AES/EBU数据结构详解

AES/EBU标准是一种数字音频设备接口协议。数据结构是一种单线单向串行传输的数字音频数据接口。它能够传输两个声道的数字音频数据、相关的控制信息，有检测错误的能力。每个声道的音频数据上附带有一位控制信息，这些控制信息汇集成一个控制块。传输中的数字信号采用双相位标志码（Biphase Mark Code，BMC）相位调制，双相位调制的码速率比未经调制的码速率高一倍，即4Mbit/s、5.6Mbit/s和6.2Mbit/s；时钟频率为16MHz，可以从信号中恢复时钟。

1.子帧、音频帧和块的结构

AES/EBU一个音频帧包括两个32bit的子帧（Sub-Frame）（子帧1和子帧2），两个前后相连的子帧组成一个音频帧（Frame），192个音频帧组成一个块。

每个32bit子帧包含：一个声道的20bit音频数据、4bit的引导符（同步字）、4bit的辅助数据、1 bit的有效比特（V）、1 bit的用户比特（U）、1 bit的声道状态比特（C）和1 bit的奇偶校验比特（P），如图5-1所示。

图5-1 AES/EBU的数据结构

1）有效比特（V）：如果是可进行D-A转换的音频样值数据，则置“0”。否则为不能进行D-A转换的有问题的音频样值数据，则置“1”，接收设备将输出静音。例如CD唱片上的不可恢复的缺陷，CD-DSP无法进行纠错，它把此音频数据标记为含有错误，留待以后的电路做适当的处理。

2）用户比特（U）：送至一个28×8bit的存储器。

3）通道比特（C）：送到一个28×8bit的通道状态存储器。每个音频样本附带1bit通道状态位。通道状态块的第一个位用来区分专业用途和民用用途。“0”表示民用用途，“1”表示专业用途。

4）奇偶校验比特（P）：通常为偶校验。偶校验确保在一个子帧的64个双相标志码元中“1”的数目是偶数。奇偶校验比特可以检测在传输中发生的奇数的错误。

5）在A-D转换时，音频量化级小于或等于20bit时，数据存放在音频数据域中，辅助数据可用于其他应用方面，例如语音数据。当音频量化级大于20bit时，数据同时占据辅助数据域和音频数据域。(www.xing528.com)

按照子帧的数据容量，音频量化级最大可达到24bit，只要把时钟频率（即取样频率f_s）加倍，就能够通过数字音频接口传输24bit、96kHz的数字音频信号。子帧中的音频数据，最低有效位（LSB）在先，最高有效位（MSB）在后。

6）引导符用来区分每一个通道及块的开始。在数据流中用标志符Z标识每个数据块的开始。每一个子帧都从引导符开始，这样，接收器能够很容易地识别出每一个子帧。

引导符有三种类型：X、Y、Z。在一个块中有192个Y引导符，191个X引导符，一个Z引导符；在块的开始，Z引导符代替了一个X引导符。X代表通道A（子帧1），Y代表通道B（子帧2），Z代表通道A，并且代表开始，它们的作用是一致的。

引导符和子帧内的同步字长度均为4bit，与子帧中其他数据结构不同，不用双相标志码编码。

2.双相调制（BPM）

AES/EBU信号的调制方法为双相标记编码（BPM），这种方法能够减小直流分量，并且可以从数据中恢复时钟成分。这是个优点也是个缺点，优点是能够用一根线同时传输数据和时钟，缺点是数据对时钟稳定性的干扰比较大，容易引起较大的时基误差。

双相标记编码，数据为“1”时信号翻转一次，数据为“0”时信号不翻转，在数据的边界要翻转一次。通过判别信号翻转情况就能恢复出原始数据，并且与信号极性无关，所以信号传输时不必考虑极性问题，可反相传输。

3.AES/EBU数据特性

在一个48kHz取样率的系统中，双通道的总数据率为32bit×2×48000=3.072Mbit/s。进行双相标志码编码后，数据传输率提高到两倍，即6.144Mbit/s。双相标志码在6.144MHz倍频处的频谱能量为0。每个音频帧（包含两个子帧）的时间是20.83ms。一个AES/EBU块（包含192帧）的时间为20.83ms×192=4000ms。