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[[Datei:Toslink2.jpg|mini|TOSLINK-Stecker mit abgenommener Schutzkappe]]
'''Sony/Philips Digital Interface''' ('''S/PDIF''', ursprünglich '''Sony/Philips Digital Interconnect Format''') ist eine [[Spezifikation#Spezifikation in der Informatik|Spezifikation]] für eine [[unidirektional]]e, [[Synchronisation#Digitale Wiedergabegeräte|selbstsynchronisierende]] und [[serielle Schnittstelle]] zur [[Elektrotechnik|elektrischen]] oder [[Optik|optischen]] Übertragung [[Digitalisierung|digitaler]] [[Stereofonie|Stereo]]- oder [[Mehrkanal-Tonsystem|Mehrkanal]]-[[Audiosignal]]e zwischen verschiedenen Geräten für die Anwendung im [[Unterhaltungselektronik]]bereich.<ref>{{Literatur |Autor=[[Michael Dickreiter]], Volker Dittel, Wolfgang Hoeg, Martin Wöhr |Titel=Handbuch der Tonstudiotechnik |Auflage=8. |Verlag=[[Walter de Gruyter (Verlag)|de Gruyter]] |Datum=2014-01-31 |Seiten=688 f |ISBN=978-3-11-028978-7}} ({{Google Buch |BuchID=DqLoBQAAQBAJ |Seite=688}})</ref> Die optische Variante ist als [[TOSLINK]] standardisiert.

S/PDIF wird z. B. bei [[Compact Disc|CD]]-Spielern, [[Digital Audio Tape|DAT]]-Recordern, bei [[MiniDisc]], zwischen [[DVD-Player]] und [[Heimkino]]-[[AV-Receiver|Receiver]] und bei digitalen [[Audiokarte]]n in [[Personal Computer|PCs]] verwendet. Auch bei Audioanlagen in Fahrzeugen kommt es zum Einsatz, wo ein ganzer [[Kabelbaum]] durch ein einziges [[Glasfaserkabel]] ersetzt werden kann, das zudem noch unempfindlich gegen [[elektromagnetische Verträglichkeit|Störstrahlung]] ist.

== Allgemeines ==
{{Infobox Norm
|Typ = EN
|Nummer = 60958
|Bereich = Digitaltechnik
|Titel = Digitalton-Schnittstelle<br />Teil 1: Allgemeines<br />'''Teil 3: Allgemeingebrauch'''<br />Teil 4: Professioneller Gebrauch
|Beschreibung =
|Erstveröffentlichung = 2000-08
|Stand = Dezember 2015, Januar 2017, Januar 2017
|Übernahme von = ISO IEC 60958
}}

S/PDIF wird in [[International Electrotechnical Commission|IEC]] 60958 (früher ''IEC 958:1989'') definiert. In Deutschland ist diese [[Normung|Norm]] als '''[[DIN-Norm|DIN]] [[Europäische Norm|EN]] 60958''' in drei Teilen veröffentlicht.

In den 1980er-Jahren entwickelte eine Arbeitsgruppe der [[Audio Engineering Society]] einen Standard zur digitalen Übertragung von [[Audiosignal]]en. Dieser wurde der [[Europäische Rundfunkunion| Europäischen Rundfunkunion (EBU)]] und der japanischen [[EIAJ]] zur Zustimmung vorgelegt.<ref>{{Internetquelle |autor=John Emmett |url=https://tech.ebu.ch/docs/other/aes-ebu-eg.pdf |titel=Engineering Guidelines - The EBU/AES Digital Audio Interface |hrsg=European Broadcasting Union |datum=1995 |zugriff=2024-08-09 |format=PDF; 300 kB |sprache=en}}</ref> 1985 wurde der Standard als [[AES/EBU|AES3]] von dem amerikanischen [[American National Standards Institute|ANSI]] und der EBU und der EIJA unter eigenen Bezeichnungen mit kleinen Anpassungen veröffentlicht. Deshalb wird er teilweise auch als AES/EBU-Standard bezeichnet.

Parallel arbeitete die [[International Electrotechnical Commission|IEC]] unter wesentlichem Einfluss von [[Sony]] und [[Philips]] an der Implementation eines entsprechenden Standards für Verbraucher-Anwendungen. Die IEC 958 wurde zur IEC 60958 bzw. DIN EN 60958. Diese Norm deckt einen professionellen ''(professional mode, Type I)'' und einen Endverbrauchermodus ''(consumer mode, Type II)'' ab. In heimischen [[HiFi]]-Geräten kommt der Endverbraucher-Typ zur Anwendung.<ref>{{Internetquelle |url=https://webstore.ansi.org/Standards/DIN/dinen609582015de |titel=DIN EN 60958-1:2015 DE - Digitalton-Schnittstelle - Teil 1: Allgemeines (IEC 60958-1:2008 + A1:2014); Deutsche Fassung EN 60958-1:2008 + A1:2014 (Foreign Standard) |abruf=2022-06-25}}</ref> Die wesentlichen Unterschiede bestehen in einer unterschiedlichen physischen Schnittstelle und dem sogenannten Kanalstatus („C-Bit“) von AES3, das bei S/PDIF zu Übermittlung von [[Serial Copy Management System|Kopierschutzdaten]] verwendet wird.<ref>{{Literatur|Titel=AES3-2003|TitelErg=AES Standard for digital audio – Digital input-output interfacing – Serial transmission format for two-channel linearly represented digital audio data. Überarbeitete Version von dem Standard AES3-1992|Verlag=Audio Engineering Society Inc.|Ort=New York|Jahr=2003}}</ref> Die restlichen Datenfelder, insbesondere das Format der Audiodaten, der Aufbau von [[Datenframe|Frames]] und Subframes, ist zwischen S/PDIF und AES3 identisch.

== Steckverbindungen ==

Als Steckverbinder werden für elektrische Verbindungen ein [[Cinch]]-Anschluss mit [[Koaxialkabel]] oder seltener ein 3,5-mm-[[Klinkenstecker]] (Spitze: Ausgang, Ring: Eingang, Mantel: [[Masse (Elektronik)|GND]], teilweise auch bei 4-poligen Steckern Spitze: Audio analog links, 1. Ring: Audio analog rechts, 2. Ring: GND, Schaft: S/PDIF Ausgang) und für optische Signalübertragung ein [[TOSLINK]]-Anschluss verwendet. Bei einigen Notebooks und PC-Soundkarten gibt es Klinkenverbindungen mit kombinierter Buchse für analoge und optische Signale, die mit einem einfachen Adapter an einen TOSLINK-Stecker passen.

Bei einigen PC-Hauptplatinen ist der S/PDIF-Ausgang (der Eingang ist bei Onboard-Soundkarten im Laufe der 2010er-Jahre entfallen) nicht als Buchse an der [[ATX-Blende]] ausgeführt, sondern befindet sich als [[Stiftleiste]] auf dem Mainboard. Die Anzahl und Belegung der Stifte unterscheidet sich je nach Hersteller. Die Stiftleiste wurde manchmal mit einer Grafikkarte verbunden, die das Audiosignal über HDMI ausgab (heutige Grafikkarten agieren hingegen selbst als Soundkarte). Daneben gibt es [[Slotblende]]n, um das S/PDIF-Signal koaxial oder optisch auszugeben. Für letzteres hat die Stiftleiste oft einen +5V-Pin.<ref>{{Internetquelle|url=https://www.intel.de/content/www/de/de/support/articles/000006034/boards-and-kits/desktop-boards.html|titel=S/PDIF-Informationen|werk=Intel-Support|datum=2017-07-21|abruf=2021-08-02}}</ref>

Für die Umwandlung elektrisch/optisch ist ein [[Adapter]] mit eigener Stromversorgung nötig.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.epanorama.net/documents/audio/spdif.html |titel=S/PDIF Interface - Specs, Characteristics, Converters |werk=epanorama.net |datum=2009 |sprache=en |abruf=2022-06-25}}</ref>

== Physische Schnittstelle ==
[[Datei:Digital-audio-interfaces-usb-spdif-toslink.jpg|mini|Digitale Audio-Interfaces an einem Studiomonitor mit S/PDIF-, USB-Audio- und TOSLINK-Eingängen]]

Die physische Schnittstelle bei S/PDIF ist definiert als [[Asymmetrische Signalübertragung|asymmetrische]] Verbindung mit einer [[Elektrische Spannung|Spannung]] von etwa ± 0,5 [[Volt]] bei einem [[Wellenwiderstand]] von 75 [[Ohm]]. Sie wird oft als ''coaxial'' bezeichnet und verwendet [[Cinch]]. Im Gegensatz dazu weist die AES3-Schnittstelle eine [[Symmetrische Signalübertragung|symmetrische]] Verbindung nach dem Standard [[EIA-422]] (RS-422) mit 110 Ohm Wellenwiderstand und einer Spannung von ca. ± 5 Volt auf. Für [[AES/EBU]] werden meist [[XLR]]-Stecker verwendet. Zunehmend kommen auch [[Twisted-Pair-Kabel]] zum Einsatz, meist der Kategorie [[Twisted-Pair-Kabel#Kategorie 5|Cat5]] und höher. Die Schnittstelle ist [[unidirektional]], das heißt, für die Gegenrichtung benötigt man ein zweites Kabel.

Bei der optischen Variante kommen optoelektronische Wandler zum Einsatz, die im Wesentlichen aus einer [[Photodiode]] bestehen ([[Wellenlänge]] etwa 650 nm). Technisch sind damit bis zu 20 Mbit/s möglich. Auch hier ist die Datenrichtung unidirektional. Zahlreiche Geräte unterstützen eine [[Samplefrequenz]] von bis zu 192 kHz, sowohl optisch als auch elektrisch.<ref>{{Internetquelle |autor=RME |url=https://archiv.rme-audio.de/download/adi2_d.pdf |titel=ADI2 |hrsg=RME-Audio |abruf=2020-01-01}}</ref>

== Logische Schnittstelle ==
[[Datei:SPDIF AES EBU protocol colored.svg|mini|Datenformat der Schnittstelle]]

S/PDIF und AES3 besitzen folgende wesentlichen Parameter:
* Als [[Leitungscode]] wird ein [[Biphase-Mark-Code]] (BMC) verwendet.
* Ein Block besteht aus 192 Frames.
* Ein Frame teilt sich wiederum in zwei Subframes à 32 Bit, die je ein [[Abtastung (Signalverarbeitung)|Sample]] darstellen.
* Jedes Sample beginnt mit einer Vier-[[Bit]]-[[Präambel]] (B: 1. Kanal Blockanfang, M: 1. Kanal Folge-Frame, W: Folge-Kanal, Folge-Frame), gefolgt von Status- und bis zu 24 Bit Audio-Sample-Daten.
* Die Datenrate auf dem Kabel entspricht dem 64-Fachen der [[Abtastrate]] und beträgt 2,0 Mbps bei 32 kHz, 2,8 Mbps bei 44,1 kHz, 3,1 Mbps bei 48 kHz, 6,2 Mbps bei 96 kHz und 12,3 Mbps bei 192 kHz.

== Mehrkanalton ==
Ursprünglich wurden über digitale Endverbraucherschnittstellen nur zwei Kanäle mit [[Puls-Code-Modulation|PCM]]-Signalen (32, 44,1 oder 48 kHz, bis 20 Bit) übertragen. Es können aber auch andere Daten übertragen werden. Damit es dabei nicht zu Störungen mit PCM-basierenden Geräten kommt, ist im Standard [[SMPTE]] 337M das Format festgelegt, in dem speziell kodierte Mehrkanalaudiodaten, wie [[Dolby Digital|AC-3]] oder [[DTS]], übertragen werden.<ref>{{Literatur|Titel=SMPTE 337M|TitelErg=Format for Non-PCM Audio and Data in an AES3 Serial Digital Audio Interface|Verlag=Audio Engineering Society Inc. |Ort=New York|Jahr= 2000}}</ref>

Um eine Wiedergabe komprimierter Signale korrekt auf allen Lautsprechern (5.1/6.1) zu ermöglichen, ist ein entsprechender [[Dolby Digital]]/DTS-Hardware-[[Decoder]] erforderlich. S/PDIF-Passthrough ist die Bezeichnung für die Weiterleitung des komprimierten Digitaltons an einen externen Hardware-Decoder. Eine unkomprimierte Mehrkanaltonübertragung ist per S/PDIF nicht möglich und erfordert [[HDMI]]. Alternativ können Mehrkanalsignale nur [[Analogsignal|analog]] mittels mehrerer [[Cinch]]- oder [[Klinkenstecker]] übertragen werden.

=== Zukunft ===
Aufgrund der limitierten maximalen S/PDIF-Datenrate von etwa 20 Mbit/s ist für neuere Audioformate wie [[Dolby Digital Plus]] oder [[Digital Theater Systems High Definition|DTS-HD]] ein Echtzeit-[[Downmix]] auf geringere Datenraten nötig bzw. es wird z. B. nur der im DTS-HD integrierte DTS-Kern übertragen. Mit entsprechend geringerer Tonqualität ist somit auch über S/PDIF eine Verwendung dieser Tonformate möglich.

Die S/PDIF-Datenrate erlaubt bei PCM-Audio eine maximale Dynamik von 24 Bit bei 192 kHz und zwei Kanälen. Tonformate, die mehr benötigen und unverändert ausgegeben werden sollen, erfordern deswegen die Verwendung der [[HDMI]]-Schnittstelle.

Die Bedeutung der S/PDIF-Schnittstelle nimmt aufgrund ihrer oben erwähnten Einschränkungen ab; HDMI ist in der Unterhaltungselektronik der etablierte Ersatz.

== Weblinks ==
{{Commonscat|S/PDIF|Sony/Philips Digital Interface}}
* [https://www.epanorama.net/documents/audio/spdif.html Technische Beschreibung des S/PDIF-Protokolls] (englisch)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Unterhaltungselektronik]]
[[Kategorie:Audioschnittstelle]]
[[Kategorie:Sony]]
[[Kategorie:Philips]]

Sony/Philips Digital Interface - Versionsgeschichte

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