AES3

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1. 개요
2. 역사 및 개발
3. 관련 표준
- 3.1. IEC 60958
- 3.2. AES-2id
4. 하드웨어 연결
5. 프로토콜
6. 관련 표준 및 기술
참조

1. 개요

AES3는 오디오 장비 간 디지털 오디오 연결을 위한 표준으로, 1970년대 말 오디오 공학회(AES)와 유럽 방송 연합(EBU)에 의해 개발되었다. 1985년에 처음 발표되었으며, IEC 60958의 전문가용 버전으로, 소비자용 버전인 S/PDIF를 포함한다. AES3는 XLR 커넥터를 사용하는 밸런스드 연결(IEC 60958 Type I)과 BNC 커넥터를 사용하는 불평형 연결을 지원하며, 48kHz 샘플링 속도의 스테레오 PCM 오디오를 주로 지원한다. AES3는 서브프레임, 프레임, 오디오 블록으로 구성된 프로토콜을 사용하며, 채널 상태 워드를 통해 다양한 정보를 전달한다. 관련 표준으로는 AES-2id, SMPTE 2110, SMPTE 302M, AES47 등이 있다.

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AES3
개요
종류	디지털 오디오 인터페이스 표준
개발	AES (오디오 엔지니어링 협회) 및 EBU (유럽 방송 연맹)
다른 이름	AES/EBU AES3 S/PDIF (IEC 60958)
기술 정보
전송 매체	차폐 연선 (XLR 커넥터) 동축 케이블 (BNC 커넥터) 광섬유
전송 프로토콜	직렬 전송
샘플링 주파수	32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 176.4 kHz, 192 kHz
샘플 당 비트 수	24 비트 (최대)
채널 수	2 (스테레오)
전압 레벨	2 ~ 7 Vpp (XLR), 0.5 ~ 1 Vpp (동축)
임피던스	110 옴 (XLR), 75 옴 (동축)
응용
주요 사용 분야	전문 오디오 장비 간 연결 방송 장비 디지털 오디오 워크스테이션 (DAW) 오디오 인터페이스 디지털 믹서
관련 표준	S/PDIF

2. 역사 및 개발

1970년대 말, 오디오 공학회(AES)와 유럽 방송 연합(EBU)은 디지털 오디오 장비 간 상호 연결을 위한 표준 개발에 착수했다.^[14]^[1] 1985년, AES3 표준이 처음 발표되었으며,^[13]^[1] 1992년과 2003년에 개정되었다.^[13]^[1] 초기에는 AES/EBU라는 이름으로도 알려졌다.^[1]

IEC 60958은 AES3의 소비자용 버전인 S/PDIF를 포함하는 국제 표준이다.

3. 관련 표준

3. 1. IEC 60958

IEC 60958(과거명: IEC 958)은 국제전기기술위원회(IEC)에서 제정한 디지털 오디오 인터페이스 기술 표준이다. 이 표준은 AES3 (전문가용) 및 S/PDIF (소비자용)를 모두 포괄한다.

IEC 60958 표준은 다음과 같이 구성된다.

IEC 60958-1: 일반
IEC 60958-2: 소프트웨어 정보 전달 모드
IEC 60958-3: 소비자 응용 분야
IEC 60958-4: 전문 응용 분야
IEC 60958-5: 소비자 응용 분야 개선

3. 2. AES-2id

AES-2id는 오디오 엔지니어링 소사이어티(AES)에서 발행한 AES 정보 문서로, AES3 인터페이스 사용 지침을 제공한다.^[15] 이 문서는 AES3, 디지털 오디오 엔지니어링에 대한 AES 권장 실무, 2채널 선형 표현 디지털 오디오 데이터의 직렬 전송 형식의 사용 지침을 제공한다. 또한 AES11과 같이 AES3과 함께 사용되는 관련 표준에 대한 설명도 포함한다.^[15]

AES-2id의 전체 세부 사항은 오디오 엔지니어링 소사이어티 웹 사이트^[4]의 표준 섹션에서 AES-2id 문서를 PDF 파일로 다운로드하여 확인할 수 있다.

4. 하드웨어 연결

AES3 표준은 국제 표준 IEC 60958의 파트 4와 유사하다. IEC 60958에서 정의된 물리적 상호 연결 유형 중 두 가지가 일반적으로 사용된다.

IEC 60958 Type I 연결은 밸런스드 연결이며, 110옴 꼬임쌍선 케이블과 XLR 커넥터를 사용한다. 주로 전문적인 오디오 장비 연결에 사용되며, AES3의 표준 커넥터로 간주된다. 하드웨어 인터페이스는 RS-422 라인 드라이버 및 수신기를 사용하여 구현된다.

Type I 커넥터 끝단
	케이블 끝단	장치 끝단
입력	XLR 수 플러그	XLR 암 잭
출력	XLR 암 플러그	XLR 수 잭

IEC 60958 Type II는 가전 제품 응용 분야를 위한 불평형 전기 또는 광 인터페이스를 정의한다. IEC 60958 Type II 사양의 전신은 소니/필립스 디지털 인터페이스 또는 S/PDIF였다. 둘 다 원래의 AES/EBU 작업을 기반으로 했다. S/PDIF와 AES3는 프로토콜 수준에서 상호 교환이 가능하지만, 물리적 수준에서는 서로 다른 전기 신호 레벨과 임피던스를 지정하며, 이는 일부 응용 분야에서 중요할 수 있다.

AES/EBU 신호는 75옴 동축 케이블을 사용하여 불평형 BNC 커넥터를 통해 전송될 수도 있다. 불평형 버전은 평형 버전의 최대 150미터와 비교하여 매우 긴 전송 거리를 갖는다.^[5] AES-3id 표준은 AES3의 75옴 BNC 전기적 변형을 정의한다. 이는 아날로그 또는 디지털 비디오와 동일한 케이블, 패칭 및 인프라를 사용하므로 방송 업계에서 흔히 사용된다.

4. 1. IEC 60958 Type I

IEC 60958 Type I 연결은 밸런스드 연결이며, 110옴 꼬임쌍선 케이블과 XLR 커넥터를 사용한다. 주로 전문적인 오디오 장비 연결에 사용되며, AES3의 표준 커넥터로 간주된다. 하드웨어 인터페이스는 RS-422 라인 드라이버 및 수신기를 사용하여 구현된다.

Type I 커넥터 끝단
	케이블 끝단	장치 끝단
입력	XLR 수 플러그	XLR 암 잭
출력	XLR 암 플러그	XLR 수 잭

4. 2. IEC 60958 Type II

IEC 60958 Type II는 가전 제품 응용 분야를 위한 불평형 전기 또는 광 인터페이스를 정의한다. IEC 60958 Type II 사양의 전신은 소니/필립스 디지털 인터페이스 또는 S/PDIF였다. 둘 다 원래의 AES/EBU 작업을 기반으로 했다. S/PDIF와 AES3는 프로토콜 수준에서 상호 교환이 가능하지만, 물리적 수준에서는 서로 다른 전기 신호 레벨과 임피던스를 지정하며, 이는 일부 응용 분야에서 중요할 수 있다.

4. 3. BNC 커넥터

AES/EBU 신호는 75옴 동축 케이블을 사용하여 불평형 BNC 커넥터를 통해 전송될 수도 있다. 불평형 버전은 평형 버전의 최대 150미터와 비교하여 매우 긴 전송 거리를 갖는다.^[5] AES-3id 표준은 AES3의 75옴 BNC 전기적 변형을 정의한다. 이는 아날로그 또는 디지털 비디오와 동일한 케이블, 패칭 및 인프라를 사용하므로 방송 업계에서 흔히 사용된다.

5. 프로토콜

AES3와 S/PDIF의 데이터 전송 프로토콜은 거의 동일하다.^[6] AES3는 주로 48 kHz의 DAT 또는 44.1 kHz의 CD 형식으로 스테레오 PCM 인코딩 오디오를 지원한다. AES3는 이중 위상 마크 코드(BMC)를 사용하여 클럭과 데이터를 함께 인코딩한다.

각 비트는 하나의 ''타임 슬롯''을 차지한다. 각 오디오 샘플(최대 24비트)은 4개의 플래그 비트와 4개의 타임 슬롯으로 이루어진 동기화 프리앰블과 결합되어 32개의 타임 슬롯으로 구성된 ''서브프레임''을 만든다. 각 서브프레임의 32개 타임 슬롯은 다음과 같이 할당된다.

AES3 서브프레임
타임 슬롯	이름	설명
0–3	프리앰블	오디오 블록, 프레임 및 서브프레임을 위한 동기화 프리앰블(이중 위상 마크 코드 위반).
4–7	보조 샘플 (선택 사항)	프로듀서의 토크백 또는 녹음 스튜디오 간 통신 등, 채널 상태 워드에 지정된 대로 사용되는 저품질 보조 채널.
8–27, 또는 4–27	오디오 샘플	최상위 비트(MSB)가 마지막인 하나의 샘플이 저장됩니다. 보조 샘플이 사용되는 경우, 비트 4–7은 포함되지 않는다. 샘플 비트 깊이가 작은 데이터는 항상 MSB가 비트 27에 있고 최하위 비트(LSB) 방향으로 0으로 확장된다.
28	유효성 (V)	오디오 데이터가 정확하고 D/A 변환에 적합한 경우 설정되지 않는다. 결함 있는 샘플이 존재하는 동안, 수신 장비는 출력을 음소거하도록 지시받을 수 있다.
29	사용자 데이터 (U)	채널 상태 워드에 지정된 형식으로 각 채널에 대한 직렬 데이터 스트림을 형성한다(프레임당 1비트).
30	채널 상태 (C)	오디오 블록의 각 프레임의 비트가 결합되어 192비트 채널 상태 워드를 형성한다.
31	패리티 (P)	데이터 전송의 오류 감지를 위한 짝수 패리티 비트이다. 프리앰블은 제외된다; 비트 4–31은 1의 짝수 개수를 갖는다.

두 개의 서브프레임(A 및 B, 일반적으로 왼쪽 및 오른쪽 오디오 채널)이 '''프레임'''을 구성한다. 프레임은 64비트 기간을 포함하며 오디오 샘플 기간당 한 번 생성된다. 192개의 연속적인 각 프레임은 ''오디오 블록''으로 그룹화된다. 샘플은 각 프레임 시간마다 반복되지만, 메타데이터는 오디오 블록당 한 번만 전송된다. 48 kHz 샘플 속도에서 초당 250개의 오디오 블록이 있으며, 6.144 MHz 이중 위상 클럭이 지원하는 초당 3,072,000개의 타임 슬롯이 있다.^[6]

5. 1. 서브프레임

5. 2. 프리앰블

동기화 프리앰블은 오디오 블록 내에서 서브프레임과 해당 위치를 식별하는 특수 코드이다. 프리앰블은 일반적인 BMC 인코딩된 데이터 비트는 아니지만, 0 DC 바이어스를 가진다.

세 가지 가능한 프리앰블은 다음과 같다.

X (또는 M): 이전 타임 슬롯이 '0'인 경우 11100010₂, '1'인 경우 00011101₂ (동등하게 NRZI 인코딩된 10010011₂)이다. 오디오 블록 시작을 제외하고 채널 A(왼쪽)에 대한 워드를 표시한다.
Y (또는 W): 이전 타임 슬롯이 '0'인 경우 11100100₂, '1'인 경우 00011011₂ (동등하게 NRZI 인코딩된 10010110₂)이다. 채널 B(오른쪽)에 대한 워드를 표시한다.
Z (또는 B): 이전 타임 슬롯이 '0'인 경우 11101000₂, '1'인 경우 00010111₂ (동등하게 NRZI 인코딩된 10011100₂)이다. 오디오 블록 시작 시 채널 A(왼쪽)에 대한 워드를 표시한다.

세 가지 프리앰블은 AES3 표준에서 X, Y, Z로, IEC 958 (AES 확장)에서 M, W, B로 불린다.

8비트 프리앰블은 각 서브프레임의 처음 4개의 타임 슬롯 (타임 슬롯 0~3)에 할당된 시간에 전송된다. X 또는 Z는 프레임의 시작을 표시하고, Z는 오디오 블록의 시작을 표시한다.

2채널 AES3에서 프리앰블은 ZYXYXYXY... 패턴을 형성한다. 각 Y 프리앰블을 가진 추가 채널 (프레임당 더 많은 서브프레임)로 이 구조를 확장하는 것은 간단하며, 이는 MADI 프로토콜에서 수행된다.

5. 3. 채널 상태 워드

AES3는 각 서브프레임에 하나의 채널 상태 비트를 포함하며, 각 블록의 각 채널에는 총 192비트(24바이트)의 채널 상태 정보가 있다.^[1] AES3와 S/PDIF 표준은 192비트 채널 상태 워드의 내용이 크게 다르지만, 첫 번째 채널 상태 비트로 두 가지를 구분한다.^[1]

채널 상태 워드는 다음과 같은 정보를 포함한다.

바이트 0: 기본 제어 데이터로, 샘플 속도, 압축, 프리엠퍼시스 등을 나타낸다.^[1]
비트 0은 AES3 채널 상태 데이터(1) 또는 S/PDIF 데이터(0)를 나타낸다.^[1]
비트 1은 선형 오디오 PCM 데이터(0) 또는 기타 데이터(1)를 나타낸다.^[1]
비트 2–4는 프리엠퍼시스 유형을 나타내며, 일반적으로 100₂ (없음)으로 설정된다.^[1]
비트 5는 소스의 잠금 상태(외부 동기화 잠금(0), 잠금 해제(1))를 나타낸다.^[1]
비트 6–7은 샘플 속도를 나타내며, 지정되지 않음, 48 kHz(기본값), 44.1 kHz, 32 kHz 옵션이 있다. 추가 샘플 속도는 "확장 샘플 속도" 필드에서 나타낼 수 있다.^[1]
바이트 1: 오디오 스트림이 스테레오, 모노 또는 다른 조합인지 여부를 나타낸다.^[1]
비트 0–3은 두 채널의 관계(관련 없는 오디오 데이터, 스테레오 쌍, 중복된 모노 데이터, 음악 및 음성 해설, 스테레오 합/차 코드)를 나타낸다.^[1]
비트 4–7은 사용자 채널 워드의 형식을 나타내는 데 사용된다.^[1]
바이트 2: 오디오 워드 길이를 나타낸다.
비트 0–2는 보조 비트 사용을 나타내며, 일반적으로 000₂ (사용 안 함) 또는 001₂ (24비트 오디오 데이터에 사용)으로 설정된다.
비트 3–5는 워드 길이를 지정하며, 20비트 또는 24비트 최대값에 상대적인 샘플 크기를 나타낸다.
비트 6–7은 사용되지 않는다.
바이트 3: 다중 채널 애플리케이션에만 사용된다.
바이트 4: 추가 샘플 속도 정보를 나타낸다.
비트 0–1은 AES11에 따른 샘플 속도 참조 등급을 나타낸다.
비트 2는 예약되어 있다.
비트 3–6은 확장 샘플 속도를 나타내며, 24, 96, 192 kHz 및 22.05, 88.2, 176.4 kHz 값을 가진다.
비트 7은 샘플링 주파수 스케일링 플래그로, 설정되면 샘플 속도가 NTSC 비디오 프레임 속도와 일치하도록 1/1.001로 곱해짐을 나타낸다.
바이트 5: 예약됨
바이트 6–9: 채널 원점을 나타내는 4개의 ASCII 문자이다. 대형 스튜디오에서 널리 사용된다.
바이트 10–13: 채널 대상을 나타내는 4개의 ASCII 문자이다.
바이트 14–17: 32비트 샘플 주소로, 블록당 192씩 증가한다. 48 kHz에서 이 값은 약 하루마다 래핑된다.
바이트 18–21: 자정 이후의 샘플을 나타내는 32비트 샘플 주소 오프셋이다.^[7]
바이트 22: 채널 상태 워드 신뢰성 표시이다.
비트 0–3은 예약되어 있다.
비트 4는 바이트 0–5(신호 형식)의 신뢰 여부를 나타낸다.
비트 5는 바이트 6–13(채널 레이블)의 신뢰 여부를 나타낸다.
비트 6은 바이트 14–17(샘플 주소)의 신뢰 여부를 나타낸다.
비트 7은 바이트 18–21(타임스탬프)의 신뢰 여부를 나타낸다.
바이트 23: CRC로, 채널 상태 워드의 손상을 감지하는 데 사용된다.

5. 4. 임베디드 타임코드

SMPTE 타임코드 데이터는 AES3 신호 내에 임베디드될 수 있다. 이는 동기화 및 오디오 콘텐츠의 로깅과 식별에 사용될 수 있다. 채널 상태 데이터의 18~21바이트에 32비트 이진 워드로 임베디드된다.^[8] AES11 표준은 디지털 오디오 구조의 동기화에 대한 정보를 제공한다.^[9] AES52 표준은 고유 식별자를 AES3 비트 스트림에 삽입하는 방법을 설명한다.^[10]

6. 관련 표준 및 기술

유럽 방송 연맹(European Broadcasting Union)은 [http://tech.ebu.ch/docs/tech/tech3250.pdf 디지털 오디오 인터페이스(AES/EBU 인터페이스) 사양] Tech 3250-E 3판(2004)을 발행했다.
John Watkinson, ''The Art of Digital Audio Third Edition'' (Focal Press, 2001), ISBN 0-240-51587-0.
John Watkinson, ''The AES/EBU Digital Audio Interface'', UK Conference: AES/EBU Interface (EBU-02, 1989년 8월).
John Emmett, ''Engineering Guidelines: The EBU/AES Digital Audio Interface'' (유럽 방송 연맹, 1995).
AES-2id-2006: 디지털 오디오 엔지니어링 정보 문서 — AES3 인터페이스 사용 지침. (AES 표준 웹 사이트에서 다운로드, 외부 링크 참조)
Mark Yonge, ''AES3 Channel Status Revisited'', Line Up 101 (2005년 6월–7월), 20–22쪽.
[http://www.bnoack.com/data/AES_channelstatus.html AES3 / AES-EBU 채널 상태 바이트 설정] (2020-01-04 확인).

SMPTE 2110-31은 SMPTE 2110 IP 기반 멀티캐스트 프레임워크를 사용하여 IP 네트워크를 통해 전송하기 위해 AES3 데이터 스트림을 실시간 전송 프로토콜 패킷으로 캡슐화하는 방법을 정의한다.^[11]

SMPTE 302M-2007은 텔레비전 방송용 MPEG 전송 스트림에 AES3 데이터 스트림을 캡슐화하는 방법을 정의한다.^[12]

AES3 디지털 오디오 형식은 비동기 전송 모드 네트워크를 통해서도 전송될 수 있다. AES3 프레임을 ATM 셀에 패킹하는 표준은 AES47이다.

6. 1. SMPTE 2110

SMPTE 2110-31은 SMPTE 2110 IP 기반 멀티캐스트 프레임워크를 사용하여 IP 네트워크를 통해 전송하기 위해 AES3 데이터 스트림을 실시간 전송 프로토콜 패킷으로 캡슐화하는 방법을 정의한다.^[11]

6. 2. SMPTE 302M

SMPTE 302M-2007은 텔레비전 방송용 MPEG 전송 스트림에 AES3 데이터 스트림을 캡슐화하는 방법을 정의한다.^[12]

6. 3. AES47

AES3 디지털 오디오 형식은 비동기 전송 모드 네트워크를 통해서도 전송될 수 있다. AES3 프레임을 ATM 셀에 패킹하는 표준은 AES47이다.

참조

_[1] 웹사이트 Specification of the AES/EBU digital audio interface (The AES/EBU interface) https://tech.ebu.ch/[...] European Broadcast Union 2014-01-07
_[2] 웹사이트 About AES Standards http://www.aes.org/s[...] Audio Engineering Society 2014-01-07
_[3] 웹사이트 AES Official Site http://www.aes.org
_[4] 웹사이트 Standards web site http://www.aes.org/p[...]
_[5] 간행물 Engineering Guidelines: the EBU/AES Digital Audio Interface https://tech.ebu.ch/[...] European Broadcasting Union 1995
_[6] 웹사이트 The AES/EBU digital audio signal distribution standard http://broadcastengi[...] Broadcastengineering.com 2004-09-01
_[7] 웹사이트 Specification of the AES/EBU digital audio interface (The AES/EBU interface) https://tech.ebu.ch/[...] European Broadcast Union 2014-01-07
_[8] 서적 Timecode: A user's guide Focal Press
_[9] 간행물 AES11-2009 (r2019): AES recommended practice for digital audio engineering - Synchronization of digital audio equipment in studio operations https://www.aes.org/[...] Audio Engineering Society 2009
_[10] 간행물 AES52-2006 (r2017): AES standard for digital audio engineering - Insertion of unique identifiers into the AES3 transport stream https://www.aes.org/[...] Audio Engineering Society 2006
_[11] 간행물 ST 2110-31:2018 - SMPTE Standard - Professional Media Over Managed IP Networks: AES3 Transparent Transport https://ieeexplore.i[...] 2018-08
_[12] 간행물 ST 302:2007 - SMPTE Standard - For Television — Mapping of AES3 Data into an MPEG-2 Transport Stream https://ieeexplore.i[...] 2007-10
_[13] 웹인용 Specification of the AES/EBU digital audio interface (The AES/EBU interface) http://tech.ebu.ch/d[...] European Broadcast Union 2014-01-07
_[14] 웹인용 About AES Standards http://www.aes.org/s[...] Audio Engineering Society 2014-01-07
_[15] 웹인용 AES Official Site http://www.aes.org

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