT コントローラーを使用して、最大 4 台の ADAT を RJ コネクタと SMPTE タイムコード付きの CAT5 ケーブルで接続すると、4 台の 8 トラック ADAT を同期して、16 ビットまたは 20 ビットのオーディオ データの合計 32 の同時同期チャンネル トラックを実現できます。24 ビットは、2001 年初頭に HD24 ハード ディスク レコーダーで導入され、ライトパイプの機能も使用されました。^[5]

ライトパイプは「ホットプラグ可能」であるため、プラグを差し込んだり抜いたりする際にデバイスの電源をオフにする必要はありません (ただし、接続時に大きな信号スパイクが発生するため、受信機器をミュートすることをお勧めします)。光接続により、大規模な設置で問題となる可能性のあるグラウンド ループが回避され、デバイス間で有害な電気スパイクが転送されることはありません。

ライトパイプは Alesis ADAT で使用するために設計されており、非常に多用途ですが、いくつかの制限があります。単純なデジタル オーディオ転送の場合、受信デバイスはライトパイプの埋め込みクロック信号に同期して、1:1 デジタル コピーを実現できます。トランスポート コントロールの場合、デバイス間の追加の同期が必要です。(たとえば、2 台の ADAT マシンを同時に使用して 16 チャンネルのスループットを実現するには、より優れたトランスポート コントロールが必要です。そうしないと、2 台の ADAT マシンが同期して再生される可能性が非常に低くなります。)トランスポート情報の転送には、 9 ピン D コネクタが使用されます。Alesis ADAT HD24 は、 MIDI 対応デバイスとの同期用にMIDIタイム コードも提供します。

標準の TOSLINK トランシーバー モジュールの帯域幅制限内に 8 つのチャネルを収めるために、ビットストリームはS/PDIF のようなバイフェーズ マーク コーディングではありません。代わりに、 NRZIコーディングが使用され、0 ビットは遷移なし、1 ビットは遷移を示します。サンプルあたり 24 ビットの 8 つのオーディオ サンプルと 4 つのユーザー ビット (合計 196 ビット) が、4 つのデータ ビットのグループで送信され、その後に遷移を強制する 1 ビットが続きます。合計は 196×5/4 = 245 ビットです。10 個の連続した 0 ビットの後に 1 ビットが続くことで、フレーム同期が実現します。^[6]

1フレームは希望のサンプルレートで送信され、ビットレートは256×48kHz = 12.288Mbit/sとなります。これはS/PDIFで使用されるボーレート（3.072Mbit/s、バイフェーズコーディングにより6.144MBdに倍増）の2倍ですが、それでも一般的なTOTX147 [3]/TORX147 [4] TOSLINKトランシーバーの指定された15Mbaud容量の範囲内です。

ユーザーデータビット割り当て: ^[7]

• ユーザービット0はタイムコードトランスポート用に指定されています
• ユーザービット1はMIDIデータ転送用に指定されています
• ユーザービット2はS/Mux表示（96kHzサンプルレートモード）用に指定されています^{[8] [9]}
• ユーザービット3は予約されており、0に設定されている

ユーザービットの伝送速度はサンプリングレートに等しい（例：48,000ビット/秒）

デジタル オーディオ転送プロトコルは数多くあります。最も一般的に使用されているプロフェッショナル インターフェイスは、Audio Engineering SocietyとEuropean Broadcasting Unionによって開発されたAES3です。これは、バランスXLRケーブルを介して最大 24 ビット192 kHzの 2 チャンネルのデジタル オーディオを送信します。S /PDIF (Sony/Philips Digital Interface) は、このプロトコルの消費者向けバージョンで、RCA リードまたは光パイプ ケーブルと同じ光ケーブルを使用します。MADIは、48 kHz で 64 チャンネル、96 kHz で 32 チャンネル、192 kHz で 16 チャンネルのオーディオを伝送できます。

Audio over EthernetとAudio over IP は、標準のネットワーク テクノロジと機器を使用し、ネットワーク ソリューションとして、Lightpipe などのポイントツーポイント テクノロジに比べて柔軟性が高まります。