随着广播技术的发展，很多新一代的广播产品，如：调音台（Studer OnAir3000、Lawo mc2 66、DHD RM4200）；音频矩阵（NVISION、NTP）等都采用了MADI（多通路数字音频）技术来传送、接收数字音频信号。这一技术可以大幅减少实际数字音频线缆的铺设，通过光纤或同轴电缆可同时传输多路数字音频信号。
那么究竟是如何实现在同一条光缆或同轴线缆上传输多路数字音频信号的呢？其编码结构又有什么特点呢？
一. MADI的帧结构
顾名思义，MADI中每一个帧中包含有多路数字音频信号。而每一路单独的数字音频信号的数据结构是遵循AES/EBU结构标准。也就是说一个MADI帧是由多个AES/EBU帧组成的。我们以每个AES/EBU数据帧中的数字采样率为48kHz，每个采样值的量化深度为24bit为例：
在48kHz/24bit的AES/EBU数据帧条件下，一个MADI通路可以传输56路AES/EBU格式的数字音频信号。如图1，首先一个MADI帧是由56个MADI子帧组成，每个MADI子帧的结构与AES/EBU的帧结构类似。
*在此帧结构中没有表示出同步信息帧。
*对于AES/EUB数据帧中采样率是48kHz时，一个MADI帧的时长约为20.8us。对于AES/EBU数据帧中采样率是32kHz或96kHz时，一个MADI帧的时长应相应的增加或减少。
如图2，每个MADI子帧是由32个bit组成，其中24个bit用于传输音频或数据信号；后4个bit分别是有效位、用户位、状态位和奇偶校验位；前4个bit是模式位，分别表示MADI子帧起始位、MADI子帧有效位、AES/EBU子帧左/右、AES/EBU块起始位。
*AES/EBU块起始位—在AES/EBU标准中，每192个AES/EBU帧为一个块，在每个新块的开始处有一个标志位，以便于接收端同步。
*AES/EBU子帧左/右位—在AES/EBU标准中，每个AES/EBU帧分别由AES/EBU左子帧和AES/EBU右子帧组成。在MADI子帧中的AES/EBU子帧左/右标志位用于表示这个MADI子帧中的数据传输的是左声道还是右声道。
*MADI子帧是否有效位—用于表示这个MADI子帧所代表的通路是否有效。例如：在图1中所示的MADI帧中，如果传输了28路信号，其余28路是空闲状态。那么，前28个通路（即0-27channel）的MADI子帧中的MADI通路有效位都置1，而后28个通路（即28—55channel）的MADI子帧中的MADI通路有效位都置0。在MADI标准中，所有的有效通道是连续的，并且通道号由低到高排列，而所有的无效通道也是连续的，并且通道号高于有效通道号。
*MADI子帧开始位—用于表示这个MADI子帧的起始位。
*音频数据位—在32bit中，由4-27bit表示音频/数据位，4bit为最低有效位，27bit为最高有效位。
*AES/EBU有效位（V）、用户位(U)、状态位(C)、奇偶校验位(P)分别沿用了AES/EBU标准中的四个状态位，其功能主要用于显示用户信息和检测数据位的有效性。
详细的MADI子帧中32bit的功能如表1。
二. 编码特点
在编码上分为数据编码和信道传输编码两个方面。
为了使传输链路上的积累电平接近于0，对MADI帧的各个数据采用了4B5B的编码方式。具体方法是，首先把各个MADI帧中的32bit按每4个bit为一组，共8组。之后把每4bit转换成5bit。这样MADI子帧中的32bit就成了40bit。由4bit转换成5bit的详细转换表如表2。
完成4B5B编码后，40bit长度的MADI子帧数据结构如图3。
同时可以通过4B5B的编码方式，在MADI帧、MADI子帧的间隔插入11000 1000作为同步信息帧。实现接收端对MADI数据帧的同步。
在信道传输编码上采用了非归零反相编码（NRZ-I No Return Zero-Inverse）。在这种编码方式中，信号电平的一次反转代表比特1。就是说是从正电平到负电平的一次跃迁，而不是电压值本身，来代表一个比特1；0比特由没有电平变化的信号代表。
非归零反相编码相对非归零电平编码的优点在于：因为每次遇到比特1都发生电平跃迁，这能提供一种同步机制。一串7个比特1会导致7次电平跃迁。每次跃迁都使接收方能根据信号的实际到达来对本身时钟进行重同步调整。根据统计，连续的比特1出现的几率比连续的比特0出现的几率大，因此对比特1的连续串进行同步就在保持整体消息同步上前进了一大步。虽然一串连续的比特0仍会造成麻烦，但由于连续0串出现不频繁，对于解码来说其妨碍就小了许多。
以上就是MADI数据帧的主要结构特点，以及编码方式。如有不妥，请大家批评指正。B&P
参考资料：
AES Recommended Practice for Digital Audio Engineering by Audio Engineering Society