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通信學(xué)論文-淺談Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)論文關(guān)鍵詞：Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)ZeroconfIEEE1588論文摘要：本文論述了Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)的原理、時(shí)鐘管理、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用等。Dante是Audinate于2003年提出的，融合了Zeroconf、IP和DSCP等技術(shù)及IEEE1588時(shí)鐘協(xié)議等，將延時(shí)時(shí)間進(jìn)一步縮短，同時(shí)由于無(wú)需人工配置和設(shè)置，降低了成本。Dante技術(shù)在音頻傳輸領(lǐng)域?qū)?huì)是一種發(fā)展趨勢(shì)。引言基于以太網(wǎng)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)已是專(zhuān)業(yè)音頻行業(yè)的一個(gè)技術(shù)焦點(diǎn)，并以其不依賴(lài)于控制系統(tǒng)而獨(dú)立存在的特性，廣泛的應(yīng)用到很多項(xiàng)目中。一方面它解決了多線(xiàn)路的布線(xiàn)困難問(wèn)題，同時(shí)也解決了遠(yuǎn)距離傳輸、數(shù)據(jù)備份、自動(dòng)冗余等一系列在模擬傳輸時(shí)代無(wú)法面對(duì)的問(wèn)題。目前比較成熟的以太網(wǎng)音頻傳輸技術(shù)主要有CobraNet1和EtherSound2技術(shù)，但這兩種技術(shù)都各有千秋。在此基礎(chǔ)上，為了更加迎合市場(chǎng)的需求，Audinate于2003年推出了Dante3這種融合了很多新技術(shù)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)。1.概述Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)是一種基于3層的IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的音頻連接提供了一種低延時(shí)、高精度和低成本的解決方案45。Dante技術(shù)可以在以太網(wǎng)（100M或者1000M）上傳送高精度時(shí)鐘信號(hào)以及專(zhuān)業(yè)音頻信號(hào)并可以進(jìn)行復(fù)雜的路由。與以往傳統(tǒng)的音頻傳輸技術(shù)相比，它繼承了CobraNet與EtherSound所有的優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)壓縮的數(shù)字音頻信號(hào)，保證了良好的音質(zhì)效果；解決了傳統(tǒng)音頻傳輸中繁雜的布線(xiàn)問(wèn)題，降低了成本；適應(yīng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需做特殊配置；網(wǎng)絡(luò)中的音頻信號(hào)，都以“標(biāo)簽”的形式進(jìn)行標(biāo)注等。同時(shí)具備自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：1)更小的延時(shí)。在100M網(wǎng)絡(luò)帶寬，總傳輸音頻通道為3個(gè)時(shí)，延時(shí)僅為34s。Dante系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)節(jié)可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬，以便將延時(shí)時(shí)間降低到最小7。2)采用了IEEE1588精密時(shí)鐘協(xié)議進(jìn)行時(shí)鐘同步。3)采用了zeroconf（ZeroConfigurationNetworking）67協(xié)議，利用自動(dòng)配置服務(wù)器自動(dòng)檢查接口設(shè)備、標(biāo)識(shí)標(biāo)簽以及區(qū)分IP地址等工作，無(wú)需啟動(dòng)高層級(jí)別的DNS或者DHCP服務(wù)，同時(shí)節(jié)省了復(fù)雜的手工網(wǎng)絡(luò)配置。4)網(wǎng)絡(luò)的高兼容特性。Dante技術(shù)可以允許音頻信號(hào)和控制數(shù)據(jù)以及其他不相干的數(shù)據(jù)流共享在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中而不受干擾，用戶(hù)可以最大限度的利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)而無(wú)需為音頻系統(tǒng)建立專(zhuān)網(wǎng)。如，在Dante網(wǎng)絡(luò)中可以加入現(xiàn)有的普通TCP/IP設(shè)備（PC機(jī)等），或者一些音頻處理軟件等。5)自愈系統(tǒng)。為了避免意外導(dǎo)致的音頻傳輸中斷，Dante系統(tǒng)可以設(shè)定多重自我修復(fù)機(jī)制，例如時(shí)鐘丟失、網(wǎng)絡(luò)故障等。6)音頻通道的傳輸模式可以是單播或是多播。Dante技術(shù)可以通過(guò)IGMP（InternetGroupMessageProtocol）進(jìn)行管理，可根據(jù)接收點(diǎn)的需要過(guò)濾或屏蔽廣播音頻通道，這使得多播音頻的路由變得可控。這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，將成為Dante技術(shù)在專(zhuān)業(yè)音頻領(lǐng)域及其他工程領(lǐng)域的奠基石。2.Dante音頻傳輸技術(shù)目前的IT產(chǎn)業(yè)中有很多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可供選用，但以太網(wǎng)仍然是最為穩(wěn)定可靠和廣泛使用的協(xié)議。所以Audinate將Dante運(yùn)行于以太網(wǎng)上也成了合理的、迎合市場(chǎng)的選擇。Dante音頻傳輸技術(shù)可以任由音頻信號(hào)在以太網(wǎng)中使用TCP/IP方式任意傳送，而且在這個(gè)過(guò)程中保持了信號(hào)的精確還原。3.1基本原理采用Audinate公司新推出的Dante-MY16-AUD卡89，將其插到語(yǔ)音服務(wù)器主機(jī)上，并與交換機(jī)相連，如下圖所示，即可實(shí)現(xiàn)基于Dante技術(shù)的數(shù)字音頻傳輸。真正實(shí)現(xiàn)了音頻網(wǎng)絡(luò)達(dá)到“即插即用”的功能，方便那些不了解任何網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的人。Dante技術(shù)使用的是以太網(wǎng)，被認(rèn)為是第四層（傳輸層）的技術(shù)。它在音頻傳輸時(shí)使用UDP，在以太網(wǎng)傳輸?shù)囊纛l路由上使用IP，一般稱(chēng)為以太網(wǎng)上的UDP/IP協(xié)議。其網(wǎng)絡(luò)連接圖如下：SHAPE*MERGEFORMAT音頻信號(hào)通過(guò)語(yǔ)音服務(wù)器轉(zhuǎn)換成UDP/IP網(wǎng)絡(luò)信號(hào)并傳送到網(wǎng)絡(luò)中，音頻信號(hào)以數(shù)據(jù)包的形式在網(wǎng)上路由到任意的其他語(yǔ)言服務(wù)器，并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)提供給揚(yáng)聲器或者記錄設(shè)備。對(duì)于一些處理設(shè)備，如數(shù)字處理器和數(shù)字混音臺(tái)等，則無(wú)需數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，而是直接在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中處理數(shù)據(jù)包，并以相同的UDP/IP數(shù)據(jù)包返回網(wǎng)絡(luò)中供其它設(shè)備使用。在這個(gè)過(guò)程中，每個(gè)設(shè)備不需要關(guān)心自己的信號(hào)要路由到哪里去，也無(wú)需關(guān)心這些信號(hào)是從哪里來(lái)，這大大減輕了斷點(diǎn)設(shè)備的配置復(fù)雜性。全部的路由可以由一個(gè)專(zhuān)用的軟件，使用一一對(duì)應(yīng)的通道名稱(chēng)就可以完成整個(gè)路由過(guò)程。3.2網(wǎng)絡(luò)延時(shí)Dante的傳輸能力主要是取決于網(wǎng)絡(luò)的帶寬、發(fā)送與接收點(diǎn)的數(shù)量和位置以及單點(diǎn)還是多點(diǎn)傳送等因素。借助于Dante的網(wǎng)絡(luò)輔助診斷功能，在給定的單播/多播模式下可以快速地計(jì)算出IGMP管理流量及IP濾波器的情況，進(jìn)而幫助用戶(hù)確定這樣的系統(tǒng)連接是否符合要求。音頻通道對(duì)帶寬的消耗取決于音頻信號(hào)的采樣頻率和分辨率。在網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)帶寬是一個(gè)反比的關(guān)系，一個(gè)最小采樣頻率的音頻通道在單播的情況下延時(shí)是最短的?？梢钥闯?，隨著傳輸?shù)囊纛l通道數(shù)量的增加或者高采樣率/分辨率，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)會(huì)逐漸加大。Dante系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整可用的網(wǎng)絡(luò)帶寬，在網(wǎng)絡(luò)傳輸安全的前提下盡量多的使用空余帶寬，以降低傳送延時(shí)。折中自動(dòng)的匹配能力大大提高了網(wǎng)絡(luò)的可用自由度，使用戶(hù)不用再去擔(dān)心流量對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，以及現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的資源負(fù)載承受力。Dante可以允許用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò)帶寬和延時(shí)之間進(jìn)行折中處理，也就是用戶(hù)可以在傳遞信號(hào)的延時(shí)性能和帶寬的經(jīng)濟(jì)性之間做出自己的選擇。3.3時(shí)鐘同步Dante系統(tǒng)采用了IEEE158810精密時(shí)鐘協(xié)議進(jìn)行時(shí)鐘同步。IEEE1588協(xié)議的基準(zhǔn)時(shí)鐘采用一種選舉方式來(lái)確定哪個(gè)設(shè)備成為基準(zhǔn)時(shí)鐘發(fā)生器（MasterClock）和備用時(shí)鐘發(fā)生器，網(wǎng)路中的每個(gè)音頻設(shè)備都緊密跟蹤這個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘，基準(zhǔn)時(shí)鐘采用絕對(duì)時(shí)間標(biāo)識(shí)。下圖為時(shí)鐘同步分發(fā)的結(jié)構(gòu)圖。SHAPE*MERGEFORMAT數(shù)字音頻信號(hào)的傳送必須疊加上一個(gè)采樣時(shí)鐘信號(hào)才可以傳遞，這個(gè)采樣信號(hào)是來(lái)自它自身的時(shí)鐘振蕩器，但是這個(gè)振蕩器必須時(shí)刻地和主時(shí)鐘（MasterClock）進(jìn)行同步，如果出現(xiàn)了偏差，Dante會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)本地時(shí)鐘的增加或減少以保持與網(wǎng)絡(luò)基準(zhǔn)主時(shí)鐘同步。由于Dante使用的這個(gè)IEEE1588精密時(shí)鐘協(xié)議可以達(dá)到很低抖動(dòng)的采樣率（例如256倍超采樣），所以才能真正做到高音質(zhì)和低延時(shí)。3.結(jié)束語(yǔ)Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)依靠其自身強(qiáng)有力的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)音響行業(yè)、廣播系統(tǒng)、電話(huà)會(huì)議系統(tǒng)、樓宇智能音頻系統(tǒng)、大型運(yùn)動(dòng)會(huì)等行業(yè)。音頻傳輸正在向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。Dante網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)代表了未來(lái)音頻傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)1楊定軍CobraNet聲頻網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的介紹及討論J電聲技術(shù)，2002(11)：4748。2StephenMurphyDigigramEtherSoundZ200212。3ChristopherHolderAudinatedanteOL/。4兆翦解析媒體矩陣（MediaMatrix）（五十二）新網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸技術(shù)Dante(1)音響技術(shù)AVTECHNOLOGY2008年第11期。5兆翦解析媒體矩陣（MediaMatrix）（五十三）新網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸技術(shù)Dante(2)音響技術(shù)AVTECHNOLOGY2008年第12期。6兆翦解析媒體矩陣（MediaMatrix）（五十四）新網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸技術(shù)Dante(3)-Zoroconf協(xié)議音響技術(shù)AVTECHNOLOGY2009年第01期。7兆翦解析媒體矩陣（MediaMatrix）（五十五）新網(wǎng)絡(luò)音頻傳輸技術(shù)Dante(4)-Zoroconf協(xié)議（續(xù)1）音響技術(shù)AVTECHNOLOGY2009年第02期。8audinateDantemedianetworkingtechnologyEB/OL/downloads/brochures/interfaces/dantemy16aud_brochure.pdf。9YamahaCommercialAudiotodistributeAudinateDanteMY16-AUDCardEB/OL./ca/uk/10_news/40_product/archive/2009_06/17_dante/index.html10IEEE1588/。11兆翦數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)揭秘EB/OL./html/Audio/2007-9/27/09_54_34_363.html2007-9-2712KevinGrossDigitalAudioDistributionSystems(EB/OL)http:/www.slideshare.