• 作者：Sweetwater
• 编译：Hotwill
• 原文：https://www.sweetwater.com/sweetcare/articles/understanding-digital-clocking-for-audio/

数字时钟是如何工作的？

当音频被发送到硬件（如声卡或数字调音台）时，它会经过 A/D（模拟-数字）转换，然后经过 D/A 转换（数字-模拟）。模拟音频波形在 A/D 转换期间转换为 1 和 0，然后在 D/A 转换期间转换回模拟波形。

A/D 转换只需一瞬间，并且必须以非常具体且有规律的重复间隔进行采样。尽管如此，互连的设备可能会彼此不同步，并在短时间内导致问题 — 这就是时钟的用武之地。时钟提供定时信息，并允许数字信号在需要的确切时间转换回模拟信号。

A/D D/A 转换的 “信号流” 演示

将声音转换为数字信息的过程很像摄像机如何非常快速地拍摄照片并连续播放，从而产生视频。为了在使用两个或多个数字设备时能够平滑、完美地再现原始信号源，我们必须将它们同步在一起，以便它们可以同时以更快的速度捕获源材料。

每个音频设备都有内部时钟，但如果要使用多个设备，则需要 BNC、ADAT 或 S/PDIF 等数字电缆将它们同步在一起。

什么是字时钟？

字时钟的工作原理是发送电脉冲，让每个设备知道在 A/D 和 D/A 转换期间何时出现采样。例如，如果采样率为 48kHz，则每秒发送 48000 次脉冲，让每个设备知道采样何时发生。

• 时钟信息仅以一种方式传输：主时钟（宿主）到从时钟（扩展）。
• 字时钟是一个方波，只包含时间信息，不包含音频。
• 如果同步不当，设备可能会导致噼啪声和咔嗒声，甚至可能无法连接。
• 使用主时钟可防止多个菊花链设备中出现抖动。

如何设置和同步音频设备

以数字方式将音频设备连接在一起的过程分为两步。连接互连电缆后，你需要解决将它们同步在一起的问题。某些设备具有采样率和同步源按钮。但是，你可能需要启动声卡的控制软件（例如，Universal Control、Focusrite 控制）以将同步源（时钟源）和采样率更改为适当的设置。

设置时钟源时，将主设备的数字输出连接到从设备的数字输入。此外，请确保 Masterdevice 设置为 INTERNAL，Slavedevice 设置为 EXTERNAL，由你使用的任何时钟连接（ADAT、S/PDIF、字时钟）提供。有关具体的设置说明，请参阅声卡的用户指南。

示例 1：向接口添加其他输入 （ADAT）

如果你有麦克风前级话放，例如 Focusrite OctoPre，则可以通过 ADAT 将其连接到声卡来扩展输入接口（需要声卡支持扩展）。

此示例说明如何将前级话放连接到声卡以添加其他输入。设置与其他设置略有不同，因为你必须将前级话放设置为主设备。如果要添加其他输出，请参阅下面的示例 2 以创建 ADAT 环路。

1. 将 TOSlink 电缆从前级话放的 ADAT/光纤输出接到接口的 ADAT/光纤输入。
2. 将前级话放设置为宿主（内部），将声卡设置为从站（ADAT）。

示例 2：向接口添加其他输入和输出 （ADAT）

此示例说明如何通过创建 ADAT 环路来添加其他输入和输出。与之前的连接不同，你可以将前级话放或接口设置为主接口，但建议选择时钟技术更好的设备。只要一台设备配置为 ADAT，另一台设备配置为内部，就不会遇到任何问题，因为它们是同步的。

1. 将 TOSlink 电缆从前级话放的 ADAT/光纤输出连接到声卡的 ADAT/光纤输入。
2. 将 TOSlink 电缆从声卡的 ADAT/光纤输出连接到前级话放的 ADAT/光纤输入.
3. 选择声卡或前级话放作为宿主（内部），另一个作为从站（ADAT）。

示例 3：使用外部主时钟发生器进行同步（星形配置或链式配置）

如果你有多个设备需要通过字时钟进行同步，则可以使用外部主时钟发生器。这非常有用，尤其是在为三个或更多设备时钟进行同步，或是涉及视频设备时。

星型配置

1. 将 BNC 电缆从外部主时钟的 OUTPUT 连接到从设备的 INPUT。
2. 将外部主时钟设置为主时钟（内部），将所有其他设备设置为从时钟（字时钟）。

链式配置

1. 将 BNC 电缆从外部主时钟的 OUTPUT 连接到 BNC T 型适配器的一端。
2. 将 BNC T 型转接头连接到下一个设备的字时钟输入。
3. 将 BNC 电缆从 T 型转接头的另一端连接到链中下一个 T 型转接头的末端。
4. 链条完成后，我们在最后一个 T 型转接头上安装一个 75 欧姆 BNC 终端器。

数字连接术语表

现在，相信大家已经了解什么是时钟及其工作原理的基础知识，以下是最常见连接类型的词汇表。这里还为每个接口提供了一些提示，以确保你从设备中获得最佳性能。

ADAT

ADAT（Alesis 数字音频磁带）连接用于扩展外部设备的输入和输出数量。它们使用光纤 TOSlink（光导管）电缆，并根据采样率添加多达 8 个额外的 24 位 48kHz 音频通道。

• 大多数 TOSlink 电缆的尖端都有一个保护性塑料盖。请务必在进行连接之前将其拆除。
• ADAT输出通常用于连接外部设备，如耳机分配系统和D/A转换器。
• 使用的采样率将决定传输音频的通道数：
• 44.1kHz 或 48kHz：8 个通道
• 88.2kHz或96kHz：四通道
• 176.4kHz或192kHz：双通道

S/PDIF

S/PDIF（索尼/飞利浦数字接口格式）旨在成为 AES/EBU 的消费级替代品。它们使用同轴连接器，是将音频从一个源发送和接收到另一个源的另一种方式，例如 CD 刻录机。这些经常与看起来相似的 RCA 接口混淆。

• S/PDIF 发送立体声数字信号，而常规 RCA 电缆（例如用于立体声系统的红色和白色连接器）发送两个单声道模拟信号。虽然某些 RCA 电缆可能有效，但我们建议仅使用 S/PDIF 电缆进行 S/PDIF 连接。
• S/PDIF 传输两个通道的未压缩 PCM 音频或两个通道的压缩环绕声 DTS 音频。

AES/EBU

AES/EBU（音频工程协会/欧洲广播联盟）连接通常用于现场活动和广播等专业环境，尤其是在有大量外置设备且电缆长度超过 30 英尺的情况下。它们使用 XLR 到 XLR 或 DB-25 电缆发送数字信号。

• 标准 XLR（麦克风）电缆的阻抗为 75 欧姆，低于阻抗为 110 欧姆的 AES/EBU 电缆。
• 虽然你可以在紧急时刻使用标准 XLR 麦克风电缆，但如果电缆长度超过大约 5 英尺，则可能会出现噪音和干扰问题。

BNC

BNC 连接是发送数字时钟信号的另一种方式。与其他数字连接相比，BNC 的一个优势是使用专用主时钟更容易同步多个设备。

• 如果通过 BNC 连接两个以上的设备，请务必在整个链中使用 T 型转接头。
• 你必须使用 75 欧姆同轴电缆。消费级同轴电缆（通常用于有线电视）只有 50 欧姆，无法提供时钟所需的信号量。
• 终止时钟链中的最后一个设备，尤其是在设置较大的配置时。这样做会阻止时钟信号反弹，从而导致连接中断。
• 某些设备具有终端开关，但你可能需要购买终端器来连接 T 型转接头。

MADI

MADI（多通道音频数字接口）是一种类似于ADAT的数字连接形式。采样率决定了你可以通过单个连接使用多少个通道。你还可以独立路由每个通道，从而更轻松地将信号发送到多个源。这种连接通常用于大型制作环境，例如音乐会和广播。

使用的采样率将决定音频传输的通道数：

• 24 位 48kHz：64 个输入和输出通道
• 24 位 96kHz：32 个输入和输出通道
• 24 位 192kHz：16 个输入和输出通道

最大电缆长度取决于使用的MADI电缆类型：

• MADI光缆：2000米
• MADI同轴电缆（75欧姆，BNC连接）：100米

本文出自《midifan月刊》2024年02月第215期

可下载 Midifan for iOS 应用在手机或平板上阅读（直接在App Store里搜索Midifan即可找到，或扫描下面的二维码直接下载），在 iPad 或 iPhone 上下载并阅读。