Муки выбора usb-spdif

Сообщение от rage2

Я правильно понимаю, что далее речь идет про изохронную передачу в асинхронном режиме....? )

/* Сначала хотел оставить собственные комментарии по каждому пункту, но решил оставить только сухую теорию. */
Идеальная реализация асинхронного режима, в теории, может обеспечить передачу данных без потерь. Но допуски в реализации (=ошибки), плюс более высокие требования к оборудованию при высоких скоростях передачи, в итоге будут соответствовать допустимой погрешности даже в лучших образцах.

Сообщение от rage2

Какие плюсы на пратике нам дает асинхронная передача данных в юсб аудио? Нужно ли за ней гнаться, покупая звуковухи с ее поддержкой.

Меньшую вероятность искажений при воспроизведении аудиопотока с высоким битрейтом, если соблюдены все прочие технические условия: качественный контроллер на стороне хоста-компьютера, наличие драйверов для операционной системы, помехоустойчивые соединения и питание, наличие музыкального материала в нужном качестве для повседневного прослушивания на высокоскоростном носителе данных.

Классы:

USB Audio Class 1 & Class 2
USB Audio Class 1 был первым классом передачи аудио по порту USB, который поддерживает ОС Windows. Создавая устройство, которое соответствует модели драйверов Windows, можно передавать по порту USB аудиоматериалы вплоть до 24 бит/96 КГц. При подключении устройства USB Audio Class 1 не требуется установки дополнительных драйверов, так как драйвер поддержки этого режима уже интегрирован в ОС. Также этот режим поддерживается основными версиями Linux и Mac OSX версиями более ранними, чем 10.5 (Snow Leopard). Использование режима USB Audio 1 предпочтительно для старых компьютеров, а также оснащенных низкоскоростным портом USB 1.1
USB Audio Class 2 – дальнейшее развитие технологии, позволяющее передавать по порту USB 2.0 аудиоматериалы с высокой частотой дискретизации. По максимальной частоте дискретизации USB Audio Class 2 вдвое превышает Class 1 и обеспечивает передачу до 24 бит/192 КГц. Однако, необходимо чтобы USB-устройство воспроизведения поддерживало это режим аппаратно и разработчик предоставлял драйвер устройства для работы под Windows. В случае с устройствами некоторых производителей такой драйвер обеспечивает поддержку ASIO и асинхронный формат передачи аудиоданных.

Формат потока данных/синхронизация:

Для удовлетворения всем требованиям работы с различными классами USB-устройств, стандарты USB предусматривают несколько форматов для передачи данных. Сосредоточимся на формате передачи, который используется для передачи аудио данных. Такая передача называется изохронной. Более подробно о различных каналах передачи, а также прочих особенностях работы USB можно обратиться к официальной документации по стандартам, выложенной на сайте USB.org.

Изохронный формат передачи подразумевает непрерывных поток пакетов данных, поступающий от хоста (Ваш компьютер) к внешнему устройству (аудио USB-устройство). Если какой либо пакет из потока утрачен, он не будет выслан повторно. Основная причина такого решения лежит в следующем: попытка отправить утраченный пакет повторно вызывает необходимость приостановки основного потока передачи, что неизбежно приведет к задержке в звуковом потоке, заметному на слух искажению и/или сбою и потере синхронизации. Напротив, достаточно редкое выпадение звукового сэмпла вследствие утраты пакета данных не сильно заметно на слух.
Периодичность отправки пакетов данных задается активным устройством – компьютером (хостом).

Типы USB-аудио устройств:

Внешние (пассивные) аудио USB-устройства делятся на три типа: синхронные, адаптивные и асинхронные.

Синхронные
Синхронные USB-устройства принимают пакеты данных всякий раз, когда хост-ПК отправляет их. Это приводит к сбоям (потере пакетов) примерно раз в несколько секунд вследствие расхождения изначально заданной частотой дискретизации и задаваемой хостом в настоящий момент (вот он, тот самый гнусный и противный джиттер – примечание переводчика). Такой формат передачи данных – самый простой для реализации аудио USB-устройства. Однако, наличие неизбежных потерь в принимаемом потоке существенно ограничивает устройство по уровню качества.

Адаптивные
Адаптивные USB-устройства также принимают пакеты данных, однако постоянно подстраивают свою несущую частоту по синхронизации исходящего от хоста потока, чтобы избежать сбоев в аудио.

Проблема в увеличении или уменьшении несущей частоты лежит в следующем: аудио сэмплы постоянно немного сдвигаются вперед или назад по времени, чтобы достичь синхронизации с несущей частотой в данный момент времени (и это – тоже прямое проявление джиттера, примечание переводчика). Отказ от строгой монотонности (неизменности) несущей частоты создает высокие значения джиттера в аудиопотоке.

Асинхронные
Асинхронные USB-устройства является самыми сложными в реализации – они меняют роли хоста и пассивного устройства.

В адаптивных и синхронных USB только компьютер определяет интервалы времени между отправкой пакетов данных. В асинхронном USB аудио хвост виляет собакой. Внешнее устройство динамически запрашивает хост отправить больше или меньше пакетов для соответствия его собственной пропускной способности. Это позволяет внешнему устройству синхронизовать поступающий поток аудиоданных по собственному тактовому генератору, полностью устраняя недостатки синхронной и адаптивной USB передачи. Это изначально определяет низкое значение джиттера передачи аудиопотока. Но также это и наиболее сложный в реализации формат, так как устройство должно обладать механизмом обратной связи для контроля частоты потока передачи данных.

Иллюстрации, для приличия, взяты из репоста на ВегаЛабе.