我們常被悅耳的音樂所打動，偶爾也會思考：這些美妙音頻是如何傳輸的？

實際上，音頻是通過一系列復雜而精細的步驟傳輸的：聲音采集與存儲→音頻信號處理→音頻輸出與感知。

最終的聲音再現離不開數字音頻接口協議。

數字音頻接口協議是指在數字音頻系統中用于傳輸音頻數據的標準化規定，是確保聲音信號能夠被正確傳輸和處理的關鍵，常見的數字音頻接口協議有SPDIF、I2S、PDM、PCM等。

不同的數字音頻接口協議各有特點。今天，納祥科技與大家一起詳細了解SPDIF和I2S。

01SPDIF：數字音頻的“橋梁”

SPDIF（Sony/Philips Digital Interconnect Format），也寫為S/PDIF，是由Sony和Philips公司開發的數字音頻接口標準，目前已成為眾多音頻設備間傳輸高質量音頻信號的重要橋梁。

▲SPDIF接口展示

SPDIF傳輸方式

就傳輸方式而言，SPDIF分為輸出（SPDIF OUT）和輸入（SPDIF IN）兩種。

SPDIF傳輸載體

就傳輸載體而言，SPDIF又分為同軸和光纖兩種，它們可傳輸相同的信號，但載體和接口外觀不同。

①同軸傳輸：使用同軸電纜進行信號傳輸。這種方式適合較短距離的傳輸，并且使用75 Ω 阻抗的同軸線以及RCA接頭。

②光纖傳輸：采用光纖進行信號傳輸，具有抗干擾能力強、接口靈活等優點。光纖傳輸不需要考慮接口電平及阻抗問題，因此更適用于長距離傳輸，并且逐漸成為主流。

▲納祥科技NX8420：S/PDIF至TX 輸入

SPDIF傳輸優勢

SPDIF傳輸具有多種優勢：

無損音頻傳輸

SPDIF基于數字信號傳輸，能夠實現無損音頻傳輸，保持高質量的音頻信號。

抗干擾能力強

同軸SPDIF傳輸具有接口靈活且抗干擾能力更強的優勢。

低延遲

SPDIF具有低延遲的特性，確保音頻和視頻同步，并避免任何不必要的延遲。

傳輸頻帶較寬

優質的同軸電纜頻寬可達幾百兆赫，數字同軸傳輸的時基誤差非常小，對音質有較好的表現。

多聲道音頻支持

SPDIF支持多聲道音頻格式，如Dolby Digital和DTS，尤其在家庭影院系統中，能實現引人入勝的環繞聲體驗。

廣泛的兼容性

SPDIF具有廣泛的兼容性，適用于不同的音頻設備和格式，實現音頻系統的各個組成部分之間的無縫合作。

SPDIF應用場景

SPDIF往往被用來傳輸壓縮過的音頻訊號，它由 IEC 61937標準而定制。它通常被用在支持杜比技術或DTS 環繞效果的家用DVD影院上，不分正負。

02I2S：音頻IC間的“內部高速路”

I2S（Inter-IC Sound）是一種廣泛應用于數字音頻傳輸的串行接口標準。如果說SPDIF是音頻設備間的“外交官”，那么I2S就是數字音頻IC之間的“內部高速路”，在音頻IC間構建起一條暢通無阻的數據通道。

▲I2S接口展示

I2S的基本信號線

I2S有3個主要信號：

①時鐘線（Continues Serial Clock，SCK）

SCK線提供了同步音頻數據傳輸的時鐘信號。確定了數據傳輸的速度和時序。該時鐘也稱為Bit Clock（BCLK）。

SCK的頻率=2x采樣頻率x位寬

②左/右聲道線（Left-Right Clock，LRCK）

LRCK線指示了當前傳輸的是左聲道的音頻數據還是右聲道的音頻數據。它被稱為幀同步信號。

LRCK的頻率=采樣頻率

③數據線（Serial Data，SD）

SD線用于傳輸實際的音頻數據。數據的位寬可以根據具體應用而變化，通常為16位或32位。

TX方向為：Serial Data Out（SDOUT）

RX方向為：Serial Data In（SDIN）

I2S傳輸優勢

I2S傳輸具有多種優勢：

數據和時鐘信號分離

I2S設計中數據信號和時鐘信號通過獨立的導線傳輸，這種分離避免了因時差誘發的失真，提高了音頻傳輸質量。

高音質傳輸

I2S支持高分辨率音頻傳輸，最高可支持32位音頻數據，確保音質不受損失。

同步傳輸

I2S采用同步傳輸方式，通過時鐘線同步數據傳輸，幀同步線指示數據幀的起始，保證數據傳輸的準確性。

靈活的數據傳輸格式

I2S支持不同的數據格式，如飛利浦I2S標準、MSB和LSB對齊標準以及PCM標準，適應不同的音頻數據傳輸需求。

全雙工/半雙工支持

I2S支持全雙工和半雙工通信，允許數據在兩個方向上傳輸，提供通信的靈活性。

主/從模式支持

I2S支持主/從模式，可以作為主設備提供時鐘信號，或作為從設備響應主設備的時鐘信號，適用于多種系統架構。

I2S應用場景

I2S接口在各個應用場景中都發揮了重要作用。無論是音頻編解碼器、數字信號處理器、音頻控制器、嵌入式系統、消費電子產品、汽車音響系統還是專業音頻設備，I2S接口均能提供高質量、穩定的音頻數據傳輸。

SPDIF和I2S都是數字音頻技術的關鍵發展。隨著技術提升，這兩種接口在優化與融合中，為用戶帶來更純凈、真實的音頻。