Dante数字音频传输技术应用

('Ｄａｎｔｅ数字音频传输技术应用1.Dante数字音频传输技术及发展现状1.1Dante数字音频传输技术Dante数字音频传输技术是一种可以在以太互联网上使用的高性能数字媒体传输协议。1.2Dante数字音频传输技术的发展及现状Dante数字音频传输技术是澳大利亚Audinate公司于2003年提出，2006年研发成功并发布。首先与Audinate合作的是杜比实验室，其杜比Lake处理器成为第一个使用该技术的音频设备，并在2008年华盛顿芭芭拉史翠珊秀上首次使用，这也推动了Dante技术的迅速商业化。经过十多年的发展，凭借其直观、简单配置和易用、超低网络延迟等特点，现已被雅马哈(Yamaha)、博世通讯系统(Bosch)、哈曼(Harman)、舒尔(Shure)、百威(Peavey)、思美(Symetrix)、爱思创(Extron)、瑞典立高(Lab.Gruppen)、Allen&Heath、森海塞尔(Sennheiser)和Powersoft等许多知名音响设备生产厂商作为音频设备支持的标准音频传输协议，2010年至2011年的温哥华冬奥会、悉尼世界青年节、伦敦银禧音乐会、悉尼歌剧院音响系统等音频应用解决方案中均采用Dante技术，现Audi-nate公司与世界140多个制造商合作，将Dante技术广泛应用在现场音响扩声、智能广播、专业录音、智能电视会议系统等多个领域。2014年在北京PALM展览会上，Audinate公司使用支持Dante技术的不同品牌的设备轻易成功搭建起了一个以千兆以太互联网交换系统为基础的智能多媒体音频系统，引参展和业内各方厂商的高度关注，成为展览会上的亮点。1.3Dante数字音频传输技术的特点如下表所示，Dante数字音频传输技术继承了CobraNet和EtherSound两种音频传输技术的优点，与工作在OSI第二层(数据链路层)的CobraNet和EtherSound等音频传输技术不同，Dante技术工作在以太互联网络的OSI第三层即网络层，在实现了数据交换的同时，可以进行路由、通信流量控制、分组传输、差错控制、QoS服务等更高级的任务，使得Dante传输技术在单一链路的千兆以太网线上可以同时处理发送和接收数1024个通道，最高采样192KHz的高质量音精密时钟协议进行同步IEEE1588还采用了;可以与其他设备共享网络资源;频数据和自动延时与带宽调整技术，使之网络音频信号最低延迟可达34μs。其还采用了Zeroconf协议(zeroconfigureprotocol零配置协议)、QoS服务(QualityofService)自动网络延时和带宽匹配等技术，大大简化了安装配置的复杂性，实现了真正的即插即用和自配置，提高了管理的易用性。同时，也提供了故障备份和网络设备工作状态控制、监听、网络故障自愈恢复等功能，可远程监视管理系统设备工作状态。2.Dante数字音频传输技术在电影院扩声系统中的应用2.1数字音频传输技术在电影院扩声系统中的应用现状目前，音视频数字技术已在很多领域得到广泛应用。专业电影院的播放系统中，图像的存储、传输和播放都已全部实现数字化，而声音的还原系统中，只有存储、解码部分实现了数字化，而在从解码器到功放这一部分还停留在模拟时代，如图1所示，因此，解决最后一段距离的数字技术应用还有很大的空间。数字音频传输技术解决方案在专业电影院中的应用案例当前也是凤毛麟角，国内只有北京东方佳联影视技术公司在BIRTV展上推出一套以QSC为全套影院还音设备和基于CobraNet音频传输技术方案的全网络化3D4K影院产品。将数字音频传输CoberNet、EtherSound等技术与Dante技术进行对比，认为使用Dante技术组建全网络化电影院优势较其他多，如：音频信号网络传输延时时间更短，符合现声扩声需求;设计和组网实现容易简单，布线简单且成本较低、兼容AVB、升级容易，管理和调试软件配置简单和易用性强，有众多音频领域知名厂商支持等，这些特点符合建设小厅、多厅、影院网络化建设发展趋势，因此，采用数字音频传输技术解决电影院扩声系统中使用数字音频信号传输问题是必然的趋势。以交换机为数据交换中心，将各音频处理设备进行物理链路，信号分配及链路则由管理电脑进行路由设置和分配，还可通过管理软件对相关设备进行全程不间断的监控。方案中所有涉及音频的设备全部采用具有Dante协议标准接口的设备，音频信号管理软件则采用Audinate公司的DanteController和DanteVirtualSoundcard两款软件，管理和监控用电脑如无特殊要求，采用普通PC机即可。2.2.1DanteController管理软件管理软件负责，调试DanteController解决方案中的调试和监控都是由Dante完成后，当系统无监控和管理等特殊需求，可以撤去或关闭管理和监控电脑，网络中设备可自行按照预设方式独立工作。该软件主要实现对网络中各设备进行自动识别和配置、控制网络中Dante数字音频数据传输路径、监控网络及设备运行状态等功能。打开软件，界面简洁直观，由路由配置(Routing)、设备状态(DeviceStatus)、时钟状态(ClockStatus)、日志记录(Events)共4个主标签页构成。路由配置项是对网络中设备间音频数据链路路由路径和单播、多播方式等进行设定。路由配置采取矩阵方式，位于控制界面上面一行设备标识和序号为发送数据端设备和端口信息，左边一列设备标识和序号为接收数据端设备及端口信息，界面中心区域表格中的行列交叉点即为各路由连接标识点，当需要设定横向行中的某发送设备向左侧纵向接收设备发送数据时，只需要在相应的交叉点上打上勾勾即可完成链路设定。软件默认发送方式为单播方式，即点到点的数据传送方式，这种方式传输时，发送与接收端建立在一个独立的链路通道上，不影响其他数据传输，占用的带宽也相对较窄。如果设定为多播方式需要手动进行相关设定。多播方式即一点对多点的传送方式，这种方式类似于CobraNet中的Multiunicast方式，Dante中没有上限通道数量限制，但由于其数据复制任务交由网络中的交换机负责，特别是中心节点交换机负载任务非常重，如果网络中多播方式过多会造成数据溢出、网络拥堵、延时增加等灾难性的后果，因此，在实际使用过程中，要根据实际网络带宽和负载等情况均衡考虑。设备状态项是监控、显示网络中设备的IP地址、网络连接速度、Firmware版本和设备类型等信息。时钟配置项是对网络接口时钟的主从特性和外部时钟进行设定。在选择主时钟时应选择精度品质好的设备作为主时钟，计算机内如Dante的虚拟声卡类设备不能作为主时钟，这一点设置时应多加注意。事件日志项对设备产生的变化如：主时钟变迁、多播接收状态改变、网络运行状态和链接状态等，作记载以供日后查看。2.2.2DVS(DanteVirtualSoundcard)软件该软件是一款工作在普通PC电脑上的声音处理软件，他不需要硬件声卡的支持，是通过计算机的强大计算能力对声音数据进行录制、播放、转换等处理，利用网卡输出Dante标准格式的数据且兼容AVB格式，非常适合进行后期制作混音、配音、编辑和多轨录音等场合。在影院系统中安装一个常用的音频播放软件和DVS配合，即可以通过网络将音乐传输到网络中的任何一个设备，也可用作开场音乐播放器来使用，非常方便。2.2.3Dante数字音频传输技术应用在影院扩声系统中的优点a.应用网络和数字技术传输音频信号，抗干扰能力增强。该方案中全部基于网络进行数字音频信号传输，彻底摆脱了模拟信号传输过程中易受环境其他电磁干扰问题，其传输距离也得到了大大增加，在使用光纤进行传输后还可以进一步增加传输距离达到公里级以上，这也是模拟信号不可达到的。b.安装和调试简单。所有使用的设备都支持Dante协议，具有网络接口，安装时只需要将网线接入到设备网口中，所有调试都交由DanteCon-troller软件进行配置，操作简单直观，完成后，系统中设备可独立运行。c.布线更少，成本降低。一根网线即可解决网络中音频信号传输问题，也可解决控制信号传输，而无需为监控系统另布线，还可以与其他系统共用网线。同时，功放放置在音箱附近，也省掉了功放到音箱较粗电缆的布线，简化了布线施工，节省大量人力、施工及材料，有效降低了成本。d.功放与音箱放置在一起，提高了功放的输出效率。由于将功放放置到了音箱附近处，使得功放与音箱的阻抗更加匹配，减小了由于线损带来的功率损耗，间接提升了功放的输出功率。同时，像环绕这类分布式布置的音箱，完全可采用小功率的有源音箱，这也将大幅提高功放输出效率。e.可远程集中式管理。支持Dante数字音频传输技术的设备均可实现与DanteController软件的对接，在软件中每个设备工作状态可实时监控，并能自动详细记录状态的变化。配置相关设备操控软件就可以实现远程参数调整和控制。2.2.4基于Dante数字音频传输技术影院扩声系统的网络搭建与设备配置放映厅是电影院最基本的单元，我们就按照一个放映厅来组建和配置设备，如果影院由多个放映厅组成，则在此基础上扩展网络端口和增加相应套数放映厅设备即可。通道数量确定：单厅放映扩声系统中包括左、右、中、超重低音、左环绕、规范要求，每DCI个声道。每个声道要求的数字音频信号，根据国际6右环绕共．声道的采样频率为48或96KHz，采样深度为24Bit的PCM数字信号。因此，总通道数量至少需要：3个声道(左中右)×2(高低音)+3(重左右环绕)+2(服务器+解码器)=11个。如果将左右环绕音箱每个音箱做一个通道哪么就要根据实际厅堂大小来设置通道数量，与Dante技术标准千兆网络可传输1024个通道数量还相差很远，就是增加10个放映厅，带宽还是有很大的余量，延时和音质方面是完全能得到保证的。传输方式的确定：影院扩声系统中声音的传输方向为单向，即只从播放服务器传输到音箱，没有回传要求。因此，网络中的传输方式选择为单播方式(即点对点方式)。网络拓扑结构确定：为了应对突发事件和故障，网络设计采用双网络设计，其中一条为备份网络，拓扑结构采用相互独立的星形网络结构。在Dante技术标准的接口配置上都是双网络接口，其中一个为备用接口。网络节点交换机的配置：中心节点交换机为千兆部门级以上交换机，各支节点交换机则视通道数量而定选配百兆或千兆交换机，如果资金量较富余则应首选千兆交换机。扩声系统设备的配置：则按国家电影立体声电声工程设计标准配置，另，要求此系统中的功放、立体声解码器和播放服务器都要支持Dante数字音频传输技术，且具有相应的网络端口，或是支持安装Dante扩展卡，设备Dante无端口时可以在相应设备的输出部分加入Dante转换设备，环绕音箱可选用有源类型，并以带有Dante接口为最好。3.Dante数字音频传输技术在影院系统中的应用前景电影院电声建设网络数字化是未来发展的趋势，Dante数字音频传输技术以其独特的技术实现了低延时、网络兼容性和共享性、易管理、升级方便、成本低、施工布线相对容易、不受环境干扰影响、与AVB兼容性好等优点，正被广大音频设备厂商和用户所接受，在智能网络音频解决方案应用越来越多。相信在未来影院向多厅、小厅化发展过程中，使用网络和Dante数字音频传输技术的解决方案是性价比最佳的方案，其发展前景是广阔的。',)