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| Dante協(xié)議的7大技術(shù)要點(diǎn) |
| 發(fā)布時(shí)間：2019-7-7 14:06:34 |
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Dante協(xié)議的7大技術(shù)要點(diǎn)
Dante數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)是基于千兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o壓縮、專業(yè)級(jí)的數(shù)字音頻傳輸技術(shù)（AoIP）。經(jīng)過了十年的發(fā)展，Dante技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在全球?qū)I(yè)音頻產(chǎn)品之中。Dante技術(shù)在音頻系統(tǒng)中的運(yùn)用滿足了系統(tǒng)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的傳輸需求，支持?jǐn)?shù)字音頻信號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑O(shè)備甚至可達(dá)數(shù)十臺(tái)甚至上百臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)字信號(hào)互聯(lián)互通，并具有穩(wěn)定可靠的信號(hào)同步等功能，網(wǎng)絡(luò)操作部分的復(fù)雜性、自適應(yīng)性、易用性不斷優(yōu)化。
Dante網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)
1、Dante網(wǎng)絡(luò)音頻信號(hào)的傳輸及其時(shí)鐘同步
傳統(tǒng)的數(shù)字音頻信號(hào)基本是以TDM（Time Division Multiplexing，時(shí)分復(fù)用）方式實(shí)現(xiàn)傳輸，如ADTA、MADI、AES/EBU3等。TDM傳輸?shù)木窒拊谟谛盘?hào)為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸（即單播），一般用串聯(lián)鏈路或環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步。
Dante技術(shù)是基于以太網(wǎng)物理鏈接架構(gòu)的音頻系統(tǒng)，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分常用，使用TDM方式較難實(shí)現(xiàn)整體同步，因此，Dante系統(tǒng)采用PTP（Precision Time Protocol，精密時(shí)間協(xié)議）。PTP協(xié)議使用了IEEE1588（網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時(shí)鐘同步標(biāo)準(zhǔn)）作為時(shí)鐘同步，其精度可達(dá)微秒級(jí)，常用在對(duì)時(shí)間控制需求極為精準(zhǔn)的系統(tǒng)內(nèi)。
2、主、從時(shí)鐘（Master/Slave）
數(shù)字電路的啟動(dòng)運(yùn)行，需要具備三個(gè)條件：供電、時(shí)鐘、復(fù)位。數(shù)字電路的所有運(yùn)算都是按著一定的頻率運(yùn)行的，時(shí)鐘是量化頻率的工具。如果時(shí)鐘失效，數(shù)字電路將無法正常工作。數(shù)字電路中同步時(shí)鐘源有且只有一個(gè)，稱為主時(shí)鐘源，其余設(shè)備的時(shí)鐘都是跟隨、服從主時(shí)鐘源的信號(hào)進(jìn)行同步工作。
3、Dante設(shè)備與外部時(shí)鐘
主時(shí)鐘頻率可以從Dante設(shè)備自身產(chǎn)生，也可以強(qiáng)制跟隨外部時(shí)鐘源。強(qiáng)制跟隨外部時(shí)鐘源時(shí)，Dante設(shè)備自身時(shí)鐘與外部時(shí)鐘源存在約0.1μs的鎖定時(shí)間差。如果外部時(shí)鐘源存在嚴(yán)重的漂移或不穩(wěn)定，如48 kHz頻率呈現(xiàn)±1 kHz抖動(dòng)，Dante設(shè)備自身將會(huì)重新矯正時(shí)鐘頻率，并再次生成給整個(gè)系統(tǒng)從時(shí)鐘設(shè)備的延時(shí)量信息，這個(gè)矯正時(shí)間需要數(shù)秒鐘。所以在這種情況下，Dante系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)聲音中斷現(xiàn)象。
4、延時(shí)（Latency）
Dante協(xié)議是基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（以交換機(jī)為主）進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，相比較于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸方式，必然會(huì)存在更長的數(shù)據(jù)傳遞延時(shí)。每臺(tái)交換機(jī)內(nèi)部會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行一系列的處理，包括而不僅限于錯(cuò)誤校驗(yàn)、MAC地址學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、碎片隔離過濾、消除回路、廣播控制、子網(wǎng)劃分等。如果在一個(gè)傳輸鏈路上存在多臺(tái)交換機(jī)的級(jí)聯(lián)，則延時(shí)時(shí)間將會(huì)更大。
Dante接口的音頻設(shè)備一般會(huì)有以下兩種接口方式。
唯一接口:這種設(shè)備接口具有固定的延時(shí)值，理解為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。
兩個(gè)或以上接口（并非指Main/Redundancy主備網(wǎng)絡(luò)接口）:這種設(shè)備內(nèi)部集成了交換機(jī)模塊，容許用戶在不使用外部交換機(jī)設(shè)備情況下，實(shí)現(xiàn)“菊花串鏈”的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
5、采樣頻率（SampleRate）
同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的音頻系統(tǒng)內(nèi)，不同采樣頻率的Dante設(shè)備可以共存，但設(shè)備并不具備采樣率轉(zhuǎn)換能力，因此不同采樣頻率的設(shè)備之間不能相互傳輸音頻數(shù)據(jù)，如圖6所示。在Dante Conrtoller上能顯示網(wǎng)絡(luò)上所有不同采樣率的Dante設(shè)備，但不能進(jìn)行相互間的路由配置。
6、量化深度（Bit Depth）
在同一音頻系統(tǒng)內(nèi)，不同的Dante設(shè)備容許以不同的量化深度工作，如圖7所示，在采樣率相同的前提下可以相互傳輸音頻數(shù)據(jù)包。當(dāng)一個(gè)Dante設(shè)備發(fā)送24 bit量化深度的音頻數(shù)據(jù)，被一個(gè)設(shè)定為32 bit的Dante設(shè)備接收，接收端自動(dòng)補(bǔ)償8 bit的“0”數(shù)據(jù)補(bǔ)償；一個(gè)Dante設(shè)備發(fā)送32 bit量化深度的音頻數(shù)據(jù)，被一個(gè)設(shè)定為24 bit的Dante設(shè)備接收，接收端自動(dòng)舍棄最后8 bit的數(shù)據(jù)。
7、數(shù)據(jù)流/數(shù)據(jù)包（Flows）
如果在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每個(gè)獨(dú)立的音頻通道都使用各自的收發(fā)地址的包頭信息，那么對(duì)于具有相同路由及設(shè)備信息的數(shù)據(jù)流，無形中產(chǎn)生了一定數(shù)據(jù)的冗余，增加了網(wǎng)絡(luò)的壓力。Dante協(xié)議會(huì)將若干音頻通道的Flows（數(shù)據(jù)流）封裝為一組，共用包頭信息，提高網(wǎng)絡(luò)的利用效率。
Dante協(xié)議設(shè)定，如果具有多個(gè)相同的發(fā)送和接收端的音頻通道，系統(tǒng)自動(dòng)將以每4個(gè)音頻通道封裝成一個(gè)Flows進(jìn)行傳輸，因此如果兩設(shè)備之間需要單向傳輸32通道音頻信號(hào)，則需要8個(gè)Flows。
由于每個(gè)Dante設(shè)備只有有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬，以Brooklyn II模塊為例，在Transmit信息里面可以清楚看到設(shè)備正在使用的Flows數(shù)量（見圖8），并且在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)內(nèi)能看到實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)發(fā)送量以及是否出現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤信息。Brooklyn II模塊容許最大傳輸32個(gè)Flows，因此可以實(shí)現(xiàn)的傳輸可能：
發(fā)送傳輸4通道音頻到32個(gè)不同的接收設(shè)備；
發(fā)送傳輸8通道音頻到16個(gè)不同的接收設(shè)備；
發(fā)送傳輸16通道音頻到8個(gè)不同的接收設(shè)備；
發(fā)送傳輸32通道音頻到4個(gè)不同的接收設(shè)備。
所以，具有Brooklyn II模塊的Dante設(shè)備，可以做到32×4的音頻分配功能。例如可以將多軌播放機(jī)信號(hào)分配給擴(kuò)聲、返送、播出、錄制四個(gè)系統(tǒng).
通過對(duì)Dante數(shù)字網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)協(xié)議要求的分析和總結(jié)，可以為專業(yè)音頻工程師在Dante網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的搭建和調(diào)試時(shí)提供一定的入門指引。隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用將更多地滲透到各行各業(yè)中，因此綜合的學(xué)科運(yùn)用亦是音頻工作者不斷追求的目標(biāo)。
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