論在電影院擴聲系統中Dante數字音頻傳輸技術(shù)應用論文
1.Dante數字音頻傳輸技術(shù)及發(fā)展現狀
1.1Dante數字音頻傳輸技術(shù)
Dante數字音頻傳輸技術(shù)是一種可以在以太互聯(lián)網(wǎng)上使用的高性能數字媒體傳輸協(xié)議。
1.2Dante數字音頻傳輸技術(shù)的發(fā)展及現狀
Dante數字音頻傳輸技術(shù)是澳大利亞Audinate公司于2003年提出，2006年研發(fā)成功并發(fā)布。首先與Audinate合作的是杜比實(shí)驗室，其杜比Lake處理器成為第一個(gè)使用該技術(shù)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(dòng)了Dante技術(shù)的迅速商業(yè)化。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，憑借其直觀(guān)、簡(jiǎn)單配置和易用、超低網(wǎng)絡(luò )延遲等特點(diǎn)，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(ài)思創(chuàng )(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(chǎn)廠(chǎng)商作為音頻設備支持的標準音頻傳輸協(xié)議，2010年至2011年的溫哥華冬奧會(huì )、悉尼世界青年節、倫敦銀禧音樂(lè )會(huì )、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(shù)，現Audi-nate公司與世界140多個(gè)制造商合作，將Dante技術(shù)廣泛應用在現場(chǎng)音響擴聲、智能廣播、專(zhuān)業(yè)錄音、智能電視會(huì )議系統等多個(gè)領(lǐng)域。2014年在北京PALM展覽會(huì )上，Audinate公司使用支持Dante技術(shù)的不同品牌的設備輕易成功搭建起了一個(gè)以千兆以太互聯(lián)網(wǎng)交換系統為基礎的智能多媒體音頻系統，引參展和業(yè)內各方廠(chǎng)商的高度關(guān)注，成為展覽會(huì )上的亮點(diǎn)。
1.3Dante數字音頻傳輸技術(shù)的特點(diǎn)
如下表所示，Dante數字音頻傳輸技術(shù)繼承了CobraNet和EtherSound兩種音頻傳輸技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，與工作在OSI第二層(數據鏈路層)的CobraNet和EtherSound等音頻傳輸技術(shù)不同，Dante技術(shù)工作在以太互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )的OSI第三層即網(wǎng)絡(luò )層，在實(shí)現了數據交換的同時(shí)，可以進(jìn)行路由、通信流量控制、分組傳輸、差錯控制、QoS服務(wù)等更高級的任務(wù)，使得Dante傳輸技術(shù)在單一鏈路的千兆以太網(wǎng)線(xiàn)上可以同時(shí)處理發(fā)送和接收數1024個(gè)通道，最高采樣192KHz的高質(zhì)量音頻數據;可以與其他設備共享網(wǎng)絡(luò )資源;還采用了IEEE1588精密時(shí)鐘協(xié)議進(jìn)行同步和自動(dòng)延時(shí)與帶寬調整技術(shù)，使之網(wǎng)絡(luò )音頻信號最低延遲可達34μs。其還采用了Zeroconf協(xié)議(zeroconfigureprotocol零配置協(xié)議)、QoS服務(wù)(QualityofService)自動(dòng)網(wǎng)絡(luò )延時(shí)和帶寬匹配等技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了安裝配置的復雜性，實(shí)現了真正的即插即用和自配置，提高了管理的易用性。同時(shí)，也提供了故障備份和網(wǎng)絡(luò )設備工作狀態(tài)控制、監聽(tīng)、網(wǎng)絡(luò )故障自愈恢復等功能，可遠程監視管理系統設備工作狀態(tài)。
2.Dante數字音頻傳輸技術(shù)在電影院擴聲系統中的應用
2.1數字音頻傳輸技術(shù)在電影院擴聲系統中的應用現狀
目前，音視頻數字技術(shù)已在很多領(lǐng)域得到廣泛應用。專(zhuān)業(yè)電影院的播放系統中，圖像的存儲、傳輸和播放都已全部實(shí)現數字化，而聲音的還原系統中，只有存儲、解碼部分實(shí)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(shí)代，如圖1所示，因此，解決最后一段距離的數字技術(shù)應用還有很大的空間。數字音頻傳輸技術(shù)解決方案在專(zhuān)業(yè)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(lián)影視技術(shù)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(shù)方案的全網(wǎng)絡(luò )化3D4K影院產(chǎn)品。
將數字音頻傳輸CoberNet、EtherSound等技術(shù)與Dante技術(shù)進(jìn)行對比，認為使用Dante技術(shù)組建全網(wǎng)絡(luò )化電影院優(yōu)勢較其他多，如：音頻信號網(wǎng)絡(luò )傳輸延時(shí)時(shí)間更短，符合現聲擴聲需求;設計和組網(wǎng)實(shí)現容易簡(jiǎn)單，布線(xiàn)簡(jiǎn)單且成本較低、兼容AVB、升級容易，管理和調試軟件配置簡(jiǎn)單和易用性強，有眾多音頻領(lǐng)域知名廠(chǎng)商支持等，這些特點(diǎn)符合建設小廳、多廳、影院網(wǎng)絡(luò )化建設發(fā)展趨勢，因此，采用數字音頻傳輸技術(shù)解決電影院擴聲系統中使用數字音頻信號傳輸問(wèn)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(jìn)行物理鏈路，信號分配及鏈路則由管理電腦進(jìn)行路由設置和分配，還可通過(guò)管理軟件對相關(guān)設備進(jìn)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(xié)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(wú)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(wú)監控和管理等特殊需求，可以撤去或關(guān)閉管理和監控電腦，網(wǎng)絡(luò )中設備可自行按照預設方式獨立工作。該軟件主要實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )中各設備進(jìn)行自動(dòng)識別和配置、控制網(wǎng)絡(luò )中Dante數字音頻數據傳輸路徑、監控網(wǎng)絡(luò )及設備運行狀態(tài)等功能。
打開(kāi)軟件，界面簡(jiǎn)潔直觀(guān)，由路由配置(Routing)、設備狀態(tài)(DeviceStatus)、時(shí)鐘狀態(tài)(ClockStatus)、日志記錄(Events)共4個(gè)主標簽頁(yè)構成。路由配置項是對網(wǎng)絡(luò )中設備間音頻數據鏈路路由路徑和單播、多播方式等進(jìn)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(fā)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(diǎn)即為各路由連接標識點(diǎn)，當需要設定橫向行中的某發(fā)送設備向左側縱向接收設備發(fā)送數據時(shí)，只需要在相應的交叉點(diǎn)上打上勾勾即可完成鏈路設定。軟件默認發(fā)送方式為單播方式，即點(diǎn)到點(diǎn)的數據傳送方式，這種方式傳輸時(shí)，發(fā)送與接收端建立在一個(gè)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(dòng)進(jìn)行相關(guān)設定。多播方式即一點(diǎn)對多點(diǎn)的傳送方式，這種方式類(lèi)似于CobraNet中的Multiunicast方式，Dante中沒(méi)有上限通道數量限制，但由于其數據復制任務(wù)交由網(wǎng)絡(luò )中的交換機負責，特別是中心節點(diǎn)交換機負載任務(wù)非常重，如果網(wǎng)絡(luò )中多播方式過(guò)多會(huì )造成數據溢出、網(wǎng)絡(luò )擁堵、延時(shí)增加等災難性的后果，因此，在實(shí)際使用過(guò)程中，要根據實(shí)際網(wǎng)絡(luò )帶寬和負載等情況均衡考慮。
設備狀態(tài)項是監控、顯示網(wǎng)絡(luò )中設備的IP地址、網(wǎng)絡(luò )連接速度、Firmware版本和設備類(lèi)型等信息。
時(shí)鐘配置項是對網(wǎng)絡(luò )接口時(shí)鐘的主從特性和外部時(shí)鐘進(jìn)行設定。在選擇主時(shí)鐘時(shí)應選擇精度品質(zhì)好的設備作為主時(shí)鐘，計算機內如Dante的虛擬聲卡類(lèi)設備不能作為主時(shí)鐘，這一點(diǎn)設置時(shí)應多加注意。
事件日志項對設備產(chǎn)生的變化如：主時(shí)鐘變遷、多播接收狀態(tài)改變、網(wǎng)絡(luò )運行狀態(tài)和鏈接狀態(tài)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(guò)計算機的強大計算能力對聲音數據進(jìn)行錄制、播放、轉換等處理，利用網(wǎng)卡輸出Dante標準格式的數據且兼容AVB格式，非常適合進(jìn)行后期制作混音、配音、編輯和多軌錄音等場(chǎng)合。在影院系統中安裝一個(gè)常用的音頻播放軟件和DVS配合，即可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將音樂(lè )傳輸到網(wǎng)絡(luò )中的任何一個(gè)設備，也可用作開(kāi)場(chǎng)音樂(lè )播放器來(lái)使用，非常方便。
2.2.3Dante數字音頻傳輸技術(shù)應用在影院擴聲系統中的優(yōu)點(diǎn)
a.應用網(wǎng)絡(luò )和數字技術(shù)傳輸音頻信號，抗干擾能力增強。該方案中全部基于網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數字音頻信號傳輸，徹底擺脫了模擬信號傳輸過(guò)程中易受環(huán)境其他電磁干擾問(wèn)題，其傳輸距離也得到了大大增加，在使用光纖進(jìn)行傳輸后還可以進(jìn)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(jiǎn)單。所有使用的設備都支持Dante協(xié)議，具有網(wǎng)絡(luò )接口，安裝時(shí)只需要將網(wǎng)線(xiàn)接入到設備網(wǎng)口中，所有調試都交由DanteCon-troller軟件進(jìn)行配置，操作簡(jiǎn)單直觀(guān)，完成后，系統中設備可獨立運行。
c.布線(xiàn)更少，成本降低。一根網(wǎng)線(xiàn)即可解決網(wǎng)絡(luò )中音頻信號傳輸問(wèn)題，也可解決控制信號傳輸，而無(wú)需為監控系統另布線(xiàn)，還可以與其他系統共用網(wǎng)線(xiàn)。同時(shí)，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(xiàn)，簡(jiǎn)化了布線(xiàn)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(xiàn)損帶來(lái)的功率損耗，間接提升了功放的輸出功率。同時(shí)，像環(huán)繞這類(lèi)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(shù)的設備均可實(shí)現與DanteController軟件的對接，在軟件中每個(gè)設備工作狀態(tài)可實(shí)時(shí)監控，并能自動(dòng)詳細記錄狀態(tài)的變化。配置相關(guān)設備操控軟件就可以實(shí)現遠程參數調整和控制。
2.2.4基于Dante數字音頻傳輸技術(shù)影院擴聲系統的網(wǎng)絡(luò )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(gè)放映廳來(lái)組建和配置設備，如果影院由多個(gè)放映廳組成，則在此基礎上擴展網(wǎng)絡(luò )端口和增加相應套數放映廳設備即可。
通道數量確定：?jiǎn)螐d放映擴聲系統中包括左、右、中、超重低音、左環(huán)繞、右環(huán)繞共6個(gè)聲道。每個(gè)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(gè)聲道(左中右)×2(高低音)+3(重左右環(huán)繞)+2(服務(wù)器+解碼器)=11個(gè)。如果將左右環(huán)繞音箱每個(gè)音箱做一個(gè)通道哪么就要根據實(shí)際廳堂大小來(lái)設置通道數量，與Dante技術(shù)標準千兆網(wǎng)絡(luò )可傳輸1024個(gè)通道數量還相差很遠，就是增加10個(gè)放映廳，帶寬還是有很大的余量，延時(shí)和音質(zhì)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(wù)器傳輸到音箱，沒(méi)有回傳要求。因此，網(wǎng)絡(luò )中的傳輸方式選擇為單播方式(即點(diǎn)對點(diǎn)方式)。
網(wǎng)絡(luò )拓撲結構確定：為了應對突發(fā)事件和故障，網(wǎng)絡(luò )設計采用雙網(wǎng)絡(luò )設計，其中一條為備份網(wǎng)絡(luò )，拓撲結構采用相互獨立的星形網(wǎng)絡(luò )結構。在Dante技術(shù)標準的接口配置上都是雙網(wǎng)絡(luò )接口，其中一個(gè)為備用接口。
網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)交換機的配置：中心節點(diǎn)交換機為千兆部門(mén)級以上交換機，各支節點(diǎn)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(wù)器都要支持Dante數字音頻傳輸技術(shù)，且具有相應的網(wǎng)絡(luò )端口，或是支持安裝Dante擴展卡，設備Dante無(wú)端口時(shí)可以在相應設備的輸出部分加入Dante轉換設備，環(huán)繞音箱可選用有源類(lèi)型，并以帶有Dante接口為最好。
3.Dante數字音頻傳輸技術(shù)在影院系統中的應用前景
電影院電聲建設網(wǎng)絡(luò )數字化是未來(lái)發(fā)展的趨勢，Dante數字音頻傳輸技術(shù)以其獨特的技術(shù)實(shí)現了低延時(shí)、網(wǎng)絡(luò )兼容性和共享性、易管理、升級方便、成本低、施工布線(xiàn)相對容易、不受環(huán)境干擾影響、與AVB兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，正被廣大音頻設備廠(chǎng)商和用戶(hù)所接受，在智能網(wǎng)絡(luò )音頻解決方案應用越來(lái)越多。相信在未來(lái)影院向多廳、小廳化發(fā)展過(guò)程中，使用網(wǎng)絡(luò )和Dante數字音頻傳輸技術(shù)的解決方案是性?xún)r(jià)比最佳的方案，其發(fā)展前景是廣闊的。
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