シリアル

S/PDIF（ソニー/フィリップスデジタルインターフェース）^[1]^{[2]は、比較的短い距離でオーディオを出力するために民生用オーディオ機器で使用される}デジタルオーディオインターフェースの一種です。信号は、RCAまたはBNCコネクタを使用した同軸ケーブル、またはTOSLINKコネクタを使用した光ファイバーケーブルを介して送信されます。S/PDIFは、ホームシアターやその他のデジタル高忠実度システムのコンポーネントを相互接続します。

S/PDIFはAES3相互接続規格に基づいています。^{[3] S/PDIFは2チャンネルの非圧縮}PCMオーディオまたは圧縮 5.1サラウンドサウンドを伝送できますが、より広い帯域幅を必要とするロスレスサラウンド形式をサポートすることはできません。^[4]

S/PDIF は、光ケーブルまたは電気ケーブルを介してデジタルオーディオ信号を伝送するためのデータリンク層プロトコルであり、物理層仕様のセットでもあります。名前は Sony/Philips Digital Interconnect Format の略ですが、Sony/Philips Digital Interface としても知られています。S/PDIF の主な設計者はSonyとPhilipsでした。S/PDIF はIEC 60958で IEC 60958 タイプ II (1998 年以前は IEC 958) として標準化されています。^[5]

アプリケーション

一般的な用途としては、CD プレーヤーから増幅受信機に 2 つのチャンネルの非圧縮デジタルオーディオを伝送することです。

S/PDIF インターフェイスは、IEC 61937規格で定義されているサラウンドサウンド用の圧縮デジタルオーディオを伝送するためにも使用されます。このモードは、Blu-ray、DVD プレーヤー、またはコンピューターの出力を、光または同軸経由で、ドルビーデジタルまたはDTS デジタルサラウンドデコードをサポートするホームシアターアンプレシーバーに接続するために使用されます。

ハードウェア仕様

S/PDIFは、プロオーディオ分野でプロオーディオ機器を相互接続するために使用される主要規格であるAES3と同時に開発されました。これは、さまざまな関係者が、2つのインターフェース間に少なくとも十分な類似性を持たせて、インターフェースICに同じ、または非常に類似した設計を使用できるようにしたいという要望から生まれました。^{[6] S/PDIFは}プロトコルレベルではほぼ同じですが、^[a]同軸ケーブル（ RCAコネクタ付き）または光ファイバー（TOSLINK、つまりJIS F05またはEIAJ光）のいずれかを使用します。どちらもAES3で使用されるXLR接続よりも安価です。RCAコネクタは通常、コンポジットビデオなどの他のRCAコネクタの用途と区別するためにオレンジ色に色分けされています。S/PDIFは75Ω同軸ケーブルを使用し、AES3は110Ω バランスツイストペアを使用します。

消費者向けTOSLINK接続を介して送信される信号は、同軸コネクタを介して送信される信号と内容が同一です。光は電気的絶縁を提供し、システムのグランドループの問題に対処するのに役立ちます。電気接続はより堅牢で、より長い接続をサポートします。^[7]

プロトコル仕様

S/PDIF は、さまざまな形式でデジタル信号を送信するために使用されます。最も一般的な形式は、48 kHzサンプルレート形式 (デジタルオーディオテープで使用) と 44.1 kHz 形式 ( CD オーディオで使用) です。両方のサンプルレート、および必要なその他のサンプルレートをサポートするために、この形式ではビットレートは定義されていません。代わりに、データは、ビットごとに 1 つまたは 2 つの遷移を持つバイフェーズマークコードを使用して送信され、信号自体から元のワードクロックを抽出できます。

S/PDIF プロトコルは、チャネルステータスビットのみがAES3と異なります。高レベルのビューについては、AES3 § プロトコルを参照してください。両方のプロトコルは、192 個のサンプルをオーディオブロックにグループ化し、サンプルごとに 1 つのチャネルステータスビットを送信して、オーディオブロックごとにチャネルごとに 1 つの 192 ビットチャネルステータスワードを提供します。S/PDIF の場合、192 ビットステータスワードは 2 つのチャネル間で同一であり、それぞれ 16 ビットの 12ワードに分割され、最初の 16 ビットは制御コードです。

^ (ほとんどのカテゴリコードの場合) は、コピー制限付きオーディオがオリジナル (1 回コピー可能) かコピー (再度録音できない) かを示します。L ビットは、ビット 2 が 0 (コピー制限付きオーディオ) の場合にのみ使用されます。L ビットの極性はカテゴリによって異なり、DVD-R および DVD-RW の場合は 1 で録音が許可されますが、CD-R、CD-RW、DVD の場合は 0 です。プレーン CD-DA (通常の録音不可能な CD) の場合、L ビットは定義されておらず、ビット 2 を 4 ～ 10 Hz の速度で交互に切り替えることで録音が防止されます。

データフレーミング

S/PDIF は、20 ビットのオーディオデータストリームとその他の関連情報を送信するために使用されます。S/PDIF は、4 つの追加ビットを使用して 24 ビットのサンプルを転送することもできますが、すべての機器がこれをサポートしているわけではなく、これらの追加ビットは無視される可能性があります。

サンプル精度が 20 ビット未満のソースを送信する場合、余分なビットはゼロに設定され、それに応じて 4:1～3 ビット (サンプル長) が設定されます。

IEC 61937 カプセル化

IEC 61937は、S/PDIFを介して圧縮されたマルチチャンネルデータを送信する方法を定義しています。^[10]

制御ワードビット 0:1 は、非線形 PCM データの存在を示すために設定されます。
サンプルレートは、必要なシンボル (データ) レートを維持するために設定されます。シンボルレートは通常、サンプルレートの 64 倍です。
データはブロックにパックされます。各データブロックには IEC 61937 プリアンブルが与えられ、2 つの 16 ビット同期ワードを含み、カプセル化されたデータの状態と ID (タイプ、有効性、ビットストリーム番号、長さ) を示します。タイミングの必要に応じて、完全なブロックサイズに一致するようにパディングが追加されます。

IEC 61937では、ドルビーAC-3 / E-AC-3、ドルビーTrueHD、MP3、AAC、ATRAC、DTS、WMA Proなど、さまざまなエンコードが利用可能です。^[11]^[12]

制限事項

受信機はデータレートを制御しないため、受信をソースクロックと同期させることでビットスリップを回避する必要があります。多くのS/PDIF実装では、最終信号をソースまたは相互接続の影響から完全に分離することができません。具体的には、受信を同期するために使用されるクロックリカバリのプロセスによってジッタが発生する可能性があります。^[13]^[14]^[15]DACに安定したクロックリファレンスがない場合、結果として得られるアナログ信号にノイズが導入されます。ただし、受信機はこの影響を制限するさまざまな戦略を実装できます。^[15]^[16]

参照

注記

^ コンシューマー S/PDIF はシリアルコピー管理システムをサポートしていますが、プロフェッショナルインターフェイスはサポートしていません。

参考文献

^ 「S/PDIF 情報」。Intel 2017 年 7 月 21 日。2018年4月3 日閲覧。
^ 「S/PDIF」。 2018年4月3日閲覧。
^ 「SoundSystem SixPack 5.1+ True 6 Channel + Digital In & out – Stuff Worth Knowing」(PDF) . TerraTec . 2001 年 7 月 5 日、p. 43 . 2011 年1 月 18 日閲覧。
^ マーク・ジョンソン、チャールズ・クロフォード、クリス・アームブラスト (2007)。『ハイ・デフィニション DVD ハンドブック: HD-DVD とブルーレイディスクの制作: HD-DVD とブルーレイディスクの制作』。McGraw Hill Professional。pp. 4–10。ISBN 9780071485852... S/PDIF などの接続では、非圧縮のサラウンドサウンドを配信するために必要な帯域幅がありません...
^ 「サウンドカード」。kioskea.net。Kioskeaネットワーク。2010年8 月 4 日閲覧。サウンドカードのコンポーネントは次のとおりです。[...] SPDIF デジタル出力 (Sony Philips Digital Interface、1998 年以降は S/PDIF、S-PDIF、IEC 958、IEC 60958 とも呼ばれる)。これは、両端に RCA コネクタが付いた同軸ケーブルを使用して、デジタルアンプにデジタル化されたオーディオデータを送信する出力ラインです。
^ Finger, Robert A. 1992「AES3-1992: 改訂版 2 チャンネルデジタルオーディオインターフェース」、J.AudioEng.Soc.、Vol.40、No. 3、1992 年 3 月、p108
^ 「SPDIF接続：混乱せずに接続しましょう」。2024年5月15日閲覧。
^ Dennis Bohn (2001). 「Interfacing AES3 & S/PDIF」(PDF) . Rane Corporation . p. 2 . 2011 年1 月 18 日閲覧。
^ Wayback Machineのデジタルオーディオチャンネルステータスビットの理解/分析(2019-02-28 アーカイブ)
^ Digitalton - Schnittstelle für nichtlinear-PCM-codierte Audio-Bitströme unter Verwendung von IEC 60958 - Teil 1: Allgemeines (IEC 61937-1:2007 + A1:2011);ドイツ法 EN 61937-1:2007 + A1:2011
^ 「FFmpeg: libavformat/spdif.h ファイルリファレンス」. ffmpeg.org .
^ 「IEC 61937 伝送の形式の表現 - Win32 アプリ」。learn.microsoft.com。2023年 5 月 15 日。
^ Giorgio Pozzoli. 「DIGITabilis: デジタルオーディオインターフェースの短期集中講座」tnt-audio.com。
^ Chris Dunn、Malcolm J. Hawksford。「AES/EBU/SPDIF デジタルオーディオインターフェイスには欠陥があるか?」AES コンベンション 93、論文 3360。
^ ab Tracy, Norman. 「ジッター、S/PDIF 規格、オーディオ DAC について」。2017 年 7 月 1 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
^ Lesso, Paul (2006). 「高性能 S/PDIF レシーバー」(PDF) 。オーディオエンジニアリング協会。2014年 6 月 4 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ) AES Convention 121、論文 6948 が必要です

外部リンク

Epanorama.net の S/PDIF
Wayback Machineの hardwarebook.net の S/PDIF (2022-09-11 アーカイブ)
チャネルデータビットの詳細
AES3とS/PDIFのインターフェース

[11] (ほとんどのカテゴリコードの場合) は、コピー制限付きオーディオがオリジナル (1 回コピー可能) かコピー (再度録音できない) かを示します。L ビットは、ビット 2 が 0 (コピー制限付きオーディオ) の場合にのみ使用されます。L ビットの極性はカテゴリによって異なり、DVD-R および DVD-RW の場合は 1 で録音が許可されますが、CD-R、CD-RW、DVD の場合は 0 です。プレーン CD-DA (通常の録音不可能な CD) の場合、L ビットは定義されておらず、ビット 2 を 4 ～ 10 Hz の速度で交互に切り替えることで録音が防止されます。

[7] コンシューマー S/PDIF はシリアルコピー管理システムをサポートしていますが、プロフェッショナルインターフェイスはサポートしていません。

[1] 「S/PDIF 情報」。Intel 2017 年 7 月 21 日。2018年4月3 日閲覧。

[2] 「S/PDIF」。 2018年4月3日閲覧。

[3] 「SoundSystem SixPack 5.1+ True 6 Channel + Digital In & out – Stuff Worth Knowing」(PDF) . TerraTec . 2001 年 7 月 5 日、p. 43 . 2011 年1 月 18 日閲覧。

[4] マーク・ジョンソン、チャールズ・クロフォード、クリス・アームブラスト (2007)。『ハイ・デフィニション DVD ハンドブック: HD-DVD とブルーレイディスクの制作: HD-DVD とブルーレイディスクの制作』。McGraw Hill Professional。pp. 4–10。ISBN 9780071485852... S/PDIF などの接続では、非圧縮のサラウンドサウンドを配信するために必要な帯域幅がありません...

[5] 「サウンドカード」。kioskea.net。Kioskeaネットワーク。2010年8 月 4 日閲覧。サウンドカードのコンポーネントは次のとおりです。[...] SPDIF デジタル出力 (Sony Philips Digital Interface、1998 年以降は S/PDIF、S-PDIF、IEC 958、IEC 60958 とも呼ばれる)。これは、両端に RCA コネクタが付いた同軸ケーブルを使用して、デジタルアンプにデジタル化されたオーディオデータを送信する出力ラインです。

[6] Finger, Robert A. 1992「AES3-1992: 改訂版 2 チャンネルデジタルオーディオインターフェース」、J.AudioEng.Soc.、Vol.40、No. 3、1992 年 3 月、p108

[8] 「SPDIF接続：混乱せずに接続しましょう」。2024年5月15日閲覧。

[9] Dennis Bohn (2001). 「Interfacing AES3 & S/PDIF」(PDF) . Rane Corporation . p. 2 . 2011 年1 月 18 日閲覧。

[10] Wayback Machineのデジタルオーディオチャンネルステータスビットの理解/分析(2019-02-28 アーカイブ)

[12] Digitalton - Schnittstelle für nichtlinear-PCM-codierte Audio-Bitströme unter Verwendung von IEC 60958 - Teil 1: Allgemeines (IEC 61937-1:2007 + A1:2011);ドイツ法 EN 61937-1:2007 + A1:2011

[13] 「FFmpeg: libavformat/spdif.h ファイルリファレンス」. ffmpeg.org .

[14] 「IEC 61937 伝送の形式の表現 - Win32 アプリ」。learn.microsoft.com。2023年 5 月 15 日。

[pozzoli-15] Giorgio Pozzoli. 「DIGITabilis: デジタルオーディオインターフェースの短期集中講座」tnt-audio.com。

[dunn_hawksford-16] Chris Dunn、Malcolm J. Hawksford。「AES/EBU/SPDIF デジタルオーディオインターフェイスには欠陥があるか?」AES コンベンション 93、論文 3360。

[tracy-17] Tracy, Norman. 「ジッター、S/PDIF 規格、オーディオ DAC について」。2017 年 7 月 1 日時点のオリジナルよりアーカイブ。

[Lesso-18] Lesso, Paul (2006). 「高性能 S/PDIF レシーバー」(PDF) 。オーディオエンジニアリング協会。2014年 6 月 4 日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ) AES Convention 121、論文 6948 が必要です