Передаём «цифру» по «оптике»

Toslink – что это такое

Передаём «цифру» по «оптике»

С массовым распространением в AV-технике интерфейса HDMI и активным внедрением в бытовой сегмент компьютерного стандарта USB, предшествующие стандарты передачи цифровых данных S/PDIF, AES/EBU, Toslink и другие отошли в тень, оставаясь, впрочем, актуальными по сей день. Сегодня мы вспомним именно о них.

Появление интерфейсов передачи аудио в цифровом виде неразрывно связано с утверждением в 1980 году разработанного компаниями Sony и Philips стандарта Red Book, ставшего базовым для компакт-дисков. Для передачи информации с компакт-диска на ЦАП в цифровом виде был предложен интерфейс S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface), базирующийся на профессиональном балансном интерфейсе AES3 (AES/EBU). Отсутствие необходимости в трансляции данных на большие расстояния (AES3 позволял передавать информацию на расстояние до 100 метров) позволило обойтись небалансной конфигурацией и привычными в бытовом аудио разъемами RCA. Цифровые данные при этом передавались по коаксиальному медному кабелю с волновым сопротивлением 75 Ом. Причем, на небольших длинах (метр – полтора) вполне можно было использовать обычный межблочный кабель, разделанный разъемами RCA, без какого-либо ущерба для качества передачи.

В 1983 году компания Toshiba предложила для трансляции «цифры» вместо электрического сигнала использовать свет, а в качестве среды передачи – оптоволокно. Так на свет появился оптический интерфейс Toslink (TOShiba Link), который в остальном базировался на стандарте S/PDIF. Потому Toslink часто называют оптическим S/PDIF. Световые импульсы, с помощью которых кодируются последовательности нулей и единиц, испускаются светодиодами и имеют частоту 650 нм (примерно 461,2 ТГц), что соответствует красному спектру. В этом очень просто убедиться – подключите кабель Toslink к источнику цифрового аудио, а второй конец оставьте свободным. При включении источника в сердцевине оптического разъема можно наблюдать довольно яркое красное свечение. И не бойтесь повредить зрение – вопреки часто встречающимся заблуждениям в оптическом интерфейсе Toslink лазерное излучение не используется.

Факт

В интерфейсе S/PDIF информация транслируется пакетами длиной 32 бита, причем 24 из них отводится под кодировку полезного сигнала, а 8 несут в себе различную служебную информацию и служат своеобразным сигналом синхронизации, что позволяет кодировать цифровой поток PCM с самыми разными частотами дискретизации.

Пропускная способность канала передачи данных стандарта S/PDIF позволяет транслировать несжатое двухканальное аудио с параметрами вплоть до 24 бит / 192 кГц, либо многоканальные саундтреки 5.1/7.1 в форматах Dolby Digital и DTS. К сожалению, многоканальное аудио, закодированное в современных форматах сжатия без потерь Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio, а также, соответственно, треки в Dolby Atmos и DTS:X, по этому интерфейсу передать не получится – не хватит пропускной способности. Для трансляции современных форматов нужно использовать интерфейс HDMI.

Главным плюсом оптического цифрового интерфейса является полная гальваническая развязка соединяемых им устройств. Проблемы контуров заземления компонентов и их взаимодействия при совместной работе хорошо известны любителям аудио. Порой в системе возникает фон и помехи, с которыми очень сложно бороться, и гальваническая развязка компонентов системы зачастую может стать палочкой-выручалочкой. Кроме того, оптический канал по своей природе надежно защищен от различных электромагнитных помех, и, в то же время, сам не может являться источником таких помех.

Столь серьезные и весомые достоинства могут создать впечатление, что найден идеальный интерфейс трансляции аудиоданных. К сожалению, есть у Toslink и недостатки, которые являются, как это часто случается, продолжением достоинств. Главное, что инкриминируют оптическому интерфейсу – высокий джиттер, вызванный необходимостью конвертации электрических сигналов в оптические импульсы и обратно. Кроме того, оптический кабель имеет определенные особенности, которые обязательно нужно учитывать при эксплуатации.

Чаще всего в конструкции оптического кабеля используют пластиковое волокно. Это самый дешевый вариант, который проигрывает другим материалам как по оптическим характеристикам, так и по стабильности этих характеристик во времени и чувствительности к параметрам внешней среды, таким как, например, температура. Альтернативой являются кабели на основе стеклянных или кремнезёмных оптических волокон. Кроме того, встречаются кабели с моноволокном и с мультиволоконными сборками, когда используют множество волокон малого диаметра. По критерию ослабления сигнала на единицу длины второй вариант является предпочтительным. Стандарт Toslink гарантирует трансляцию цифровых данных на расстояние до 5 метров без применения усилителей/ретрансляторов. При использовании качественных волокон вполне можно получить рабочее решение на дистанции до 30 метров, хотя формально гарантии здесь никто не даст. Причем, как и в случае кабелей HDMI, на больших расстояниях, не гарантируемых спецификацией интерфейса, вероятность успешного коннекта определяет не только качество кабеля, но и совершенство передающих и приемных модулей. То есть, кабель в этом случае нужно подбирать для конкретной пары компонентов, которые необходимо соединить.

Кроме того, оптический кабель чувствителен к различного рода изгибам и механическим напряжениям – оптоволокно довольно легко повредить. И, наконец, в отличие от электрического кабеля, для монтажных работ по оптике (например, монтажа разъемов) требуется специальное оборудование и высокая квалификация. Проще говоря, оптический кабель скорее всего вы будете использовать готовый с фабричной разделкой, что может ограничивать свободу инсталляции.

В стационарной технике для коммутации Toslink используют порты квадратного сечения, закрытые пластиковыми шторками для защиты оптических излучателей/приемников от пыли и механических воздействий. Соответственно, кабели Toslink разделывают оптическими разъемами квадратного сечения JIS C5974-1993 F05. В портативной технике, оснащенной цифровыми входами и выходами, для экономии места часто применяют порты и разъемы mini-Toslink. Такой порт конструктивно объединяют с аналоговым входом или выходом миниджек 3,5 мм, при этом, порт mini-Toslink имеет большую глубину, чем миниджек, и при аналоговом подключении штекер не может повредить оптические датчики. Объединив цифровой порт и аналоговый разъем удается существенно сэкономить место на коммутационной панели гаджета. Для удобства коммутации и обеспечения универсальности можно приобрести специальные переходники с большого квадратного штекера на mini-Toslink, а некоторые оптические кабели имеют такой переходник в комплекте поставки.

Говоря о будущем интерфейса Toslink можно признать, что его использование в современных компонентах обусловлено в основном необходимостью совместимости с огромным парком существующей техники. К примеру, ещё не так давно интерфейс S/PDIF (коаксиальный или оптический) был единственным способом передать в изначальном цифровом виде саундтрек с DVD проигрывателя на многоканальный ресивер. С внедрением интерфейса HDMI для трансляции видео люди не спешили менять актуальные по остальным параметрам ресиверы, продолжая использовать S/PDIF. Но со временем процесс апгрейда всё больше вымывал такие модели из обращения. В аудиотехнике интерфейс S/PDIF остается актуальным по сей день, но тенденции здесь общие – процесс постепенной миграции на более современные стандарты неизбежен.

С историей интерфейса HDMI для трансляции как аудио, так и видео, можно познакомиться здесь.

Редакция Hi-Fi.ru