Chi è abituato a gestire i segnali analogici - e tutti noi lo facciamo prima o poi, basta usare lo stereo di casa, un paio di cuffie, etc - sa che questi possono essere trasmessi da un dispositivo ad un altro senza particolari problemi o eccessive precauzioni, al di là di eventuali problemi di impedenza.
Il formato audio analogico, ameno di fattori in parte trascurabili, è sempre lo stesso: una trasformazione elettrica viaggia su un cavo o in un circuito e viene interpretata in modo univoco da qualunque dispositivo audio che la riceve.
Nel mondo digitale le cose sono un po’ più complesse.
Ogni ditta produttrice che si è affacciata al digitale nel corso degli anni, infatti, ha proposto un proprio standard, col risultato di trovarci oggi con vari possibili formati audio digitali e vari differenti sistemi di trasmissione dell'audio digitale, con una proliferazione di diverse sigle e diversi formati hardware per quanto riguarda prese, spinotti e cavi di trasmissione.
C'è inoltre da dire che più formati convivono tuttora a causa della loro oggettiva utilità in particolari applicazioni, motivo per cui la stessa macchina può utilizzare, oltre agli ingressi ed uscite analogici, anche connessioni S/P-DIF ed AES/EBU (solo per fare un esempio, ovviamente) contemporaneamente.
E' molto importante che tra macchine digitali avvenga un trasferimento dei dati senza uscire dal dominio digitale durante il trasferimento, ossia senza conversioni successive digitale/analogico-analogico/digitale.
È chiaro infatti che il trasferimento digitale è preferibile rispetto a quello analogico su macchine digitali: si evita il rischio che la doppia conversione possa degradare il segnale.
Le principali condizioni necessarie per la trasmissione di dati digitale sono: l’esistenza di un canale che supporti tale trasmissione tra le macchine desiderate, un segnale comune di sincronizzazione per assicurare la congruità dei dati, e un formato audio riconoscibile sia da chi trasmette che da chi riceve. Generalmente i dati vengono trasmessi in modo seriale, per semplificare i canali di trasmissione; in tale modo la frequenza dei dati dipende dalla frequenza di campionamento, dalla lunghezza di ogni singola "parola" digitale, dal numero di canali trasmessi, dall’ammontare dei dati ausiliari e di sincronizzazione.
Esempi di interfacce audio digitali sono AES3 (AES/EBU), S/PDIF, T-DIF, SDIF-2, ProDigi, YAMAHA, ADI, AES10 (MADI).
In questo tutorial diamo un'occhiata alle caratteristiche di ogni formato.
AES3 (AES/EBU)
Questo formato è il primo formato che definisce uno standard fra i vari costruttori di macchine audio a livello professionale. Stabilito dall’AES (Audio Engineering Society) verso la metà degli anni ottanta e aggiornato nel 1992, permette la trasmissione di due canali di informazione audio digitale, includenti dati audio e non audio.
L’AES/EBU stabilisce uno standard per condurre due canali audio uniformemente quantizzati su un singolo cavo bipolare schermato. Il formato è progettato per portare dati ad una distanza fino a 100 m senza bisogno di equalizzazione; distanze più lunghe sono raggiungibili con l’ausilio di equalizzazione. I due canali audio sono multiplexati e l’interfaccia non ha bisogno di un segnale separato di sincronizzazione. Il tipo di codice differenziale permette di trasmettere dati tollerando un rumore pari al doppio dei canali che usano un’identificazione a soglia. In ogni caso la banda passante del canale deve essere sufficientemente alta per poter accomodare il bit rate. Per questo motivo, nonostante che il connettore AES/EBU sia identico ad un connettore audio XLR, dovrebbero essere usati cavi con banda passante assai superiore a quella audio per assicurare buone performance. Le caratteristiche fissate per un cavo di trasmissione AES/EBU sono di 110 ohm per quanto riguarda l'impedenza, e di 5.0V per quanto riguarda la tensione.
L’interfaccia è capace di trasmettere parole audio lunghe fino a 24 bit. Nella maggior parte dei casi le parole audio non superano i 20 bit e in tale situazione i rimanenti 4 bit destinati all’audio possono essere usati per informazioni ausiliarie. È previsto che questi 4 bit possano contenere campioni di parlato che possono accompagnare l’audio come informazione ausiliaria. Tale parlato può essere campionato ad 1/3 della frequenza di campionamento standard e quantizzato a 12 bit in modo che una parola ausiliaria completa è raccolta ogni tre parole audio; si possono avere due canali ausiliari indipendenti; in ogni caso le informazioni sulla risoluzione dei canali ausiliari sono previste in un byte dello status block.
S/P-DIF
Nelle applicazioni semiprofessionali e casalinghe questa è senz’altro l’interfaccia digitale più comune.
La sigla sta per "Sony/Philips Digital Interface Format".
Questa interfaccia prevede di funzionare con cavi coassiali tipo video utilizzanti connettori phono su una distanza massima di 10 metri. Anche in questo caso, dunque, un cavo audio non è adatto a trasmettere i dati digitali. Vengono utilizzati cavi sbilanciati con connettori RCA, ed è molto importante che i cavi utilizzati per la trasmissione del segnale S/P-DIF abbiano una impedenza di 75 ohm e una tensione di 0.5V.
Alternativamente, lo S/P-DIF può essere trasmesso su cavo ottico di plastica o di vetro (vedi Toslink più avanti).
Lo standard dello S/P-DIF è molto simile a quello dell’AES3, tanto che in alcuni casi apparecchiature professionali e amatoriali possono essere connesse tra loro direttamente (sbilanciando un cavo AES3 come si sbilancerebbe un segnale audio). Questa tuttavia non è una buona pratica, perché gli standard elettrici sono abbastanza diversi e alcuni bit di stato contengono informazioni diverse, tanto che a volte si possono ottenere con questo metodo risultati imprevedibili. L’interfaccia S/P-DIF è in grado, a differenza della sua collega professionale, di trasmettere il segnale di SCMS (Serial Copy Management System) in maniera tale da evitare, sulle apparecchiature casalinghe, la possibilità di copie digitali in serie di prodotti preregistrati, tipo CD.
T-DIF 1 (Tascam)
Il cosiddetto formato Tascam è il formato utilizzato per la registrazione di dati audio digitali dalle apparecchiature multitraccia a cassetta Tascam (ad esempio il DA-88, il DA-38 e il DA-98). Propriamente il nome del formato è DTRS (Digital Tape Recording System). Il formato dei connettori utilizzati per la trasmissione è il T-DIF 1 (Tascam Digital Interface Format versione 1). Per la connessione viene impiegato un connettore D-sub a 25 poli che trasmette 8 canali di audio digitale simultaneamente.
Il T-DIF non trasmette clock, per cui necessità di una sincronizzazione esterna.
Il formato Tascam di registrazione digitale su 8 canali è nato nei primi anni 90 assieme al sistema ADAT di Alesis, del quale è un naturale concorrente.
Toslink
Toslink è il nome attribuito ai connettori ottici, introdotti dalla Toshiba.
I connettori ottici sono ormai molto diffusi sulle apparecchiature sia consumer che professionali.
Il formato trasmesso attraverso i connettori ottici è lo S/P-DIF, ma va sottolineato che a causa del sistema di trasmissione totalmente differente è impossibile la conversione o la trasmissione diretta tra connettori S/PDIF coassiali e ottici.
La trasmissione lungo il cavo ottico avviene, tramite un fascio di luce rossa, attraverso una fibra ottica di plastica o di vetro. Il trasmettitore è semplicemente un led rosso, il ricevitore è un circuito sensibile alla luce.
Il formato ottico viene anche utilizzato per la trasmissione del formato ADAT: 24 bit per 8 canali complessivi.
Il formato ADAT è presente sui registratori multitraccia ADAT (Alesis Digital Audio Tape) che registra 8 canali audio digitali su una cassetta S-VHS. Il connettore ottico serve a trasmettere questi 8 canali ad un altro ADAT oppure ad una apparecchiatura di registrazione/riproduzione compatibile.
MADI
Il significato della sigla MADI è Multichannel Audio Digital Interface.
È un’estensione del protocollo AES/EBU per connettere digitalmente apparecchiature multicanale. Il MADI permette di convogliare fino a 56 canali audio in modo seriale lungo un singolo cavo terminato BNC a 75 Ohm (o alternativamente su fibra ottica), per distanze fino a 50 metri (fino a 2 Km su fibra ottica).
È ovviamente l’interfaccia ideale quando si usino registratori digitali multitraccia e si vogliano connettere a mixer digitali senza lasciare il dominio numerico. Con un’interfaccia standard AES/EBU ci vorrebbero 2 cavi (andata e ritorno) per ogni due canali audio, mentre con l’interfaccia MADI sono sufficienti 2 cavi più un segnale di sincronizzazione per 56 canali audio. Lo standard ricalca molto quello dell’interfaccia AES3 o AES/EBU, infatti il MADI viene denominato anche AES10. Cavi coassiali sono necessari al posto dei normali cavi bipolari per permettere la larghezza di banda necessaria.
ADAT Sync
Questo è un formato che trasporta solo il segnale di sincronizzazione per ADAT, ma nessun segnale audio.
Viene utilizzato un comune connettore a 9 pin per trasmettere il clock, variabile da 40.4kHz a 50.8kHz.
SDIF-2
La sigla "SDIF-2" sta per "Sony Digital Interface Format" (versione 2) e, come è ovvio, è utilizzata soprattutto su macchine Sony. Usa due connettori sbilanciati di tipo BNC, uno per ciascun canale audio, più un terzo connettore per il segnale di sincronismo, il Word Clock. Tale segnale permette di sincronizzarsi sulle parole a 32 bit che vengono trasmesse ed è ovviamente funzione della frequenza di campionamento. 20 bit sono usati per l’audio e i rimanenti per altri scopi come l’identificazione dell’enfasi nonché il permesso di trasferimento dati mediante l’interfaccia SDIF-2, oltre ai bit di controllo e di sincronizzazione. In alcune macchine multitraccia l’interfaccia SDIF-2 è nella versione bilanciata.
ProDigi
Questo formato è adottato dalle macchine digitali Mitsubishi e Otari per trasmettere segnali digitali tra registratori.
È un’interconnessione seriale che trasmette i dati nella loro forma complementata. Ci sono due connettori, denominati Dub-A e Dub-B, che servono per i registratori multitraccia, mentre quello denominato Dub-C è per le macchine stereo.
Dub-A e Dub-B usano linee bilanciate; sono trasmesse parole di lunghezza 32 bit insieme ad un singolo impulso di clock.
Sedici canali sono trasmessi attraverso ogni connettore. Il connettore Dub-C trasmette invece due canali solamente.
Yamaha
La connessione digitale Yamaha usa un connettore multipin (tipo quelli usati per il MIDI) per trasmettere segnali stereo. Sono trasmessi fino a 24 bit audio per canale. Il word clock viaggia su una linea separata. Questo formato permette ad alcuni dispositivi (Yamaha naturalmente), quali mixer ad esempio, di essere messi in cascata. Usa un connettore ad 8 pin formato DIN: 2 pin portano il segnale audio, 2 il word clock e i rimanenti sono usati per comandi a distanza.
ADI (Alesis)
L’interfaccia ADI (Alesis Digital Interface) porta otto canali di audio digitale in modo seriale su una singola fibra ottica su corte distanze. Il protocollo supporta parole audio di 24 bit ed è auto-sincronizzante. Più macchine possono essere connesse con il loop ottico ADI; usando controlli software i canali possono essere riassegnati come se si disponesse di una patchbay digitale. Ad esempio il canale 3 su una macchina può essere copiato sul canale 1 di un’altra. L’interfaccia ADI è presente non solo nei registratori (Alesis e Fostex) ma anche in una serie di altre apparecchiature quali audio workstation, tastiere, effetti ecc.
AES3id
AES3id è un ulteriore formato di trasmissione sviluppato dall'Audio Engineering Society partendo dall'AES3 (AES/EBU).
Altri nomi che si possono incontrare per questo formato sono AES-BNC o AES-75 Ohm. L'AES3id è un formato che viene trasmesso su cavo sbilanciato da 75 Ohm tramite connettori BNC.
L'AES3id per il resto è perfettamente identico all'AES/EBU. Poichè la lunghezza del cavo sbilanciato può giungere fino a 1000 metri, spesso vengono utilizzati speciali adattatori che consentono di convertire da AES3 ad AESid e di nuovo in AES3. in questo modo le interfacce AES3 possono essere connesse anche a lunghe distanze.
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