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論在電影院擴(kuò)聲系統(tǒng)中Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)應(yīng)用論文
1.Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀
1.1Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)
Dante數(shù)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(shù)字媒體傳輸協(xié)議。
1.2Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀
Dante數(shù)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(yàn)室，其杜比Lake處理器成為第一個(gè)使用該技術(shù)的音頻設(shè)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)過十多年的發(fā)展，憑借其直觀、簡(jiǎn)單配置和易用、超低網(wǎng)絡(luò)延遲等特點(diǎn)，現(xiàn)已被雅馬哈(Yamaha)、博世通訊系統(tǒng)(Bosch)、哈曼(Harman)、舒爾(Shure)、百威(Peavey)、思美(Symetrix)、愛思創(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(shè)備生產(chǎn)廠商作為音頻設(shè)備支持的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)、倫敦銀禧音樂會(huì)、悉尼歌劇院音響系統(tǒng)等音頻應(yīng)用解決方案中均采用Dante技術(shù)，現(xiàn)Audi-nate公司與世界140多個(gè)制造商合作，將Dante技術(shù)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)音響擴(kuò)聲、智能廣播、專業(yè)錄音、智能電視會(huì)議系統(tǒng)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(shè)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(tǒng)為基礎(chǔ)的智能多媒體音頻系統(tǒng)，引參展和業(yè)內(nèi)各方廠商的高度關(guān)注，成為展覽會(huì)上的亮點(diǎn)。
1.3Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)的特點(diǎn)
如下表所示，Dante數(shù)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(shù)據(jù)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(xiàn)了數(shù)據(jù)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(cuò)控制、QoS服務(wù)等更高級(jí)的任務(wù)，使得Dante傳輸技術(shù)在單一鏈路的千兆以太網(wǎng)線上可以同時(shí)處理發(fā)送和接收數(shù)1024個(gè)通道，最高采樣192KHz的高質(zhì)量音頻數(shù)據(jù);可以與其他設(shè)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(diào)整技術(shù)，使之網(wǎng)絡(luò)音頻信號(hào)最低延遲可達(dá)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(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)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(shè)備工作狀態(tài)控制、監(jiān)聽、網(wǎng)絡(luò)故障自愈恢復(fù)等功能，可遠(yuǎn)程監(jiān)視管理系統(tǒng)設(shè)備工作狀態(tài)。
2.Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)在電影院擴(kuò)聲系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1數(shù)字音頻傳輸技術(shù)在電影院擴(kuò)聲系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，音視頻數(shù)字技術(shù)已在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。專業(yè)電影院的播放系統(tǒng)中，圖像的存儲(chǔ)、傳輸和播放都已全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，而聲音的還原系統(tǒng)中，只有存儲(chǔ)、解碼部分實(shí)現(xiàn)了數(shù)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(shù)字技術(shù)應(yīng)用還有很大的空間。數(shù)字音頻傳輸技術(shù)解決方案在專業(yè)電影院中的應(yīng)用案例當(dāng)前也是鳳毛麟角，國(guó)內(nèi)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(shè)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(shù)字音頻傳輸CoberNet、EtherSound等技術(shù)與Dante技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為使用Dante技術(shù)組建全網(wǎng)絡(luò)化電影院優(yōu)勢(shì)較其他多，如：音頻信號(hào)網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)時(shí)間更短，符合現(xiàn)聲擴(kuò)聲需求;設(shè)計(jì)和組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)容易簡(jiǎn)單，布線簡(jiǎn)單且成本較低、兼容AVB、升級(jí)容易，管理和調(diào)試軟件配置簡(jiǎn)單和易用性強(qiáng)，有眾多音頻領(lǐng)域知名廠商支持等，這些特點(diǎn)符合建設(shè)小廳、多廳、影院網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)，因此，采用數(shù)字音頻傳輸技術(shù)解決電影院擴(kuò)聲系統(tǒng)中使用數(shù)字音頻信號(hào)傳輸問題是必然的趨勢(shì)。以交換機(jī)為數(shù)據(jù)交換中心，將各音頻處理設(shè)備進(jìn)行物理鏈路，信號(hào)分配及鏈路則由管理電腦進(jìn)行路由設(shè)置和分配，還可通過管理軟件對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全程不間斷的監(jiān)控。方案中所有涉及音頻的設(shè)備全部采用具有Dante協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備，音頻信號(hào)管理軟件則采用Audinate公司的DanteController和DanteVirtualSoundcard兩款軟件，管理和監(jiān)控用電腦如無特殊要求，采用普通PC機(jī)即可。
2.2.1DanteController管理軟件
Dante解決方案中的調(diào)試和監(jiān)控都是由DanteController管理軟件負(fù)責(zé)，調(diào)試完成后，當(dāng)系統(tǒng)無監(jiān)控和管理等特殊需求，可以撤去或關(guān)閉管理和監(jiān)控電腦，網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備可自行按照預(yù)設(shè)方式獨(dú)立工作。該軟件主要實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和配置、控制網(wǎng)絡(luò)中Dante數(shù)字音頻數(shù)據(jù)傳輸路徑、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等功能。
打開軟件，界面簡(jiǎn)潔直觀，由路由配置(Routing)、設(shè)備狀態(tài)(DeviceStatus)、時(shí)鐘狀態(tài)(ClockStatus)、日志記錄(Events)共4個(gè)主標(biāo)簽頁構(gòu)成。路由配置項(xiàng)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備間音頻數(shù)據(jù)鏈路路由路徑和單播、多播方式等進(jìn)行設(shè)定。路由配置采取矩陣方式，位于控制界面上面一行設(shè)備標(biāo)識(shí)和序號(hào)為發(fā)送數(shù)據(jù)端設(shè)備和端口信息，左邊一列設(shè)備標(biāo)識(shí)和序號(hào)為接收數(shù)據(jù)端設(shè)備及端口信息，界面中心區(qū)域表格中的行列交叉點(diǎn)即為各路由連接標(biāo)識(shí)點(diǎn)，當(dāng)需要設(shè)定橫向行中的某發(fā)送設(shè)備向左側(cè)縱向接收設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只需要在相應(yīng)的交叉點(diǎn)上打上勾勾即可完成鏈路設(shè)定。軟件默認(rèn)發(fā)送方式為單播方式，即點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)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(dú)立的鏈路通道上，不影響其他數(shù)據(jù)傳輸，占用的帶寬也相對(duì)較窄。如果設(shè)定為多播方式需要手動(dòng)進(jìn)行相關(guān)設(shè)定。多播方式即一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)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(shù)量限制，但由于其數(shù)據(jù)復(fù)制任務(wù)交由網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)負(fù)責(zé)，特別是中心節(jié)點(diǎn)交換機(jī)負(fù)載任務(wù)非常重，如果網(wǎng)絡(luò)中多播方式過多會(huì)造成數(shù)據(jù)溢出、網(wǎng)絡(luò)擁堵、延時(shí)增加等災(zāi)難性的后果，因此，在實(shí)際使用過程中，要根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)帶寬和負(fù)載等情況均衡考慮。
設(shè)備狀態(tài)項(xiàng)是監(jiān)控、顯示網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的IP地址、網(wǎng)絡(luò)連接速度、Firmware版本和設(shè)備類型等信息。
時(shí)鐘配置項(xiàng)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口時(shí)鐘的主從特性和外部時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)定。在選擇主時(shí)鐘時(shí)應(yīng)選擇精度品質(zhì)好的設(shè)備作為主時(shí)鐘，計(jì)算機(jī)內(nèi)如Dante的虛擬聲卡類設(shè)備不能作為主時(shí)鐘，這一點(diǎn)設(shè)置時(shí)應(yīng)多加注意。
事件日志項(xiàng)對(duì)設(shè)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(yùn)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，是通過計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算能力對(duì)聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行錄制、播放、轉(zhuǎn)換等處理，利用網(wǎng)卡輸出Dante標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)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(tǒng)中安裝一個(gè)常用的音頻播放軟件和DVS配合，即可以通過網(wǎng)絡(luò)將音樂傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)設(shè)備，也可用作開場(chǎng)音樂播放器來使用，非常方便。
2.2.3Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)應(yīng)用在影院擴(kuò)聲系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)
a.應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)傳輸音頻信號(hào)，抗干擾能力增強(qiáng)。該方案中全部基于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字音頻信號(hào)傳輸，徹底擺脫了模擬信號(hào)傳輸過程中易受環(huán)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(jìn)行傳輸后還可以進(jìn)一步增加傳輸距離達(dá)到公里級(jí)以上，這也是模擬信號(hào)不可達(dá)到的。
b.安裝和調(diào)試簡(jiǎn)單。所有使用的設(shè)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)線接入到設(shè)備網(wǎng)口中，所有調(diào)試都交由DanteCon-troller軟件進(jìn)行配置，操作簡(jiǎn)單直觀，完成后，系統(tǒng)中設(shè)備可獨(dú)立運(yùn)行。
c.布線更少，成本降低。一根網(wǎng)線即可解決網(wǎng)絡(luò)中音頻信號(hào)傳輸問題，也可解決控制信號(hào)傳輸，而無需為監(jiān)控系統(tǒng)另布線，還可以與其他系統(tǒng)共用網(wǎng)線。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，簡(jiǎn)化了布線施工，節(jié)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(shí)，像環(huán)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(yuǎn)程集中式管理。支持Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)的設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)與DanteController軟件的對(duì)接，在軟件中每個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)可實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能自動(dòng)詳細(xì)記錄狀態(tài)的變化。配置相關(guān)設(shè)備操控軟件就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)調(diào)整和控制。
2.2.4基于Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)影院擴(kuò)聲系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)搭建與設(shè)備配置
放映廳是電影院最基本的單元，我們就按照一個(gè)放映廳來組建和配置設(shè)備，如果影院由多個(gè)放映廳組成，則在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)端口和增加相應(yīng)套數(shù)放映廳設(shè)備即可。
通道數(shù)量確定：?jiǎn)螐d放映擴(kuò)聲系統(tǒng)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(shù)字音頻信號(hào)，根據(jù)國(guó)際DCI規(guī)范要求，每聲道的采樣頻率為48或96KHz，采樣深度為24Bit的PCM數(shù)字信號(hào)。因此，總通道數(shù)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(jù)實(shí)際廳堂大小來設(shè)置通道數(shù)量，與Dante技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)千兆網(wǎng)絡(luò)可傳輸1024個(gè)通道數(shù)量還相差很遠(yuǎn)，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(kuò)聲系統(tǒng)中聲音的傳輸方向?yàn)閱蜗颍粗粡牟シ欧⻊?wù)器傳輸?shù)揭粝�，沒有回傳要求。因此，網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式選擇為單播方式(即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式)。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確定：為了應(yīng)對(duì)突發(fā)事件和故障，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用雙網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，其中一條為備份網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用相互獨(dú)立的星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在Dante技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)點(diǎn)交換機(jī)的配置：中心節(jié)點(diǎn)交換機(jī)為千兆部門級(jí)以上交換機(jī)，各支節(jié)點(diǎn)交換機(jī)則視通道數(shù)量而定選配百兆或千兆交換機(jī)，如果資金量較富余則應(yīng)首選千兆交換機(jī)。
擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)備的配置：則按國(guó)家電影立體聲電聲工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)配置，另，要求此系統(tǒng)中的功放、立體聲解碼器和播放服務(wù)器都要支持Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)，且具有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)端口，或是支持安裝Dante擴(kuò)展卡，設(shè)備Dante無端口時(shí)可以在相應(yīng)設(shè)備的輸出部分加入Dante轉(zhuǎn)換設(shè)備，環(huán)繞音箱可選用有源類型，并以帶有Dante接口為最好。
3.Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)在影院系統(tǒng)中的應(yīng)用前景
電影院電聲建設(shè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化是未來發(fā)展的趨勢(shì)，Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)以其獨(dú)特的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)兼容性和共享性、易管理、升級(jí)方便、成本低、施工布線相對(duì)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(shè)備廠商和用戶所接受，在智能網(wǎng)絡(luò)音頻解決方案應(yīng)用越來越多。相信在未來影院向多廳、小廳化發(fā)展過程中，使用網(wǎng)絡(luò)和Dante數(shù)字音頻傳輸技術(shù)的解決方案是性價(jià)比最佳的方案，其發(fā)展前景是廣闊的。
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