别再小白了!史上最全音频接口大科普

你应该知道的常见音频接口

我们在使用电子产品,尤其是数码音频产品的时候,往往面对的第一件事情就是连线,除了电源线大家都比较熟悉之外,剩下一堆密集的各种音频接口,有的人可能就不知道该怎么接线了。这些接口不光功能不同,更让人头疼的是有的虽然功能不同,但外观却一样,这就给很多初级用户造成了很大的困扰。

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笔者一直强调使用数码产品之前一定要养成看说明书的习惯,只有将说明书看懂,才能在实际操作中将机器的功能了然于胸,也避免了因误操作而对机器造成的不必要的损坏。不过现在很多人都不愿意去花时间看说明书,因此面对诸如分辨音频接口这样的事情的时候会产生困惑。其实如果经常接触这些器材的话,你会慢慢熟悉那些看起来非常复杂的音频接口,通常在接口的旁边都会有相应的英文标注,如果遇到一款比较陌生的器材而且带有一些新的功能,那就需要仔细阅读说明书来进行识别和操作了。

本次我们为大家介绍一些常见的音频接口。这里需要说明的是,我们所讨论的接口其实包括对“接口”(interface)和“连接器”(connector)这两个方面的讨论,“连接器”我们通常也称之为“接头”或“插头”。 “接口”定义了电子设备之间连接的物理特性,包括传输的信号频率、强度,以及相应连线的类型、数量,还包括插头、插座的结构设计;而“连接器”则是在物理上实现设备之间连接的装置。

模拟音频接口之TRS接口

说到TRS接口,一般人初听可能不知道它是什么,不过只要把实物放在面前,大家就都知道它是什么了。其实日常生活中我们见得最多的就是TRS接口,它的接头外观是圆柱体形状,通常有三种尺寸1/4"(6.3mm)、1/8"(3.5mm)、3/32"(2.5mm),我们最常见的是3.5mm尺寸的接头。

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不同尺寸的TRS接头
2.5mm的TRS接头以前在手机耳机上比较流行,但现在已经不多见了,耳机接口基本被3.5mm接口一统江湖。而6.3mm的接头在很多专业设备和高档耳机上比较常见,但现在有不少高档耳机也逐渐开始改用3.5mm接头。TRS的含义是Tip(signal)、Ring(signal)、Sleeve(ground),分别代表了这种接头的3个触点,我们看到的就是被两段绝缘材料隔离开的三段金属柱。因此,3.5mm接头和6.3mm接头也被人称为“小三芯”和“大三芯”。

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“大三芯”的构造
TRS接口就是一个圆孔,其内部与接头对应,也有三个触点,彼此之间也被绝缘材料隔开。有的人说不还有四芯的插头吗?没错,我们在耳机或随身听上见到的四芯插头,多出来的那一芯是用来传送语音信号或控制信号。此外,还有一种用于耳机的四芯3.5mm插头则是用来传输平衡信号的。6.3mm的“大三芯”插头可用来传输平衡信号或非平衡立体声信号,也就是说它可以和我们后面要讲的XLR平衡接口一样,能够传输平衡信号,但因制作这样的平衡线成本比较高,所以一般只用在高档专业音频设备上。

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二芯6.3mm TRS电吉他线
当然,既然能加芯,那也可以减芯。二芯的TRS接头可以用来传送非平衡的单声道音频信号,比如电吉他用的线就是二芯的TRS线。所以,单从TRS接口外观来看,我们不会知道它是否支持平衡传输;单从芯数来看,我们也不能确定四芯及以上的TRS接头是否支持平衡传输,具体情况需要看设备。

模拟音频接口之RCA接口

RCA接口在我们日常生活中也非常常见,音箱、电视、功放、DVD机等设备上基本都有。它得名于美国无线电公司的英文缩写(Radio Corporation of America),上世纪40年代的时候,该公司将这种接口引入市场,用它来连接留声机和扬声器,也因此,它在欧州又称为PHONO接口。我们对它更熟悉的接头称呼则是“莲花头”。

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RCA接口在我们日常生活中非常常见

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被称为“莲花头”的RCA接头
RCA接口采用同轴传输信号的方式,中轴用来传输信号,外沿一圈的接触层用来接地。每一根RCA线缆负责传输一个声道的音频信号,因此,可以根据对声道的实际需要,使用与之数量相匹配的RCA线缆。比如要组双声道立体声就需要两根RCA线缆。

模拟音频接口之XLR接口

XLR接口又被称为“卡农口”,这是因为James H. Cannon创立的Cannon Electric公司是它最初的生产商。它们最早的产品是“cannon X”系列,后来改进产品增加了一个锁定装置(Latch),于是在“X”后面增加了一个“L”;再后来又围绕着接头的金属触点增加了橡胶封口(Rubber compound),于是又在“L”后面增加了一个“R”。人们就把三个大写字母组合在一起,称这种接头为“XLR connector”。

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比较常见的三芯XLR接口

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有的耳放上面会提供四芯平衡XLR耳机接口
我们通常见到的XLR插头是3脚的,当然也有2脚、4脚、5脚、6脚的,比如在一些高档耳机线上,我们也会看到四芯XLR平衡接头。XLR接口与“大三芯”TRS接口一样,可以用来传输音频平衡信号。这里我们简单说一下平衡信号与非平衡信号。声波转换成电信号后,如果直接传送就是非平衡信号,如果把原始信号反相180度,然后同时传送原始信号和反相信号,这就是平衡信号。平衡传输就是利用相位抵消原理,将音频信号传输过程中受到的其他干扰降至最低。 当然,XLR接口也跟“大三芯”TRS接口一样,可以传输非平衡信号,因此光从接口看,我们是看不出来它到底传输的是哪种信号。

数字音频接口之AES/EBU接口

数字音频接口方面,我们其实讲的更多的是传输协议或标准。在接口的物理外观上看,你很难看出它是哪类型的接口。我们首先说一下AES/EBU。

AES/EBU是Audio Engineering Society/European Broadcast Union(音频工程师协会/欧洲广播联盟)的缩写,是现在较为流行的专业数字音频标准。它是基于单根绞合线对来传输数字音频数据的串行位传输协议。无须均衡即可在长达100米的距离上传输数据,如果均衡,可以传输更远距离。

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最常见的采用三芯XLR接口的AES/EBU物理接口
AES/EBU提供两个信道的音频数据(最高24比特量化),信道是自动计时和自同步的。它也提供了传输控制的方法和状态信息的表示(channel status bit)和一些误码的检测能力。它的时钟信息是由传输端控制,来自AES/EBU的位流。它的三个标准采样率是32kHz、44.1kHz、48kHz,当然许多接口能够工作在其它不同的采样率上。

AES/EBU的物理接口有多种,最常见的就是三芯XLR接口,用来进行平衡或差分连接;此外还有后面要讲的使用RCA插头的音频同轴接口,用来进行单端非平衡连接;以及使用光纤连接器,进行光学连接。

数字音频接口之S/PDIF接口

S/PDIF是Sony/Philips Digital Interconnect Format的缩写,它是索尼与飞利浦公司合作开发的一种民用数字音频接口协议。由于被广泛采用,它成为事实上的民用数字音频格式标准。S/PDIF和AES/EBU有略微不同的结构。音频信息在数据流中占有相同位置,使得两种格式在原理上是兼容的。在某些情况下AES/EBU的专业设备和S/PDIF的用户设备可以直接连接,但是并不推荐这种做法,因为在电气技术规范和信道状态位中存在非常重要的差别,当混用协议时可能产生无法预知的后果。

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采用RCA同轴和光纤接口的S/PDIF接口
S/PDIF接口一般有三种,一种是RCA同轴接口,另一种是BNC同轴接口,还有一种是TOSLINK光纤接口。在国际标准中,S/PDIF需要BNC接口75欧姆电缆传输,然而很多厂商由于各种原因,频频使用RCA接口甚至使用3.5mm的小型立体声接口进行S/PDIF传输,久而久之,RCA和3.5mm接口就成为了一个“民间标准”。后面我们会具体讲到同轴接口和光纤接口。

数字音频接口之同轴接口

同轴接口分为两种,一种是RCA同轴接口,另一种是BNC同轴接口。前者的外观跟模拟RCA接口没有任何区别,而后者则与我们在电视机上常见的信号接口有点类似,而且加了锁紧设计。同轴线缆接头有两个同心导体,导体和屏蔽层共用同一轴心,线的阻抗是75欧姆。

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BNC同轴接口的同轴线
同轴传输阻抗恒定,传输带宽高,因此能够保证音频的质量。不过虽然RCA同轴接口的外观与RCA模拟接口相同,但线最好不要混用,由于RCA同轴线是固定75欧姆阻抗,因此混用线会造成声音传输的不稳定,使音质下降。

数字音频接口之光纤接口

光纤接口的英文名字为TOSLINK,来源于东芝(TOSHIBA)制定的技术标准,器材上一般标为“Optical”。它的物理接口分为两种类型,一种是标准方头,另一种是在便携设备上常见的外观与3.5mm TRS接头类似的圆头。由于它是以光脉冲的形式来传输数字信号,因此单从技术角度来说,它是传输速度最快的。

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方头和圆头的光纤接头
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。然而由于它需要光线发射口和接收口,而这两个口的光电转换需要用光电二极管,光纤和光电二极管之间不可能有紧密接触,从而会产生数字抖动类的失真,而且这个失真是叠加的。再加上在光电转换过程中的失真,它在数字抖动方面比同轴差了很多。也因此,现在光纤接口也开始逐渐淡出人们的视野。

写在最后:

本次我们为大家介绍了一些比较常见的音频接口类型,实际上随着科技的不断进步,不断有新的音频标准和协议制定出来,比如I2S、CobraNet、EtherSound、Dante、AVB等等,但这些很多都是厂家的协议标准,在物理接口的实现方面也五花八门不能统一,有用HDMI接口的,有用同轴接口的,有用RJ45接口的等等。篇幅所限,就不对它们作进一步介绍了。

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  1. 若晴-Lric 5
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    TRS接口,这样说的就明白多啦,姿势涨了许多

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  2. 街角.遗忘 5
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    长知识了

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  3. >3<知足$_$ 5
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    这个就容易多了 谢谢分享

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