數字音頻傳輸技術范文

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基于以太網的數字音頻傳輸技術已是專業音頻行業的一個技術焦點，并以其不依賴于控制系統而獨立存在的特性，廣泛的應用到很多項目中。一方面它解決了多線路的布線困難問題，同時也解決了遠距離傳輸、數據備份、自動冗余等一系列在模擬傳輸時代無法面對的問題。目前比較成熟的以太網音頻傳輸技術主要有CobraNet[1]和EtherSound[2]技術，但這兩種技術都各有千秋。在此基礎上，為了更加迎合市場的需求，Audinate于2003年推出了Dante[3]這種融合了很多新技術的數字音頻傳輸技術。

1.概述

Dante數字音頻傳輸技術是一種基于3層的IP網絡技術，為點對點的音頻連接提供了一種低延時、高精度和低成本的解決方案[4][5]。Dante技術可以在以太網（100M或者1000M）上傳送高精度時鐘信號以及專業音頻信號并可以進行復雜的路由。與以往傳統的音頻傳輸技術相比，它繼承了CobraNet與EtherSound所有的優點，如無壓縮的數字音頻信號，保證了良好的音質效果；解決了傳統音頻傳輸中繁雜的布線問題，降低了成本；適應現有網絡，無需做特殊配置；網絡中的音頻信號，都以“標簽”的形式進行標注等。同時具備自身獨特的優勢：

1)更小的延時。在100M網絡帶寬，總傳輸音頻通道為3個時，延時僅為34µs。Dante系統可自動調節可用的網絡帶寬，以便將延時時間降低到最小[7]。

2)采用了IEEE1588精密時鐘協議進行時鐘同步。

3)采用了zeroconf（ZeroConfigurationNetworking）[6][7]協議，利用自動配置服務器自動檢查接口設備、標識標簽以及區分IP地址等工作，無需啟動高層級別的DNS或者DHCP服務，同時節省了復雜的手工網絡配置。

4)網絡的高兼容特性。Dante技術可以允許音頻信號和控制數據以及其他不相干的數據流共享在同一個網絡中而不受干擾，用戶可以最大限度的利用現有網絡而無需為音頻系統建立專網。如，在Dante網絡中可以加入現有的普通TCP/IP設備（PC機等），或者一些音頻處理軟件等。

5)自愈系統。為了避免意外導致的音頻傳輸中斷，Dante系統可以設定多重自我修復機制，例如時鐘丟失、網絡故障等。

6)音頻通道的傳輸模式可以是單播或是多播。Dante技術可以通過IGMP（InternetGroupMessageProtocol）進行管理，可根據接收點的需要過濾或屏蔽廣播音頻通道，這使得多播音頻的路由變得可控。

這些獨特的優勢，將成為Dante技術在專業音頻領域及其他工程領域的奠基石。

2.Dante音頻傳輸技術

目前的IT產業中有很多網絡技術可供選用，但以太網仍然是最為穩定可靠和廣泛使用的協議。所以Audinate將Dante運行于以太網上也成了合理的、迎合市場的選擇。Dante音頻傳輸技術可以任由音頻信號在以太網中使用TCP/IP方式任意傳送，而且在這個過程中保持了信號的精確還原。

3.1基本原理

采用Audinate公司新推出的Dante-MY16-AUD卡[8][9]，將其插到語音服務器主機上，并與交換機相連，如下圖所示，即可實現基于Dante技術的數字音頻傳輸。真正實現了音頻網絡達到“即插即用”的功能，方便那些不了解任何網絡技術的人。

Dante技術使用的是以太網，被認為是第四層（傳輸層）的技術。它在音頻傳輸時使用UDP，在以太網傳輸的音頻路由上使用IP，一般稱為以太網上的UDP/IP協議。其網絡連接圖如下：

SHAPE\*MERGEFORMAT

音頻信號通過語音服務器轉換成UDP/IP網絡信號并傳送到網絡中，音頻信號以數據包的形式在網上路由到任意的其他語言服務器，并轉換成模擬信號提供給揚聲器或者記錄設備。對于一些處理設備，如數字處理器和數字混音臺等，則無需數字/模擬轉換，而是直接在網絡環境中處理數據包，并以相同的UDP/IP數據包返回網絡中供其它設備使用。在這個過程中，每個設備不需要關心自己的信號要路由到哪里去，也無需關心這些信號是從哪里來，這大大減輕了斷點設備的配置復雜性。全部的路由可以由一個專用的軟件，使用一一對應的通道名稱就可以完成整個路由過程。

3.2網絡延時

Dante的傳輸能力主要是取決于網絡的帶寬、發送與接收點的數量和位置以及單點還是多點傳送等因素。借助于Dante的網絡輔助診斷功能，在給定的單播/多播模式下可以快速地計算出IGMP管理流量及IP濾波器的情況，進而幫助用戶確定這樣的系統連接是否符合要求。音頻通道對帶寬的消耗取決于音頻信號的采樣頻率和分辨率。

在網絡中，網絡延時和網絡帶寬是一個反比的關系，一個最小采樣頻率的音頻通道在單播的情況下延時是最短的。可以看出，隨著傳輸的音頻通道數量的增加或者高采樣率/分辨率，網絡延時會逐漸加大。Dante系統可以自動調整可用的網絡帶寬，在網絡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。折中自動的匹配能力大大提高了網絡的可用自由度，使用戶不用再去擔心流量對信號傳輸的影響，以及現有網絡的資源負載承受力。Dante可以允許用戶在網絡帶寬和延時之間進行折中處理，也就是用戶可以在傳遞信號的延時性能和帶寬的經濟性之間做出自己的選擇。

3.3時鐘同步

Dante系統采用了IEEE1588[10]精密時鐘協議進行時鐘同步。IEEE1588協議的基準時鐘采用一種選舉方式來確定哪個設備成為基準時鐘發生器（MasterClock）和備用時鐘發生器，網路中的每個音頻設備都緊密跟蹤這個基準時鐘，基準時鐘采用絕對時間標識。下圖為時鐘同步分發的結構圖。

SHAPE\*MERGEFORMAT數字音頻信號的傳送必須疊加上一個采樣時鐘信號才可以傳遞，這個采樣信號是來自它自身的時鐘振蕩器，但是這個振蕩器必須時刻地和主時鐘（MasterClock）進行同步，如果出現了偏差，Dante會自動調節本地時鐘的增加或減少以保持與網絡基準主時鐘同步。由于Dante使用的這個IEEE1588精密時鐘協議可以達到很低抖動的采樣率（例如256倍超采樣），所以才能真正做到高音質和低延時。

3.結束語

Dante數字音頻傳輸技術依靠其自身強有力的優勢廣泛應用于專業音響行業、廣播系統、電話會議系統、樓宇智能音頻系統、大型運動會等行業。音頻傳輸正在向數字化、網絡化發展。Dante網絡音頻技術代表了未來音頻傳輸技術的發展方向。