【摘要】如今以AoIP技術(shù)為代表的網(wǎng)絡音頻技術(shù)迅速發(fā)展，在以數(shù)字音頻網(wǎng)絡技術(shù)標準AES67的大框架下，越來越多的網(wǎng)絡音頻格式對其提供支持。本文以Dante技術(shù)為切入點，淺析在現(xiàn)場擴聲領(lǐng)域通過Dante技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字調(diào)音臺、周邊設備等與DAW的協(xié)同工作。

【關(guān)鍵詞】Dante;網(wǎng)絡音頻;網(wǎng)絡音頻協(xié)議

1. 網(wǎng)絡音頻概述

在音頻傳輸領(lǐng)域，通過以太網(wǎng)技術(shù)實時傳輸數(shù)字音頻信號的技術(shù)通常被稱為網(wǎng)絡音頻技術(shù)。其與傳統(tǒng)的模擬音頻傳輸有著本質(zhì)的區(qū)別。傳輸介質(zhì)輕便且價格低廉、傳輸容量大，抗干擾能力強，部分技術(shù)還具有冗余功能，下面就現(xiàn)有的常用網(wǎng)絡音頻技術(shù)以ISO提出的開放系統(tǒng)互聯(lián)模型（OSI）為依據(jù)，做以簡單歸類。OSI模型是把電信領(lǐng)域或計算機系統(tǒng)互聯(lián)的通信系統(tǒng)劃分為不同的抽象層。其原始的版本共有七個層，分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

1.1 基于第一層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)

基于OSI模型的第一層，即物理層，是OSI模型的最底層。它描述了諸如傳輸介質(zhì)或信號的機械特性、電氣特性、功能特性等。在數(shù)字音頻傳輸領(lǐng)域，它定義了數(shù)字音頻網(wǎng)絡傳輸?shù)慕橘|(zhì)特性、傳輸方式，是一種最底層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)。最常見的基于物理層的數(shù)字音頻技術(shù)是AES50。

AES50是一種網(wǎng)絡音頻傳輸格式，其為一種開放格式，它是AES10（MADI）技術(shù)的延伸。由AES提出，它允許通過路由器（沒有交換機功能）進行點對點傳輸，相對于依賴緩沖區(qū)的交換機系統(tǒng)，AES50提供了極低的延遲。在48Khz采樣率下傳輸最多48個通道，延遲小于0.5ms。PCM的采樣率可達384kHz，甚至支持DSD。在使用Cat5網(wǎng)線時，該協(xié)議提供了字時鐘的單獨傳輸，音頻數(shù)據(jù)的全雙工傳輸最大距離接近100米。由于AES50最明顯的局限性是只能進行點對點傳輸，其實它不應被視為典型的網(wǎng)絡音頻協(xié)議，盡管它可以使用網(wǎng)線傳輸。

AES50技術(shù)的應用，目前在國內(nèi)以MUSIC TRIBE公司旗下的MIDAS調(diào)音臺、百靈達調(diào)音臺、Klark Teknik的周邊設備為主，如目前備受好評的M32調(diào)音臺，其使用的就是AES50格式的網(wǎng)絡音頻傳輸協(xié)議。

基于物理層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)受限于其本身位于OSI模型的底層，其在設備互聯(lián)、信號交換路由、網(wǎng)絡拓撲等方面有先天不足，因而目前此類技術(shù)在網(wǎng)絡音頻傳輸技術(shù)的市場占有率較低。

1.2 基于第二層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)

基于第二層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)即位于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層，其描述了在設備間通路上如何傳輸數(shù)據(jù)，與傳輸?shù)膮f(xié)議有關(guān)。數(shù)據(jù)鏈路層有具有一些功能，如定義了如何將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)塊，這些數(shù)據(jù)塊被稱作幀（frame），幀是在本層傳輸?shù)幕締挝?。此外，還規(guī)定了幀是如何在物理層中傳輸，包括糾錯、發(fā)送速率、接收方式等。其擁有相對靈活的傳輸方式，并且支持特定的交換機，為音頻數(shù)據(jù)的路由提供了便利。

目前較為常見的基于第二層數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)有CobraNet、以及最為大家熟知的Waves公司開發(fā)的網(wǎng)絡音頻技術(shù)SoundGrid。

CobraNet是由Cirrus Logic公司于1996年開發(fā)，可以被稱為當今網(wǎng)絡音頻的始祖。其傳輸?shù)囊纛l數(shù)據(jù)被打包成通道和包，每路CobraNet包含8個可單工傳輸?shù)陌?，每個設備最大可發(fā)送或接收8個包的數(shù)據(jù)，每個包最大擁有8通道的48Khz，20bit的音頻流，總?cè)萘繛?4個音頻流。CobraNet在一定程度上擁有可擴展的能力，如使用16bit的量化精度時，通道數(shù)量會增加;使用24bit的量化精度時，通道數(shù)會減少。而受限于技術(shù)因素，CobraNet的傳輸延遲較大，因而在當今也沒有得到廣泛的應用。SoundGrid與其類似，也是基于數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)，因為是專有格式，在使用時還需搭配Waves公司的音頻服務器，支持的周邊設備、調(diào)音臺也應當配備專用的擴展卡，因此普及度也不是很高。

1.3 基于第三層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)

基于第三層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)，即網(wǎng)絡層的網(wǎng)絡音頻技術(shù)，與上述兩種技術(shù)比具有更加優(yōu)越的傳輸便利性，因其處于OSI的較高層，不但可以支持點對點傳輸，還支持廣播，并且可以通過路由器及交換機，組成復雜的音頻網(wǎng)絡系統(tǒng)，為當今大型演出、電視臺音頻數(shù)據(jù)互聯(lián)、現(xiàn)場擴聲、錄音棚等提供了巨大的便利性。其核心是網(wǎng)絡層的協(xié)議，即大家熟知的TCP/IP協(xié)議或UDP協(xié)議。這樣不同設備可以以IP地址的形式出現(xiàn)在音頻網(wǎng)絡中，為網(wǎng)絡配置帶來巨大的便利性。

AES67、Ravenna及本文重點討論的Dante等網(wǎng)絡音頻格式都使用了OSI的第三層，具有上述的優(yōu)點，下文將詳細介紹。

2. Dante技術(shù)概述

Dante是由澳大利亞的Audinate公司于2006年開發(fā)的網(wǎng)絡音頻技術(shù)，為基于第三層的數(shù)字音頻網(wǎng)絡傳輸技術(shù)，除了擁有上述第三層網(wǎng)絡音頻技術(shù)的共有優(yōu)點外，其簡易的設備互聯(lián)與設置、極低的網(wǎng)絡音頻延遲與廣泛的兼容性等優(yōu)勢，成為目前網(wǎng)絡音頻領(lǐng)域中市場占有率非常高的一種技術(shù)，各大音頻設備廠商均推出支持Dante技術(shù)的設備，或提供現(xiàn)有設備的Dante擴展板卡，為進一步普及網(wǎng)絡音頻技術(shù)提供了一定的支持。在常見的Dante設備中，一般支持64個雙工通道，理論上根據(jù)網(wǎng)絡帶寬，Dante網(wǎng)絡最大支持通道是無限的，但目前常見的幾種是64、128、512的雙工通道，一般通道數(shù)會隨音頻采樣增大而數(shù)量減少。每個Dante設備內(nèi)置一個高品質(zhì)VCXO時鐘，在設備接入網(wǎng)絡時，Dante會自動選擇最佳設備作為主時鐘，當然也可以自定義主時鐘，隨后網(wǎng)絡內(nèi)的所有設備會自動時鐘同步。同時Dante技術(shù)符合AES67的技術(shù)規(guī)范，也就是說在不同網(wǎng)絡音頻格式之間，如Dante與Ravenna設備可以支持互聯(lián)，這就為現(xiàn)有各類音頻設備的連接帶來了巨大的便利性，以下分別簡要說明Dante技術(shù)的幾個優(yōu)點。

2.1 簡易的設備互聯(lián)與設置

在傳統(tǒng)音頻的設備互聯(lián)中，使用模擬線纜不僅成本高，同時大量信號傳輸過程中極易受到干擾，傳輸距離也受到限制。在設備互聯(lián)的過程中離不開大大小小的各類信號跳線盤、信號分配矩陣等等，令維護人員眼花繚亂，同時信號跳線也極易出錯。在使用Dante技術(shù)時，只需使用普通的Cat5e或Cat6網(wǎng)線，或光纖，就可以輕松容納數(shù)以百計的音頻信號通路，同時可以任意路由分配信號，帶來極大的便利性。

2.2 極低的網(wǎng)絡音頻延遲

在一個典型的Dante網(wǎng)絡中，默認延遲為150μs，通常在少量設備互聯(lián)時，延遲可以設置的更低，如使用83.3μs，在隨網(wǎng)絡的擴大或者網(wǎng)絡中的設備增多，為防止丟包等不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以適當增大網(wǎng)絡延遲。在當今數(shù)字音頻年代，使用計算機DAW時，聲卡的延遲往往在10ms左右，盡管不同廠商可以聲稱擁有更低的延遲，但更低的延遲意味著要求用戶擁有更快的計算機性能，一般的DAW延遲往往很難做到在1ms以下穩(wěn)定工作，而在Dante系統(tǒng)中，延遲遠遠小于DAW。在現(xiàn)場擴聲領(lǐng)域往往對延遲的要求更為苛刻，但在要求不高的場合，一般小于5ms的延遲都是可以接受的，這一數(shù)字也遠遠大于Dante的默認延遲。

2.3 廣泛的兼容性與較好的穩(wěn)定性

由于Dante對AES67的兼容，這一優(yōu)勢就與現(xiàn)有標準有了統(tǒng)一的兼容性，如上文所述，在不同網(wǎng)絡音頻格式的設備間可以實現(xiàn)互聯(lián)，前提是不同網(wǎng)絡音頻格式均支持AES67標準，如Ravenna、Livewire、Q-LAN等均符合AES67標準，理論上這些網(wǎng)絡音頻格式均可以與Dante格式進行協(xié)同工作實現(xiàn)設備間的互聯(lián)。而廣泛的兼容性這一特色為Dante占有更多的市場提供了更大的支持。

Dante技術(shù)同時支持冗余網(wǎng)絡設置。在一個典型的支持Dante技術(shù)的設備上，會同時擁有一對RJ45標準網(wǎng)絡接口，或者帶有鎖扣的RJ45網(wǎng)口，一般其下方會表示“Primary”與“Secondary”，指主接口與與副接口。這兩個接口的功能一般可以在設備中設置，具有兩種工作方式。第一種工作方式是菊花鏈，即這兩個接口被視為同一個網(wǎng)絡中的接口，在這兩個接口上連接的設備均可以自由互聯(lián)互通;第二個模式是冗余模式，在設備的連接過程中，需要同時分別連接這兩個接口，針對主接口的網(wǎng)絡進行任何設置，副接口的網(wǎng)絡會同步進行鏡像操作，這樣以來，形成了兩個獨立的音頻網(wǎng)絡。在音頻的傳輸過程中，如果當其中任何一個網(wǎng)絡出現(xiàn)錯誤或者意外斷開，另一個網(wǎng)絡不受影響，可以繼續(xù)傳輸信號。這相當于為用戶提供了一個網(wǎng)絡備份，防止任何出現(xiàn)的意外，做到萬無一失。這一安全特性也為Dante系統(tǒng)穩(wěn)定工作提供了保障，如在重要的現(xiàn)場擴聲領(lǐng)域、各類廣播電視臺的現(xiàn)場直播等對信號安全要求較高的場合。

3. 數(shù)字調(diào)音臺、周邊設備與DAW協(xié)同工作的實現(xiàn)

3.1 基本原理

前文所述，支持Dante協(xié)議的設備，連接到同一網(wǎng)絡內(nèi)時，可以相互識別并實現(xiàn)收發(fā)音頻數(shù)據(jù)，若將計算機系統(tǒng)添加進Dante網(wǎng)絡，一方面可以管理網(wǎng)絡系統(tǒng)，另一方面在計算機內(nèi)運行的DAW可以通過物理Dante聲卡或者虛擬Dante聲卡實現(xiàn)與網(wǎng)絡內(nèi)設備的音頻數(shù)據(jù)互通。首先DAW與Dante網(wǎng)絡互聯(lián)，實現(xiàn)接收/發(fā)送音頻數(shù)據(jù)。DAW與聲卡的交互與傳統(tǒng)過程一致，首先DAW調(diào)用CoreAudio或ASIO音頻驅(qū)動程序，實現(xiàn)DAW與音頻硬件的數(shù)據(jù)交換，而后音頻數(shù)據(jù)在Dante網(wǎng)絡中傳輸至指定設備。這與傳統(tǒng)使用計算機連接聲卡，聲卡連接模擬線纜，模擬線纜連接音頻設備這一過程相比，大大簡化了系統(tǒng)連接，所有一切只需一根網(wǎng)線即可。

若要實現(xiàn)上述過程，首先確保計算機可以正確接收Dante網(wǎng)絡內(nèi)的數(shù)字音頻信號。一種方式是使用專業(yè)的Dante音頻接口，如Dante PCIe-R，另一種是需要在Audinate官網(wǎng)上下載Dante虛擬聲卡。Dante虛擬聲卡可以利用現(xiàn)有計算機的普通網(wǎng)卡進行音頻數(shù)據(jù)交換。下文以使用Dante虛擬聲卡為例，簡單介紹實現(xiàn)上述功能的方法。

3.2 相關(guān)軟件與設置與功能實現(xiàn)

首先應在官網(wǎng)下載“Dante Virtual Soundcard”Dante虛擬聲卡，進行安裝?？梢赃x擇試用或進行購買。Windows系統(tǒng)與MAC系統(tǒng)設備略微不同，在第一行音頻驅(qū)動這一欄中，Windows系統(tǒng)可以選擇ASIO與WDM兩種驅(qū)動模式，一般操作系統(tǒng)內(nèi)運行的音樂播放器、視頻播放器等默認調(diào)用WDM驅(qū)動，專業(yè)的DAW一般調(diào)用ASIO驅(qū)動，可以根據(jù)需要自行選擇。MAC系統(tǒng)只有默認CoreAudio一種驅(qū)動模式。在右側(cè)的設置中，可以選擇緩沖區(qū)大小，ASIO延遲等等?？筛鶕?jù)計算機性能進行選擇。

第二行設置為要生成的音頻通道數(shù)，可根據(jù)需要自行設置。第三行為Dante網(wǎng)絡延遲，指本機在Dante網(wǎng)絡中的延遲。注意，上文提到Dante網(wǎng)絡延遲可低至150μs，而在虛擬聲卡的設置中最低只有4ms。若要實現(xiàn)更低延遲，需配備物理Dante聲卡。第四行為需要啟用的普通網(wǎng)卡。注意，這里只有有線網(wǎng)卡會顯示出來，Dante不支持無線網(wǎng)卡傳輸數(shù)據(jù)。

在選擇好需要的參數(shù)后，點擊“start”，這時系統(tǒng)就啟動了虛擬聲卡。將網(wǎng)線連接到網(wǎng)卡，另一頭連接至交換機、路由器、或者調(diào)音臺等設備上，啟動DAW后在音頻驅(qū)動內(nèi)就可以找到Dante虛擬聲卡了。這時應當在DAW的IO設置內(nèi)對音頻軌道與Dante虛擬聲卡通道進行映射。一般來講這時DAW回放的音頻信號應當存在于Dante網(wǎng)絡中了，此時需要對Dante網(wǎng)絡中信號路由進行設置。在Audinate官網(wǎng)下載“DanteController”對信號進行路由設置。

例如使用DAW回放8軌音頻至調(diào)音臺，應當在DAW的IO中將需要回放的軌道映射至虛擬聲卡的“Tx01”至“Tx08”，而后打開Dante Controller，在“Dante Transmitters”中打開DAW所在的計算機的名稱，可以看到DAW輸出的8個通道。這時應當選擇接收設備，打開右側(cè)的“Dante Receivers”，找到需要輸入調(diào)音臺對應通道的Dante通道，單擊鼠標，這時會在接通信號的通路上顯示綠色對勾。如圖1所示，在調(diào)音臺中找到Dante信號設置界面，將來自DAW的這8條通道映射至調(diào)音臺對應的推子通道即可。對于將調(diào)音臺的分軌信號錄制進DAW，其操作步驟與上文類似，只需將發(fā)送端與接收端對換即可。

在DAW中，除了可以回放錄制音頻以外，使用軟件效果器是DAW的一大特色，在連接了Dante的DAW中，若要對來自調(diào)音臺的某個信號進行插入效果器處理后返回，只需在對應軌道上設置好IO，直接插入效果器，這時調(diào)音臺就接收到了處理后的信號，這樣就實現(xiàn)了插入效果器的添加。發(fā)送效果器的使用與插入類似，將需要發(fā)送的軌道首先在調(diào)音臺內(nèi)部建立總線，將總線輸出至DAW，在DAW內(nèi)對輸入的信號進行效果處理，如插入混響，而后返送回調(diào)音臺即可，這時發(fā)送量只需在調(diào)音臺內(nèi)設置，DAW可以視為一個外置硬件效果器使用。

往往在現(xiàn)場擴聲領(lǐng)域，受限于調(diào)音臺自帶效果器的局限，很難實現(xiàn)高品質(zhì)軟件效果器處理實時音頻，一些廠商如“Waves”推出的“SoundGrid”技術(shù)，使用外置硬件處理器實現(xiàn)效果器的插入。而這一套系統(tǒng)往往價格不菲，對于追求聲音品質(zhì)的中小型擴聲場合或預算有限的獨立現(xiàn)場主擴工程師來說這樣一筆投入預算過高。而本文所述方法，在擁有DAW與軟件效果器的前提下，可以下載Dante虛擬聲卡免費試用，做到了“低成本”，實現(xiàn)了簡易版的“SoundGrid”，而經(jīng)過筆者實踐，在聲音品質(zhì)、穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)優(yōu)秀。唯一的不足是音頻系統(tǒng)延遲略大，但也可以接受。究其原因，虛擬聲卡的最低延遲為4ms，加上DAW音頻驅(qū)動的延遲，根據(jù)緩沖區(qū)設置，一般在1-20ms之間，更低的延遲對計算機性能提出了要求。而整體延遲為Dante延遲加上驅(qū)動延遲。筆者的音頻系統(tǒng)延遲大概在10ms左右。若使用專業(yè)Dante聲卡與高性能計算機，整體延遲應該可以控制在5ms以內(nèi)。

Dante技術(shù)不僅可以實現(xiàn)DAW與調(diào)音臺協(xié)同工作，在某些周邊設備如數(shù)字接口箱，可以通過Dante網(wǎng)絡直接與計算機互聯(lián)，實現(xiàn)ADDA功能。如YAMAHA的R系列舞臺接口，僅僅需要在官網(wǎng)下載一個遠程控制軟件，就可以利用Dante網(wǎng)絡傳輸控制信息，控制接口箱的增益、幻象電源開關(guān)、低切等功能。隨著AES70協(xié)議的提出，未來可以實現(xiàn)對任何兼容AES70標準的設備進行控制，不久的將來像R Remote這樣的軟件或許就會成為歷史。

4. 結(jié)語

未來是屬于網(wǎng)絡的時代，音頻領(lǐng)域也不例外，隨著AES67、AES70等一系列標準的提出，越來越多像Dante這樣的技術(shù)出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的工作方式，簡化了工作流程。本文對于Dante技術(shù)的應用也僅僅是一個初探，相信不久的將來更多革新的工作流程與方式會不斷出現(xiàn)。

參考文獻：

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[6]https：//www.google.com/amp/s/fullcompasslive.com/2019/09/24/what-is-dante-audio-networking-a-basic-overview/amp/

[7]https：//www.shure.com/en-US/conferencing-meetings/ignite/what-you-need-to-know-about-dante

作者簡介：周芳卉，山東省泰安人，現(xiàn)南京藝術(shù)學院傳媒學院碩士在讀，研究領(lǐng)域：錄音藝術(shù)與數(shù)字媒體。