Ką veikia optinis laidas?

Svarbiausios išvados
● Optinis laidas siunčia garsą šviesos impulsais, todėl garsas yra aiškus ir be jokio elektrinio triukšmo.
● Jis palaiko stereo PCM, „Dolby Digital“ (iki 5.1) ir DTS formatus, bet ne didelės bitų spartos be nuostolių kodekus, tokius kaip „Dolby TrueHD“ ar „DTS-HD Master Audio“.
● Optinius prievadus rasite televizoriuose, garso juostose ir namų kino imtuvuose, kai jums reikia paprastų, patikimų jungčių be įžeminimo kilpos triukšmo.
● Didelių nuotolių bėgimams arba duomenų tinklams stiklo pluošto versijos perduoda signalus mylių atstumu su labai mažais nuostoliais.
● Tinkamo kabelio pasirinkimas reiškia, kad reikia pritaikyti pluošto tipą (plastikas ar stiklas), ilgį ir jungties kokybę prie savo konfigūracijos.

 
1. Įvadas
Galite pastebėti „Optinį“ arba „Skaitmeninio garso išvesties“ prievadą televizoriaus, garso juostos ar AV imtuvo gale ir pamanyti, kad tai tik dar viena įvestis. Tačiau žinant ką daro optinis laidas gali apsaugoti jus nuo erzinančių garso trūkinėjimų, įžeminimo kilpos triukšmo ir suderinamumo problemų, ypač derinant šiuolaikinius ekranus su senesne garso įranga arba nukreipiant triukšmo neturintį garsą sudėtingose namų kino sistemose.
Optinis kabelis, dažnai vadinamas TOSLINK („Toshiba Link“) arba skaitmeniniu optiniu kabeliu, perduoda garsą kaip infraraudonųjų spindulių impulsus, o ne elektrinius signalus. Šis paprastas perėjimas pašalina beveik visus trukdžius, išlaiko gryną klausymosi patirtį ir praplečia vartotojo lygio garso kokybę iki duomenų centrų sujungimų, plačiajuosčio ryšio „paskutinės mylios“ pristatymo ir tikslių pramoninių jutiklių.
Šiame straipsnyje nagrinėjama:
● Kas yra optinis laidas ir iš kur jis atsirado
● Kaip iš tikrųjų veikia garso perdavimas
● Pagrindiniai pranašumai, palyginti su kitų tipų kabeliais
● Realaus pasaulio naudojimo atvejai namų kino teatruose, tinkluose, plačiajuosčiame ryšyje ir medicinos / pramonės srityse
● Gretimas palyginimas su HDMI ARC/eARC, bendraašiais skaitmeniniais ir analoginiais kabeliais
● Kaip pasirinkti, įrengti ir pašalinti optinius kabelius
● Naujos tendencijos, kurios formuos šviesolaidinių jungčių ateitį
Galiausiai suprasi, ką daro optinis laidas, kada naudoti ir kaip išsirinkti tinkamą kabelį bet kokiai programai.

 
2. Kas yra optinis laidas?
Optinis laidas, dar žinomas kaip skaitmeninis optinis kabelis arba TOSLINK– tai kabelis, perduodantis skaitmeninius garso duomenis šviesos impulsais per ploną šviesolaidį. Skirtingai nuo varinių kabelių, informacijai perduoti naudojamas stiklo arba plastiko pluoštas, todėl jis yra 100 % atsparus elektromagnetiniams trukdžiams (EMI) ir įžeminimo kilpos triukšmui, būdingam elektros jungtims.
Iš pradžių „Toshiba“ 1983 m. pristatė TOSLINK standartą, skirtą CD grotuvams prijungti prie imtuvų, tačiau netrukus jis tapo pagrindiniu vartotojų garso komponentų prijungimo standartu. Laikui bėgant, forma išsivystė į „Mini-TOSLINK“ (3,5 mm kištukas nešiojamiesiems kompiuteriams ir kitiems nešiojamiesiems įrenginiams) ir nebrangius plastikinių optinių skaidulų (POF) variantus, skirtus biudžetui tausojančioms reikmėms ir trumpiems tiražams.
2.1 Terminologija
● TOSLINK: Dažniausias pavadinimas, kilęs iš „Toshiba Link“, standartizuotas Optinių ryšių asociacijos.
● Skaitmeninis optinis kabelis: Bendrinis terminas, vartojamas ant pakuotės ir naudojimo instrukcijose.
● Optinis laidas / optinis kabelis: Atsitiktinis pavadinimas, pabrėžiantis šviesos pagrindu perduodamą energiją.
2.2 Trumpa istorija
● 1983 m.: „Toshiba“ pristato pirmąjį TOSLINK standartą, skirtą CD ir imtuvo jungtims.
● Devintojo dešimtmečio pabaiga–dešimtasis dešimtmetis: Priėmimas plinta tarp DVD grotuvų, garso juostų ir ankstyvųjų namų kino imtuvų.
● 2000-ieji: „Mini-TOSLINK“ jungtis rodoma nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir nešiojamuosiuose garso įrenginiuose.
● 2010-ieji: Plastikinių optinių skaidulų variantai pigesni trumpiems vartotojų tiražams; stiklo pluoštas išlieka dominuojantis profesionaliems, tinklų ir pramonės tikslams.

 
3. Kaip tai veikia
Garso perdavimas šviesa gali skambėti futuristiškai, tačiau procesas yra paprastas:
1.Elektra → Šviesos konversija
Šviesos diodas (arba aukštos klasės įrenginiuose – lazerinis diodas) koduoja skaitmeninį garso srautą (S/PDIF) į infraraudonųjų spindulių šviesos impulsus.
2. Šviesa keliauja per pluoštą
Šviesolaidžio šerdyje šviesa atsispindi nuo apvalkalo sienelių dėl visiško vidinio atspindžio, todėl beveik visa energija išlieka šerdies viduje be nuotėkio.
3. Šviesa → Elektros konversija
Priėmimo gale fotodiodas arba panašus jutiklis aptinka šviesos impulsus ir paverčia juos atgal į elektrinį S/PDIF signalą, kurį AV imtuvas arba televizorius apdoroja į garsą.
3.1 Pagrindiniai komponentai
● Šerdis: centrinis pluoštas (stiklas arba plastikas), kuris praleidžia šviesą.
● Apvalkalas: aplinkinis mažesnio lūžio rodiklio sluoksnis, kuris sulaiko šviesą šerdyje.
● Buferis/apvalkalas: Apsauginės dangos, kurios apsaugo subtilų pluoštą nuo fizinių pažeidimų ir drėgmės.
3.2 Palaikomi formatai

Tokie formatai kaip „Dolby TrueHD“, „DTS-HD Master Audio“, „Dolby Atmos“ ir „DTS:X“ viršija optinio ryšio ~1,4 Mbps pralaidumą ir reikalauja HDMI eARC arba kitų didesnio pralaidumo jungčių.

4. Kodėl verta naudoti vieną?
4.1 Nulinis elektrinis triukšmas
Kadangi optinis kabelis neturi metalinio laidininko, jis yra atsparus radijo dažnių trikdžiams / elektromagnetiniams trukdžiams ir panaikina įžeminimo kilpos triukšmą – dažnas problemas, kylančias jungiant įrangą per kelis elektros tinklo lizdus.
4.2 patikimas erdvinis garsas
Dauguma vartotojams skirtų A/V sistemų (nuo 2.0 stereo iki 5.1 erdvinio garso) veikia nepriekaištingai per optinį jungtį. Tai paprastas būdas gauti „Dolby Digital“ arba DTS be HDMI sudėtingumo.
4.3 Lankstus bėgimo ilgis
● Plastikinis optinis pluoštas (POF): iki ~10 m įprastu namų kino teatro atstumu su minimaliais nuostoliais.
● Stiklo pluoštas: Palaiko šimtų metrų iki kilometrų (daugiamodis) arba dešimčių kilometrų (vienmodis) atstumus su labai mažu slopinimu, idealiai tinka duomenų centrams ir telekomunikacijoms.
4.4 Patvarumas
Tinkamai buferizuoti pluoštai atsparūs korozijai ir drėgmei, todėl jie tinka naudoti atšiaurioje pramoninėje aplinkoje ir net lauko įrenginiuose, kai jie laikomi šarvuotose striukėse.

 
5. Kur tai pamatysite
5.1 Namų kino teatrai
Televizoriaus optinės išvesties prijungimas prie garso juostos arba AV imtuvo dažnai yra paprasčiausias būdas įjungti 5.1 erdvinį garsą televizoriuose, kurie nepalaiko HDMI ARC.
5.2 Senoji garso įranga
Daugelyje CD grotuvų, DAC ir senesnių žaidimų konsolių yra TOSLINK, bet trūksta modernios HDMI garso išvesties. Optinė jungtis leidžia juos integruoti į naujesnes AV sistemas be triukšmo.
5.3 Duomenų centrai ir įmonių tinklai
Daugiamodės ir vienmodės skaidulos perduoda 10/25/40/100 GbE signalus tarp serverių ir komutatorių, užtikrindamos mažą delsą, didelį pralaidumą ir izoliaciją nuo elektros gedimų.
5.4 FTTx plačiajuostis ryšys
GPON ir XG-PON sistemos teikia gigabitinį internetą namams ir butams per šviesolaidines linijas, dažnai užbaigdamos optinio tinklo terminaluose su POF trumpikliais į maršrutizatorius.
5.5 Medicininis ir pramoninis jutimas
● Endoskopija ir optinės tomografijos (OCT) vaizdavimas: ploni pluošto zondai nukreipia šviesą į kūną ir grąžina didelės skiriamosios gebos vaizdus diagnostikai.
● Paskirstytas šviesolaidžio jutimas: matuokite temperatūrą, deformaciją ar slėgį vamzdynuose, tiltuose ir konstrukcijose, naudodami atgalinės sklaidos efektus šviesolaidyje.

 
6. Kaip tai atrodo

Optiniai kabeliai pasižymi tvirta mažos kainos, elektromagnetinių trikdžių atsparumo ir naudojimo paprastumo pusiausvyra, todėl jie idealiai tinka vartotojų garso ir vidutinio atstumo duomenų perdavimo jungtims.

7. Tinkamo laido pasirinkimas
7.1 Pluošto tipas
● Plastikinis optinis pluoštas (POF): geriausiai tinka iki 10 m ilgio vartotojams skirtoms garso linijoms.
● Daugiarežimis stiklas: tinka šimtams metrų duomenų centruose arba universitetų tinkluose.
● Vienmodis stiklas: gali nuvažiuoti dešimtis kilometrų telekomunikacijų ir tolimųjų reisų reikmėms.
7.2 Ilgis ir silpninimas
Patikrinkite dB/km rodiklį: mažesnis skaičius reiškia mažesnius signalo praradimus per atstumą. POF atveju laikykitės mažesnio nei 10 m atstumo be signalo stiprintuvų.
7.3 Jungties ir apvalkalo kokybė
TOSLINK kištukai su metaliniais antgaliais yra patvaresni ir geriau suderinti nei paprastos plastikinės jungtys. Pintiniai arba PVC apvalkalai pagerina apsaugą nuo įtempimo ir įtampos mažinimo.
7.4 Biudžeto aspektai
Dauguma optinių kabelių, kurių kaina nesiekia 20 USD, veikia vienodai. Venkite per brangių „audiofilų“ prekių ženklų, kurie nesiūlo jokios realios garso naudos, išskyrus rinkodarą.

 
8. Sąranka ir pataisymai
8.1 Tinkamas maršruto parinkimas
Išlaikykite švelnius linkius; venkite lenkimų, kurių spindulys didesnis nei 4 cm, kad išvengtumėte mikrolenkimų, kurie silpnina šviesą.
8.2 Dažni gedimai
Nutrūkę jungčių skirtukai, dulkės ar šiukšlės ant galų ir fiziniai pluošto įlinkimai sukelia ryšio nutraukimus.
8.3 Valymas ir bandymas
● Sukeiskite laidus, kad nustatytumėte problemą.
● Galiniams paviršiams valyti naudokite nepūkuojančius tamponus ir ≥90 % izopropilo alkoholį, tada leiskite išdžiūti ore.
● Įsitikinkite, kad šaltinio / įrenginio garso išvestis nustatyta kaip „Optinė“ arba „Skaitmeninė išvestis“.

 
9. Kas toliau laukia optinių laidų?
9.1 Silicio fotonika
Optinių siųstuvų-imtuvų integravimas į silicio lustus leis sukurti didelės spartos, mažos energijos sąnaudų ryšius serveriuose, kompiuteriuose ir mobiliuosiuose įrenginiuose, taip sumažinant priklausomybę nuo varinių laidų.
9.2 Kvantinių raktų paskirstymas (QKD)
Kvantiniu būdu saugios šviesolaidinės jungtys žada neįveikiamą bankininkystės, gynybos ir ypatingos svarbos infrastruktūros šifravimą per esamus šviesolaidinius tinklus.
9.3 Dirbtiniu intelektu paremti išmanieji šviesolaidiniai tinklai
Pažangi stebėsena ir nuspėjamoji priežiūra aptiks šviesolaidžio gedimus dar prieš vartotojams pastebint trikdžius, taip įgalinant savaime atsistatančius optinius tinklus.

 
10. Išvada
Optinis laidas užtikrina skaitmeninį garsą be triukšmo ir yra pasaulinių duomenų tinklų pagrindas. Nesvarbu, ar atnaujinate stereo sistemą, statote namų kino teatrą, ar projektuojate didelės spartos duomenų centrą, supratimas... ką daro optinis laidas suteikia jums galimybę pasirinkti tinkamą laidą, teisingai jį sumontuoti ir daugelį metų mėgautis veikimu be trukdžių.

DUK
1. Kokie garso formatai veikia per optinį?
PCM 2.0, „Dolby Digital“ (iki 5.1), „DTS Digital Surround“, DTS-ES ir DTS 96/24.
2. Ar optinis įrenginys gali apdoroti „Dolby Atmos“ arba DTS:X?
Ne – optinio prievado ~1,4 Mbps ribai reikalingas HDMI eARC, jei naudojamas didelės bitų spartos arba objektinis kodekas.
3. Kiek laiko galiu tiesti plastikinį optinį kabelį?
Iki ~10 m, kol garsas tampa girdimas; stiklo pluoštas tęsiasi daug toliau.
4. Kodėl verta rinktis optinį, o ne HDMI ARC?
Užtikrina 100 % atsparumą elektriniams trikdžiams, veikia su senesne įranga ir išvengiama įžeminimo kilpos triukšmo.
5. Kaip valyti optinio kabelio galus?
Švelniai nuvalykite nepūkuotu tamponu ir ≥90 % izopropilo alkoholiu, tada leiskite išdžiūti.
6. Ar stiklo pluošto optika skirta tik profesionalams?
Stiklo pluoštas yra brangesnis, tačiau leidžia atlikti kilometrų masto trasas beveik be nuostolių.
7. Kas sukelia optinius iškritimus?
Aštrūs lenkimai, nešvarūs arba pažeisti jungtys ir nesuderinti antgalių skirtukai.
8. Ar galiu naudoti optinius kabelius lauke?
Taip – rinkitės kabelius su UV spinduliams atspariais apvalkalais arba šarvuotu pluoštu, skirtus tiesioginiam laidojimui.
9. Kas yra „Mini-TOSLINK“?
Miniatiūrinė 3,5 mm TOSLINK jungtis nešiojamiesiems kompiuteriams ir nešiojamiesiems garso įrenginiams.
10. Ar brangūs optiniai kabeliai verti savo kainos?
Ne – paprasti kabeliai iki 20 USD veikia taip pat gerai, kaip ir aukščiausios kokybės prekių ženklai.

 
Nuorodos
1.Kas yra optinis garso prievadas ir kada turėčiau jį naudoti? – HowToGeek 
2.Kas yra optiniai kabeliai ir kaip jie veikia? – „CustomHT“ 
3.TOSLINK – Vikipedija 
4.Kas yra skaitmeniniai optiniai kabeliai? – SVSound 
5.Optinio garso kabelio vadovas – RS Online 
6.Kas yra optinis skaitmeninis kabelis ir kaip jis pagerina garsą – „GearIt“ 
7.Kaip prijungti išorinį garsą naudojant optinį kabelį – „Samsung SG“