⾳频信号类型及协议基础知识
⼀、模拟信号
智能硬件产品中，模拟⾳频主要⽤在：喇叭播放声⾳、Line-in外接⾳源、麦克风输⼊等。通常看到的⾳频波形，都是模拟⾳频，能够和声⾳实际的波动完全对应起来。
当前有不少⾳频产品使⽤D类⾳频功放，输出波形看起来是⽅波，但实际上还是属于模拟⾳频类型。是⾼
频载波叠加的模拟⾳频的波形，经过LC滤波之后能够还原成模拟⾳频波形。
如下图，下半部分是D类功放输出的⽅波状的⾳频信号，上半部分的正⽞波是还原出来的模拟⾳频波形。
⼆、数字信号（I2S/PCM/TDM/PDM/SPDIF）
1.IIS(I2S): Philips Inter-IC sound Bus，⼀根data线最多2 channel数据。
I2S(Inter-IC Sound Bus)是飞利浦公司为数字⾳频设备之间的⾳频数据传输⽽制定的⼀种总线标准。在飞利浦公司的I2S标准中，既规定了硬件接⼝规范，也规
定了数字⾳频数据的格式。
特点 ：效率⾼主要传输⾳乐。
（1）从MCU往Codec传⾳乐数据，⼀般使⽤I2S。先传⾼位再传低位，数据的MSB从LRCLK边沿起延迟1 BCLK。包含三个时钟：
主时钟（MCLK）系统时钟，⼀般是12.288MHz 18.432MHz等，⼀般是位时钟（Bclk）的256倍或384倍；
左右声道帧时钟（LRCLK）低电平左声道⾼电平右声道；
位时钟(BCLK，也有叫串⾏ )传输⼀位数据的时钟周期;
（2）对齐⽅式
左对齐：数据的MSB在LRCLK边沿起第⼀个BCLK上升沿⽤的⽐较少
右对齐：数据的LSB靠左LRCLK的上升沿 sony使⽤这种格式
（3）电压（TTL）输出 VL <0.4V VH>2.4V 输⼊电压 VIL=0.8V VIH=2.0V
IIS标准格式
右对齐模式
左对齐模式
2.PCM: 区别于PCM编码，也是种通讯协议，主要传送语⾳。PCM（PCM-clock、PCM-sync、PCM-in、PCM-out）脉冲编码调制，模拟语⾳信号经过采样量化以及⼀定数据排列就是PCM。
PCM和I2S差不多，也是4根线，通常⽤于AP处理器和通信MODEM之间传输语⾳数据（就是双向打电话的数据）。
long frame 模式下，LRCK脉冲宽度占2个BCLK时钟周期。
short frame模式下，LRCK 只占⼀个BCLK时钟周期，如下图：
另外I2S只能传2个声道的数据，PCM可以传多达16路数据，采⽤时分复⽤的⽅式，就是TDM。像现在最流⾏的语⾳智能⾳箱的7麦克风矩阵，⼀般都是⽤TDM来传的数据，同时可以传输7路麦克风输⼊和3路以上的⾳频反馈信号。AP处理器和蓝⽛之间也是通过PCM来传输语⾳数据，打电话的蓝⽛数据⾛的是PCM，放⾳乐的蓝⽛数据⾛的是串⼝（不是PCM）。
3.TDM: 包括PCM format 和 I2S format，下图是TDM-I2S Mode, 在I2S format下传输多channel。
4.PDM ：只有2根线，传⾳乐，编码⽅式和I2S不同
声⾳通过声学传感器获得模拟信号，经过AD，得到⾳频数字信号，然后再经过PDM(Pulse Density Modulation)脉冲密度调制（通俗理解就是利⽤脉冲的密度来表⽰模拟信号的强度），⼀般MCU接收到PDM需经过以下步骤才能得到⾳频信号：
很多数字麦克风使⽤的PDM接⼝，有数据和时钟两根线。PDM接⼝和I2S最⼤的区别是编码⽅式不同。
PDM和I2S接⼝的数字麦克风
5.SPDIF：Sony/Philips Digital Interface 是SONY、PHILIPS数字⾳频接⼝的简称。
传输⽅式⽽⾔，SPDIF分为输出（SPDIF OUT）和输⼊（SPDIF IN）两种.
传输载体⽽⾔，SPDIF⼜分为同轴和光纤两种，其实信号是相同的.
S/PDIF往往被⽤来传输压缩过的⾳频讯号，它由 IEC 61937标准⽽定制。
它通常被⽤在⽀持杜⽐技术或DTS 环绕效果的家⽤DVD影院上。
hdmi连接电视6.A2B （Automotive Audio Bus）：车载⾳频总线，ADI 针对车内解决复杂布线设定的协议有主机和从机⽀持幻象供电最多32路数据双绞线可以传输I2C 控制信号及数据。
7.USB : 很多外接的⾳频模块上，⽤的是USB⾳频。像科⼤讯飞的多mic降噪模块，⽤的就是usb接⼝，⽅便调试。但是万变不离其宗，不管⽤的什么接⼝，传输的都是PCM或者PDM编码的数字⾳频。
三、ARC/eARC
1.ARC:「⾳频回传信道」( Audio ReturnChannel)，是2009年HDMI论坛提出HDMI1.4版时所增加的附加功能。如果你⽤电视连接有线电视机顶盒或是其它的信号源，⼜嫌电视机本⾝的⾳效不够好，可以透过数字光纤或数字同轴将⾳频输出给其它的⾳响器材，以获得较佳的声⾳质量。如果电视与环绕放⼤机两⽅均搭载HDMI1.4端⼝(或⾼于HDM1.4版本)，就可以让环绕放⼤机的⾳效从电视回传给环绕放⼤机或是其它的⾳响器材，让⾳响系统能取代电视喇叭发声，等于可以减化线材的连接，你只要⽤⼀条HDMI线，就可以从环放传送影⾳频号给电视，必要时，这条HDMI线也可以把电视的⾳效回传给环绕放⼤机。
2.eARC: 2017年时HDMI论坛提出HDMI2.1版时，也就是「增强版⾳频回传信道」(Enhanced AudioReturn Channel) 功能的意思。和先前的ARC 技术相⽐eARC提升很多，在⾳频传输能⼒⽅⾯，eARC的最⼤资料率可以达到37Mbps左右( ARC仅有1~3Mbps左右)，是⼗⼏倍的成长，这让eARC不仅能传送⽆压缩的5.1或7.1多声道⾳频(也就是Dolby True HD和DTS HD-MA)，⽽且还能传送先进的「物体导向」⾳频(也就是Dolby Atmos和DTS:X)，⾄此，⽹络串流的影⾳规格有很⼤部分赶上了4K蓝光光盘的规格。相⽐之下，旧有的ARC只⽀持Dolby Digital、DTS、PCM
这类上⼀代的声⾳格式，已经不符合今⽇的需求。⽽eARC的诞⽣，也促使Netflix在提供⽹络影⽚时增加Dolby Atmos⾳效的⽐例。
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