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Android音频学习(二十二)——音频接口

news 2025/10/15 8:06:51

1.I2S接口

I2S全称是Inter-IC Sound，主要用于数字音频设备之间的数据传输，比如在集成电路内部传输音频数据。它是同步串行接口，应该有时钟信号、数据信号和左右声道选择信号。I2S通常用于连接音频编解码器（CODEC）、数字信号处理器（DSP）和微控制器等。可能需要详细说明它的信号线组成、传输格式以及常见应用。

1.1用途

I2S 是专为数字音频设备设计的 同步串行通信协议，主要用于集成电路（如微控制器、DSP、CODEC）之间的 板级短距离音频传输。

1.2信号线

3 根核心信号线：

(1)SCK（Serial Clock）：位时钟，频率由主设备生成（如 64×采样率）。

(2)WS（Word Select）：声道选择（左声道低电平，右声道高电平）。

(3)SD（Serial Data）：音频数据流，最高有效位（MSB）优先。

可选信号：

MCLK（Master Clock）：主时钟，通常为采样率的 256 或 512 倍，用于同步高频操作。

1.3数据格式

未压缩 PCM 数据，支持 16/24/32 位深度 和 单声道/立体声。
传输模式：

(1)标准模式：左右声道交替传输

(2)时分复用(TDM)支持多声道（需扩展 WS 逻辑）。

1.4应用场景

手机、平板等便携设备的音频编解码器与处理芯片连接。
数字音频处理器（DAC/ADC）与主控芯片的通信。

1.5优缺点

优点：

(1)低延迟，硬件实现简单。

(2)抗干扰能力强，适合板级短距离传输。

缺点：

(1)传输距离短（通常 <30cm）。

(2)不支持多声道扩展（需 TDM 模式）。

2.PCM(Pulse Code Modulation)

2.1定义与用途

PCM 既指 模拟信号数字化的编码方式（脉冲编码调制），也指一种 数字音频接口标准，广泛用于多通道、高保真音频传输。

2.2接口类型

硬件接口：

同步串行接口，类似 I2S，但支持更多声道（通过时分复用）。
常见信号线：
- DATA：多声道复用数据流。
- FSYNC（Frame Sync）：帧同步信号（定义数据块边界）。
- BCLK（Bit Clock）：位时钟。

2.3数据格式

未压缩 PCM 数据，支持 16/24/32 位深度 和 多通道传输（如 8 通道 TDM）。
帧结构：

(1)每帧包含多个时隙（Slot），每个时隙对应一个声道。

(2)例如：8 通道 PCM 帧包含 8 个时隙。

2.4应用场景

专业音频设备（如调音台、多声道录音系统）。
电话系统（如 T1/E1 线路的语音传输）。
车载音频系统（多声道环绕声）。

2.5数据格式

优点

支持高通道数，灵活适应复杂音频需求。
低延迟，适合实时音频处理。

缺点

布线复杂（多信号线）。
传输距离有限（通常 <1m）。

3.S/PDIF

3.1定义与用途

S/PDIF 全称为Sony/Philips Digital Interface Format是面向消费电子设备的 数字音频传输协议，支持长距离传输，常用于连接 CD/DVD 播放器、功放和家庭影院系统。

3.2物理接口类型

同轴电缆（Coaxial）：使用 RCA 接头，传输距离可达 10 米。
光纤（TOSLINK）：抗电磁干扰，传输距离更长（可达 30 米）

3.3数据格式

压缩或未压缩音频：
- 未压缩：PCM 立体声（最高 24-bit/192kHz）。
- 压缩：Dolby Digital、DTS 等多声道编码数据。
帧结构：
- 双相位标记编码（BMC），嵌入时钟信号。
- 包含子码信息（如版权状态、声道标识）。

3.4应用场景

家庭影院系统（如连接蓝光播放器与 AV 功放）。
高端 Hi-Fi 设备（如数字转盘与 DAC 连接）。

3.5优缺点

优点

支持长距离传输和抗干扰（光纤）。
兼容多声道压缩格式（如 Dolby Atmos）。

缺点

延迟较高（因数据封装和编解码）。
仅支持单向传输（需独立收发接口）。

4.对比总结

特性	I2S	PCM	S/PDIF
传输距离	短（<30cm）	短（<1m）	长（同轴10m，光纤30m）
数据格式	未压缩 PCM	未压缩 PCM（多通道）	压缩/未压缩（PCM、Dolby）
声道支持	立体声（TDM 扩展多通道）	多通道（如 8 声道 TDM）	立体声或多声道（压缩格式）
典型应用	板级芯片间通信	专业音频、通信系统	消费电子（家庭影院、Hi-Fi）
物理接口	PCB 板级走线	板级或短距电缆	同轴 RCA 或光纤 TOSLINK
抗干扰能力	中等（依赖 PCB 设计）	中等	高（光纤最佳）
延迟	极低	低	较高