I2S(Inter—IC Sound)總線, 又稱集成電路內置音頻總線，是飛利浦公司為數字音頻設備之間的音頻數據傳輸而制定的一種總線標準。

I2S主要有三個信號

1、串行時鐘SCLK，也叫位始終（BCLK），對應數字音頻的每一位數據，SCLK都有一個脈沖。SCLK的頻率=2 * 采樣頻率 * 采樣位深。

2、幀時鐘LRCK（也稱WS），用于切換左右聲道的數據。LRCK為‘1’表示傳輸右聲道數據，為“0”則是左聲道。LRCK的頻率 = 采樣頻率

3、串行數據（SDATA），就是用二進制補碼表示的音頻數據，（MSB ---> LSB：數據由高位到低位依次傳輸）

4、有時為了使系統間能夠更好地同步，還需要另外傳輸一個信號MCLK，稱為主時鐘，也叫系統時鐘（Sys Clock），是采樣頻率的256倍或384倍。（但不是必要的）

聲音數字化理論

現實生活中的聲音是通過一定介質傳播的連續的波，它可以由周期和振幅兩個重要指標描述。正常人可以聽到的聲音頻率范圍為 20Hz~20KHz。現實存在的聲音是模擬量，這對聲音保存和長距離傳輸造成很大的困難，一般的做法是把模擬量轉成對應的數字量保存，在需要還原聲音的地方再把數字量的轉成模擬量輸出如下圖所示：

模擬量轉成數字量一般可以分為三個過程，分別為采樣、量化、編碼，如下圖所示。

用一個比源聲音頻率高的采樣信號去量化源聲音，記錄每個采樣點的值，最后如果把所有采樣點數值連接起來與源聲音曲線是互相吻合的，只是它不是連續的。在圖中，兩條藍色虛線距離就是采樣信號的周期，即對應一個采樣頻率(FS)，可以想象得到采樣頻率越高最后得到的結果就與源聲音越吻合，但此時采樣數據量越越大，一般使用44.1KHz采樣頻率即可得到高保真的聲音。每條藍色虛線長度決定著該時刻源聲音的量化值，該量化值有另外一個概念與之掛鉤，就是量化位數。量化位數表示每個采樣點用多少位表示數據范圍，常用有16bit、24bit或32bit，位數越高最后還原得到的音質越好，數據量也會越大。

聲音數字化三要素

采樣頻率：每秒鐘抽取聲波幅度樣本的次數。采樣頻率越高，聲音質量越好，數據量也越大。常用的采樣頻率有11.025KHz，22.05KHz，44.1KHz，48KHz，96KHz等。

量化位數：每個采樣點用多少二進制位表示數據范圍。量化位數也叫采樣位數。量化位數越多，音質越好，數據量也越大。常用的采樣位數有8位，16位，24位，32位等。

聲道數：使用聲道的個數。立體聲比單聲道的表現力豐富，但是數據量翻倍。常用的聲道數有單聲道，立體聲（左聲道和右聲道）。

音頻數據量=采樣頻率(Hz) * 量化位數 * 聲道數 / 8，單位：字節/秒。

如下圖，黃色波形是LRCK，其頻率是44.1KHz，即采樣頻率是44.1KHz。是立體聲的話，一個周期需要傳輸左右聲道的數據。

藍色波形是BCLK，其頻率是2.8MHZ左右。由SCLK的頻率=2 * 采樣頻率 * 采樣位深，可以計算出這個數據的采樣位深為32位。

把波形拉開可以看到一個聲道傳輸了多少位數據，一個脈沖代表一位。

下圖可清晰的看到位時鐘和數據的對應關系：對應數字音頻的每一位數據，SCLK都有一個脈沖。

審核編輯：湯梓紅