数字音频信号中的时钟是啥？ 第1页

时钟简单的理解就是：

让ADDA的转换更加精准，让所有数字设备或者涉及到数模转换的设备以同一个频率去工作。

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一、时钟是什么？

模拟时代我们是通过时间码进行同步，从相同的时间码开始进行录制或者回放，在整个过程中，所有设备和轨道上显示的时间码是一致的，这也是我们录音以及混音的标准，所有设备都以这个时间码为标准进行控制，这种同步方式除了运用在模拟时代也一直沿用到了如今的数字系统中。

数字系统的时间码被称为字时钟(Word Clock) ，它被看做一种脉冲信号，用于将不同采样频率的数字音频信号协调后在同一系统中进行交流。字时钟信号具有精确而稳定的采样频率，可以确保在数字音频系统的各个环节中，信号的发送端和接收端采用相同的采样频率进行工作，并且发送和接收信号中的比特同时开始。在字时钟信号的作用下，系统中的各个设备既达到频率上的同步，又达到相位上的同步，可以在稳定的条件下持续进行正常工作。

字时钟同步方式为稳定系统中数字信号的传输质量起到了极大的作用。但当系统的字时钟同步状态出现问题，而导致信号质量严重降低( 例如字时钟信号的传输发生错误而导致系统中突然产生极大的噪声)时，有时常常会被忽视从字时钟的方向去解决问题。

要实现数字音频系统的字时钟同步状态，必须要在系统中设置一个( 也是唯一的一个) 字时钟信号发生源。实际上你的声卡、音频接口、ADDA、数字效果器等数字设备内部都可以自行产生字时钟信号，但如果在你的系统中有不止一台数字设备的情况下，一定要注意的是你的系统只能设置一个字时钟信号发生源，这是因为每个设备中的字时钟信号决定着这个设备中的采样频率。如果在一个系统中出现了不同的字时钟信号，也就表示这个系统中的采样频率并不统一，就达不到同步工作状态，就会产生各种意想不到的问题。

因此在你的实际工作中，第一步就应该选择其中一个主要数字设备，将其设置为这个系统中的字时钟信号发生源，即主时钟，将被选为主机的设备的同步方式设置为“Internal”。其他数字设备字时钟信号为从时钟，设置为“external”并且要确保每个从设备都可以稳定地接收来自主设备的字时钟信号。当整个系统达到同步状态之后，系统中所有的从设备都将按照主设备的时钟所决定的采样频率进行工作。

二、时钟连接方式

字时钟信号可以通过两种方式进行传输。一是使用BNC 接头的同轴电缆直接将主设备中的字时钟信号传输到从设备，二是从主设备中传输的数字音频信号（比如AES信号或者MADI信号）中读取字时钟信号。

1、一般我们常见默认都是采用第二种方式进行时钟信号同步，举个例子，主声卡为RME Fireface 802，母带处理器为Waves MaxxBCL，我们使用AES数字线缆连接两个设备，当启动母带处理器时，MaxxBCL会自动从AES端口读取到FF802的主时钟信号并进行同步，这时FF800就是整套系统里面的主设备，Waves MaxxBCL就是整套系统里面的从设备。这套系统的缺点就是主设备的时钟精确度可能不高，当主设备的时钟信号不精确会导致整个系统因为时钟信号的影响降低音频质量。

2、那么何时采用第一种方式连接时钟呢，一般都是整套系统如果有一个非常精准的主时钟的时候，我们就应该采用第一种BNC独立时钟信号进行连接。连接传输结构可以采用星型结构或者菊花链结构。

在星型结构中由主时钟的WC Out接口输出时钟信号，通过75欧的BNC时钟线接入从设备字时钟专用输入接口WC In，整个系统中的每个数字设备均为从设备，均可独立接收来自主机的字时钟信号，互不干涉。

另一种结构为菊花链结构，菊花链结构中由主时钟的WC Out接口输出时钟信号，通过BNC接入从设备A字时钟专用输入接口WC In，从设备A的WC Out再连接从设备B的WC In，依此规律不断向下级传输。菊花链结构有一个缺点，就是各个从设备之间是相互依赖的关系，一旦有一个从设备发生故障，时钟信号将不能在向下级传输，导致时钟信号无法同步。

三、时钟带来的影响

为系统中的每个设备传递标准的时钟信号是保证数字音频质量的重要步骤，因为时钟振荡器的不同，每个设备的时钟信号都会有一定量的偏差，这种偏差就会导致数字信号不精确，从而影响到音频的质量。

时钟恶化通常来源于抖动，在数字传输系统中，抖动被定义为数字信号的重要时刻在时间上偏离其理想位置的短暂变动，重要时刻就是在一个时间周期中对音频流采样的最佳时刻，理想情况下采样每次都在设定的精确时间上进行，但实际上会有所不同，实际信号会沿着理想信号边沿附近做周期性移动，这种变化就被认为是一种抖动，这也被称为数字信号的相位噪声。

抖动一旦过大就会出现误码，误码对数字音频造成的影响是巨大的，所以抖动越大，误码也就越大，数字音频损失越大。

抖动的大小跟集成电路系统有着密切联系，有大量的电路设计、工艺、元器件质量和系统级因素都会影响抖动，另外如果非平衡系统中存在地电位漂移、差分输入之间存在电压偏移、信号的上升和下降时间出现变化等，也可能造成这种抖动数字失真。

使用独立时钟信号设备就比把时钟信号加载在AES等数字信号中的传输方式更加专业，在AES等复合数字信号中包含了时钟信号和数字音频数据，时钟路径之间的接线延迟差异，数据位之间的接线延迟差异，数据和时钟路径之间不同的负载情况，分组长度差异等等，均可能对时钟信号精确度造成影响。

另外在数字设备链路上，每台设备都被锁定于前一个设备，链路最后一级上的抖动有前面几级的贡献。每台设备都要把它们本身的固有抖动加上，以及每条连接电缆都会贡献线材引入的抖动，在每一级上还会有一些抖动增益或衰减。这个过程被称作抖动累积。累积结果会随各个设备抖动特性和每一级上的数据模式而变化。但是在某些时候，出现了“病态”信号的情况下，所有抖动就会不恰当地结合在一起。在长距离传输时，在主设备和从设备中的很多点上存在抖动累积，这样的累加影响会更大。

随着抖动电平的增加，从设备对信号的解码开始出现错误，接着导致解码失败——偶尔无声、爆音或有时失锁。

想要解决时钟抖动带来的数字信号失真有两个重要所在，一是尽量采用星型拓扑结构传递时钟信号，二是使用独立时钟来解决时钟信号对音频质量影响，这有时可能比你换一台更高档次的ADDA还管用。

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