斯尼克音響淺談數字時(shí)鐘在現代數字音頻系統中的重要性！

　　那么，字時(shí)鐘到底是什么呢？有什么用？

　　模擬時(shí)代我們是通過(guò)時(shí)間碼進(jìn)行同步，從相同的時(shí)間碼開(kāi)始進(jìn)行錄制或者回放，在整個(gè)過(guò)程中，所有設備和軌道上顯示的時(shí)間碼是一致的，這也是我們錄音以及混音的標準，所有設備都以這個(gè)時(shí)間碼為標準進(jìn)行控制，這種同步方式除了運用在模擬時(shí)代也一直沿用到了如今的數字系統中。

　　數字系統的時(shí)間碼被稱(chēng)為字時(shí)鐘(Word Clock) ，它被看做一種脈沖信號，用于將不同采樣頻率的數字音頻信號協(xié)調后在同一系統中進(jìn)行交流。字時(shí)鐘信號具有精確而穩定的采樣頻率，可以確保在數字音頻系統的各個(gè)環(huán)節中，信號的發(fā)送端和接收端采用相同的采樣頻率進(jìn)行工作，并且發(fā)送和接收信號中的比特同時(shí)開(kāi)始。在字時(shí)鐘信號的作用下，系統中的各個(gè)設備既達到頻率上的同步，又達到相位上的同步，可以在穩定的條件下持續進(jìn)行正常工作。

　　字時(shí)鐘同步方式為穩定系統中數字信號的傳輸質(zhì)量起到了極大的作用。但當系統的字時(shí)鐘同步狀態(tài)出現問(wèn)題，而導致信號質(zhì)量嚴重降低( 例如字時(shí)鐘信號的傳輸發(fā)生錯誤而導致系統中突然產(chǎn)生極大的噪聲)時(shí)，有時(shí)常常會(huì )被忽視從字時(shí)鐘的方向去解決問(wèn)題。

　　要實(shí)現數字音頻系統的字時(shí)鐘同步狀態(tài)，必須要在系統中設置一個(gè)( 也是唯一的一個(gè)) 字時(shí)鐘信號發(fā)生源。實(shí)際上你的聲卡、音頻接口、ADDA、數字效果器等數字設備內部都可以自行產(chǎn)生字時(shí)鐘信號，但如果在你的系統中有不止一臺數字設備的情況下，一定要注意的是你的系統只能設置一個(gè)字時(shí)鐘信號發(fā)生源，這是因為每個(gè)設備中的字時(shí)鐘信號決定著(zhù)這個(gè)設備中的采樣頻率。如果在一個(gè)系統中出現了不同的字時(shí)鐘信號，也就表示這個(gè)系統中的采樣頻率并不統一，就達不到同步工作狀態(tài)，就會(huì )產(chǎn)生各種意想不到的問(wèn)題。

　　因此在你的實(shí)際工作中，第一步就應該選擇其中一個(gè)主要數字設備，將其設置為這個(gè)系統中的字時(shí)鐘信號發(fā)生源，即主時(shí)鐘，將被選為主機的設備的同步方式設置為“Internal”。其他數字設備字時(shí)鐘信號為從時(shí)鐘，設置為“external”并且要確保每個(gè)從設備都可以穩定地接收來(lái)自主設備的字時(shí)鐘信號。當整個(gè)系統達到同步狀態(tài)之后，系統中所有的從設備都將按照主設備的時(shí)鐘所決定的采樣頻率進(jìn)行工作。

　　時(shí)鐘帶來(lái)的影響

　　為系統中的每個(gè)設備傳遞標準的時(shí)鐘信號是保證數字音頻質(zhì)量的重要步驟，因為時(shí)鐘振蕩器的不同，每個(gè)設備的時(shí)鐘信號都會(huì )有一定量的偏差，這種偏差就會(huì )導致數字信號不精確，從而影響到音頻的質(zhì)量。

　　時(shí)鐘惡化通常來(lái)源于抖動(dòng)，在數字傳輸系統中，抖動(dòng)被定義為數字信號的重要時(shí)刻在時(shí)間上偏離其理想位置的短暫變動(dòng)，重要時(shí)刻就是在一個(gè)時(shí)間周期中對音頻流采樣的最佳時(shí)刻，理想情況下采樣每次都在設定的精確時(shí)間上進(jìn)行，但實(shí)際上會(huì )有所不同，實(shí)際信號會(huì )沿著(zhù)理想信號邊沿附近做周期性移動(dòng)，這種變化就被認為是一種抖動(dòng)，這也被稱(chēng)為數字信號的相位噪聲。

　　抖動(dòng)一旦過(guò)大就會(huì )出現誤碼，誤碼對數字音頻造成的影響是巨大的，所以抖動(dòng)越大，誤碼也就越大，數字音頻損失越大。抖動(dòng)的大小跟集成電路系統有著(zhù)密切聯(lián)系，有大量的電路設計、工藝、元器件質(zhì)量和系統級因素都會(huì )影響抖動(dòng)，另外如果非平衡系統中存在地電位漂移、差分輸入之間存在電壓偏移、信號的上升和下降時(shí)間出現變化等，也可能造成這種抖動(dòng)數字失真。

　　使用獨立時(shí)鐘信號設備就比把時(shí)鐘信號加載在A(yíng)ES等數字信號中的傳輸方式更加專(zhuān)業(yè)，在A(yíng)ES等復合數字信號中包含了時(shí)鐘信號和數字音頻數據，時(shí)鐘路徑之間的接線(xiàn)延遲差異，數據位之間的接線(xiàn)延遲差異，數據和時(shí)鐘路徑之間不同的負載情況，分組長(cháng)度差異等等，均可能對時(shí)鐘信號精確度造成影響。

　　另外在數字設備鏈路上，每臺設備都被鎖定于前一個(gè)設備，鏈路最后一級上的抖動(dòng)有前面幾級的貢獻。每臺設備都要把它們本身的固有抖動(dòng)加上，以及每條連接電纜都會(huì )貢獻線(xiàn)材引入的抖動(dòng)，在每一級上還會(huì )有一些抖動(dòng)增益或衰減。 這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)作抖動(dòng)累積。累積結果會(huì )隨各個(gè)設備抖動(dòng)特性和每一級上的數據模式而變化。但是在某些時(shí)候，出現了“病態(tài)”信號的情況下，所有抖動(dòng)就會(huì )不恰當地結合在一起。在長(cháng)距離傳輸時(shí)，在主設備和從設備中的很多點(diǎn)上存在抖動(dòng)累積，這樣的累加影響會(huì )更大。

　　隨著(zhù)抖動(dòng)電平的增加，從設備對信號的解碼開(kāi)始出現錯誤，接著(zhù)導致解碼失敗——偶爾無(wú)聲、爆音或有時(shí)失鎖。想要解決時(shí)鐘抖動(dòng)帶來(lái)的數字信號失真有兩個(gè)重要所在，一是盡量采用星型拓撲結構傳遞時(shí)鐘信號，二是使用獨立時(shí)鐘來(lái)解決時(shí)鐘信號對音頻質(zhì)量影響。