論在電影院擴聲系統中Dante數字音頻傳輸技術應用論文

論在電影院擴聲系統中Dante數字音頻傳輸技術應用論文

　　1.Dante數字音頻傳輸技術及發展現狀

　　1.1Dante數字音頻傳輸技術

　　Dante數字音頻傳輸技術是一種可以在以太互聯網上使用的高性能數字媒體傳輸協議。

　　1.2Dante數字音頻傳輸技術的發展及現狀

　　Dante數字音頻傳輸技術是澳大利亞Audinate公司于2003年提出，2006年研發成功并發布。首先與Audinate合作的是杜比實驗室，其杜比Lake處理器成為第一個使用該技術的音頻設備，并在2008年華盛頓芭芭拉史翠珊秀上首次使用，這也推動了Dante技術的迅速商業化。經過十多年的發展，憑借其直觀、簡單配置和易用、超低網絡延遲等特點，現已被雅馬哈(Yamaha)、博世通訊系統(Bosch)、哈曼(Harman)、舒爾(Shure)、百威(Peavey)、思美(Symetrix)、愛思創(Extron)、瑞典立高(Lab.Gruppen)、Allen&Heath、森海塞爾(Sennheiser)和Powersoft等許多知名音響設備生產廠商作為音頻設備支持的標準音頻傳輸協議，2010年至2011年的溫哥華冬奧會、悉尼世界青年節、倫敦銀禧音樂會、悉尼歌劇院音響系統等音頻應用解決方案中均采用Dante技術，現Audi-nate公司與世界140多個制造商合作，將Dante技術廣泛應用在現場音響擴聲、智能廣播、專業錄音、智能電視會議系統等多個領域。2014年在北京PALM展覽會上，Audinate公司使用支持Dante技術的不同品牌的設備輕易成功搭建起了一個以千兆以太互聯網交換系統為基礎的智能多媒體音頻系統，引參展和業內各方廠商的高度關注，成為展覽會上的亮點。

　　1.3Dante數字音頻傳輸技術的特點

　　如下表所示，Dante數字音頻傳輸技術繼承了CobraNet和EtherSound兩種音頻傳輸技術的優點，與工作在OSI第二層(數據鏈路層)的CobraNet和EtherSound等音頻傳輸技術不同，Dante技術工作在以太互聯網絡的OSI第三層即網絡層，在實現了數據交換的同時，可以進行路由、通信流量控制、分組傳輸、差錯控制、QoS服務等更高級的任務，使得Dante傳輸技術在單一鏈路的千兆以太網線上可以同時處理發送和接收數1024個通道，最高采樣192KHz的高質量音頻數據;可以與其他設備共享網絡資源;還采用了IEEE1588精密時鐘協議進行同步和自動延時與帶寬調整技術，使之網絡音頻信號最低延遲可達34μs。其還采用了Zeroconf協議(zeroconfigureprotocol零配置協議)、QoS服務(QualityofService)自動網絡延時和帶寬匹配等技術，大大簡化了安裝配置的復雜性，實現了真正的即插即用和自配置，提高了管理的易用性。同時，也提供了故障備份和網絡設備工作狀態控制、監聽、網絡故障自愈恢復等功能，可遠程監視管理系統設備工作狀態。

　　2.Dante數字音頻傳輸技術在電影院擴聲系統中的應用

　　2.1數字音頻傳輸技術在電影院擴聲系統中的應用現狀

　　目前，音視頻數字技術已在很多領域得到廣泛應用。專業電影院的播放系統中，圖像的存儲、傳輸和播放都已全部實現數字化，而聲音的還原系統中，只有存儲、解碼部分實現了數字化，而在從解碼器到功放這一部分還停留在模擬時代，如圖1所示，因此，解決最后一段距離的數字技術應用還有很大的空間。數字音頻傳輸技術解決方案在專業電影院中的應用案例當前也是鳳毛麟角，國內只有北京東方佳聯影視技術公司在BIRTV展上推出一套以QSC為全套影院還音設備和基于CobraNet音頻傳輸技術方案的全網絡化3D4K影院產品。

　　將數字音頻傳輸CoberNet、EtherSound等技術與Dante技術進行對比，認為使用Dante技術組建全網絡化電影院優勢較其他多，如：音頻信號網絡傳輸延時時間更短，符合現聲擴聲需求;設計和組網實現容易簡單，布線簡單且成本較低、兼容AVB、升級容易，管理和調試軟件配置簡單和易用性強，有眾多音頻領域知名廠商支持等，這些特點符合建設小廳、多廳、影院網絡化建設發展趨勢，因此，采用數字音頻傳輸技術解決電影院擴聲系統中使用數字音頻信號傳輸問題是必然的趨勢。以交換機為數據交換中心，將各音頻處理設備進行物理鏈路，信號分配及鏈路則由管理電腦進行路由設置和分配，還可通過管理軟件對相關設備進行全程不間斷的監控。方案中所有涉及音頻的設備全部采用具有Dante協議標準接口的設備，音頻信號管理軟件則采用Audinate公司的DanteController和DanteVirtualSoundcard兩款軟件，管理和監控用電腦如無特殊要求，采用普通PC機即可。

　　2.2.1DanteController管理軟件

　　Dante解決方案中的調試和監控都是由DanteController管理軟件負責，調試完成后，當系統無監控和管理等特殊需求，可以撤去或關閉管理和監控電腦，網絡中設備可自行按照預設方式獨立工作。該軟件主要實現對網絡中各設備進行自動識別和配置、控制網絡中Dante數字音頻數據傳輸路徑、監控網絡及設備運行狀態等功能。

　　打開軟件，界面簡潔直觀，由路由配置(Routing)、設備狀態(DeviceStatus)、時鐘狀態(ClockStatus)、日志記錄(Events)共4個主標簽頁構成。路由配置項是對網絡中設備間音頻數據鏈路路由路徑和單播、多播方式等進行設定。路由配置采取矩陣方式，位于控制界面上面一行設備標識和序號為發送數據端設備和端口信息，左邊一列設備標識和序號為接收數據端設備及端口信息，界面中心區域表格中的行列交叉點即為各路由連接標識點，當需要設定橫向行中的某發送設備向左側縱向接收設備發送數據時，只需要在相應的交叉點上打上勾勾即可完成鏈路設定。軟件默認發送方式為單播方式，即點到點的數據傳送方式，這種方式傳輸時，發送與接收端建立在一個獨立的鏈路通道上，不影響其他數據傳輸，占用的帶寬也相對較窄。如果設定為多播方式需要手動進行相關設定。多播方式即一點對多點的傳送方式，這種方式類似于CobraNet中的Multiunicast方式，Dante中沒有上限通道數量限制，但由于其數據復制任務交由網絡中的交換機負責，特別是中心節點交換機負載任務非常重，如果網絡中多播方式過多會造成數據溢出、網絡擁堵、延時增加等災難性的后果，因此，在實際使用過程中，要根據實際網絡帶寬和負載等情況均衡考慮。

　　設備狀態項是監控、顯示網絡中設備的IP地址、網絡連接速度、Firmware版本和設備類型等信息。

　　時鐘配置項是對網絡接口時鐘的主從特性和外部時鐘進行設定。在選擇主時鐘時應選擇精度品質好的設備作為主時鐘，計算機內如Dante的虛擬聲卡類設備不能作為主時鐘，這一點設置時應多加注意。

　　事件日志項對設備產生的變化如：主時鐘變遷、多播接收狀態改變、網絡運行狀態和鏈接狀態等，作記載以供日后查看。

　　2.2.2DVS(DanteVirtualSoundcard)軟件

　　該軟件是一款工作在普通PC電腦上的聲音處理軟件，他不需要硬件聲卡的支持，是通過計算機的強大計算能力對聲音數據進行錄制、播放、轉換等處理，利用網卡輸出Dante標準格式的數據且兼容AVB格式，非常適合進行后期制作混音、配音、編輯和多軌錄音等場合。在影院系統中安裝一個常用的音頻播放軟件和DVS配合，即可以通過網絡將音樂傳輸到網絡中的任何一個設備，也可用作開場音樂播放器來使用，非常方便。

　　2.2.3Dante數字音頻傳輸技術應用在影院擴聲系統中的優點

　　a.應用網絡和數字技術傳輸音頻信號，抗干擾能力增強。該方案中全部基于網絡進行數字音頻信號傳輸，徹底擺脫了模擬信號傳輸過程中易受環境其他電磁干擾問題，其傳輸距離也得到了大大增加，在使用光纖進行傳輸后還可以進一步增加傳輸距離達到公里級以上，這也是模擬信號不可達到的。

　　b.安裝和調試簡單。所有使用的設備都支持Dante協議，具有網絡接口，安裝時只需要將網線接入到設備網口中，所有調試都交由DanteCon-troller軟件進行配置，操作簡單直觀，完成后，系統中設備可獨立運行。

　　c.布線更少，成本降低。一根網線即可解決網絡中音頻信號傳輸問題，也可解決控制信號傳輸，而無需為監控系統另布線，還可以與其他系統共用網線。同時，功放放置在音箱附近，也省掉了功放到音箱較粗電纜的布線，簡化了布線施工，節省大量人力、施工及材料，有效降低了成本。

　　d.功放與音箱放置在一起，提高了功放的輸出效率。由于將功放放置到了音箱附近處，使得功放與音箱的阻抗更加匹配，減小了由于線損帶來的功率損耗，間接提升了功放的輸出功率。同時，像環繞這類分布式布置的音箱，完全可采用小功率的有源音箱，這也將大幅提高功放輸出效率。

　　e.可遠程集中式管理。支持Dante數字音頻傳輸技術的設備均可實現與DanteController軟件的對接，在軟件中每個設備工作狀態可實時監控，并能自動詳細記錄狀態的變化。配置相關設備操控軟件就可以實現遠程參數調整和控制。

　　2.2.4基于Dante數字音頻傳輸技術影院擴聲系統的網絡搭建與設備配置

　　放映廳是電影院最基本的單元，我們就按照一個放映廳來組建和配置設備，如果影院由多個放映廳組成，則在此基礎上擴展網絡端口和增加相應套數放映廳設備即可。

　　通道數量確定：單廳放映擴聲系統中包括左、右、中、超重低音、左環繞、右環繞共6個聲道。每個聲道要求的數字音頻信號，根據國際DCI規范要求，每聲道的采樣頻率為48或96KHz，采樣深度為24Bit的PCM數字信號。因此，總通道數量至少需要：3個聲道(左中右)×2(高低音)+3(重左右環繞)+2(服務器+解碼器)=11個。如果將左右環繞音箱每個音箱做一個通道哪么就要根據實際廳堂大小來設置通道數量，與Dante技術標準千兆網絡可傳輸1024個通道數量還相差很遠，就是增加10個放映廳，帶寬還是有很大的余量，延時和音質方面是完全能得到保證的。

　　傳輸方式的確定：影院擴聲系統中聲音的傳輸方向為單向，即只從播放服務器傳輸到音箱，沒有回傳要求。因此，網絡中的傳輸方式選擇為單播方式(即點對點方式)。

　　網絡拓撲結構確定：為了應對突發事件和故障，網絡設計采用雙網絡設計，其中一條為備份網絡，拓撲結構采用相互獨立的星形網絡結構。在Dante技術標準的接口配置上都是雙網絡接口，其中一個為備用接口。

　　網絡節點交換機的配置：中心節點交換機為千兆部門級以上交換機，各支節點交換機則視通道數量而定選配百兆或千兆交換機，如果資金量較富余則應首選千兆交換機。

　　擴聲系統設備的配置：則按國家電影立體聲電聲工程設計標準配置，另，要求此系統中的功放、立體聲解碼器和播放服務器都要支持Dante數字音頻傳輸技術，且具有相應的網絡端口，或是支持安裝Dante擴展卡，設備Dante無端口時可以在相應設備的輸出部分加入Dante轉換設備，環繞音箱可選用有源類型，并以帶有Dante接口為最好。

　　3.Dante數字音頻傳輸技術在影院系統中的應用前景

　　電影院電聲建設網絡數字化是未來發展的趨勢，Dante數字音頻傳輸技術以其獨特的技術實現了低延時、網絡兼容性和共享性、易管理、升級方便、成本低、施工布線相對容易、不受環境干擾影響、與AVB兼容性好等優點，正被廣大音頻設備廠商和用戶所接受，在智能網絡音頻解決方案應用越來越多。相信在未來影院向多廳、小廳化發展過程中，使用網絡和Dante數字音頻傳輸技術的解決方案是性價比最佳的方案，其發展前景是廣闊的。

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