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Dante,AES67,SMPTE ST 2110之间的关系
2022-11-09 14:24:42 859次浏览

1. 音频网络简史:

CobraNet (1996) 和 EtherSound (2001) 被广泛认为是第一代成功的商业音频网络。CobraNet最早使用10Mbit以太网;使用100Mbit以太网连接的两者都取得了显著的成功。系统设计者们对这些技术进行扩展,以此来建立包括会议中心、机场、主题公园、体育馆和现场音乐会等系统在内的大规模系统。

2. 以太网的发展:
在随后的几年里,对媒体网络至关重要的以太网标准大幅提升,不断完善。在这段时间,所有打算继续开发Dante的人都积极参与,为例如互联网工程任务组 (IETF) 这种标准组织撰写不同主题的文档,尤其着重于零配置网络、实时传输协议(RTP)、精确时间协议 (PTP) 以及服务质量 (QoS)等类型的主题。

(Audinate, 2019)起初,Audinate 研发团队依据那些新兴和成熟的网络标准,利用自己的专业技能搭建 Dante。这为 Dante带来前所未有的性能:紧密同步、低延时、可扩展规模和适应不同网络速度和技术的能力。


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例如,早期网络使用从数据包流中恢复时钟的方法。而在Dante,Audinate引用了与PTP同步并生成所需的媒体时钟这一方法。这一方法极大地放松了对QoS的要求。数千媒体数据包不再有严格的QoS要求,只有极个别同步数据包需要流量优先级。

由于CobraNet 和 EtherSound的使用早于这些标准,这些工程师必须开发专门应对这些挑战的方法,而随着以太网不断成熟,带宽更宽,这些方法却未能相应地自发成熟。因此,这些先进的系统最终止步不前,成为遗留系统。

由于广播音频系统设计开始采用网络解决方案,他们需要具有与传统广播基础设施的兼容性。所以,解决方案是放置一个转接设备到网络边缘,以便提供像模拟、AES3和MADI接口那样的传统连接方式。(Harvey,2014)由于更多的制作团队开始采用以网络为基础的解决方案,通常情况下是一个团队使用的边缘设备与另一个网络上的边缘设备进行通迅。每个联网的系统都变成一座岛,模拟、AES3和 MADI 则是系统间“检查站”的通用语言。

3. Audinate 眼中的 AES67

起源:网络解决方案之间互操作性的需求

早在2009年,来自音频工程协会的技术委员会团队就撰写了名为《网络音频最佳实践 (Best Practices in Network Audio)》的白皮书,开始认识到“岛屿间操作”这一情况。在此,他们观察到了相似性和差异。
由于所有的音频网络都使用未压缩的 PCM 数据,因此在编解码器或数据压缩等音频数据中并没有复杂的差异。当时许多网络使用不可合并的专有基带通信,而Dante和Livewire则使用标准以太网架构。“跨平台”连接似乎是可能的。

然而,数据包中的数据相似,流格式却不同,同步方案和API控制也是如此。实际操作中,若没有重大的新发展,这些系统是无法直接链接的。我们需要新的解决方案,使他们可以在网络上直接兼容。

在接下来的时间里,AES67开始被制定。这一标准出版于2013年,并分别于2015年和2018年进行了更新。在2015年10月的纽约 AES 展会上第一次正式对公众进行了展示。

“互操作性标准”的诞生:
媒体网络联盟 (MNA) 是为提高行业对 AES67的认识而成立的行业组织。他们对AES67的描述如下:“AES67使网络音频解决方案,例如Dante、Livewire+、Q-LAN、Ravenna和WheatNet IP之间的网络音频流的互操作性成为可能。它不是一项新技术,而是通过桥接完成的兼容模式。”这里,我们可以看到 MNA 制定的AES67所扮演的角色与市场中其它网络解决方案是不同的。那时还没有能够用来描述AES67的术语,这是个全新的概念。而在内部,Audinate 给出了两个定义:

互操作性标准: 例如.AES67, SMPTE ST 2110 音频

意义:一个在相互竞争的网络解决方案的产品间,通过 IP 进行的基本音频或视频传输的蓝图。互操作性标准通常缺乏控制和管理网络流的管理工具,这仍需要手动操作。

互操作性标准通常是由某个开放标准委员会控制的。由于众多公司同时重复开发同一功能,集中进行的产品间互操作性测试只能是极少数情况下才会出现,并且范围有限。如果出现问题,没有独立的支持团队来解决。

网络解决方案:例如Dante、Livewire+、Q-LAN、Ravenna 和 WheatNet IP
**意义:**一套解决网络音频或网络视频联网的完整方案,解决媒体传输问题并提供控制管理系统的管理工具。使其在现实世界中更加便利。这些服务的特征包括发现探索、流控制和管理、性能测量、访问安全和网络監控。

网络解决方案通常是由私人团队开发控制的,因此可以更好地控制组件、固件/软件的开发和测试过程,提供一致的体验和更高的可靠性。而在Dante 系统中,互操作性测试是自动进行的,无需使用“互操作插件”或进行设备认证。如果出现问题,可以向有专业人士的组织寻求帮助,专业人士可以确定问题的性质,并与制造商共同合作,解决问题。

网络解决方案同样能将应一起使用的产品更好地集成起来。 坚持一款网络解决方案能够使设计的整体效果远远优于简单的部分之和。
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图2 清楚地将网络解决方案与开放标准中各自相对应的能力进行了对比。相比开放标注,网络解决方案能够应对更高级别的网络管理和安全问题。然而,这一图表掩盖了不同网络解决方案之间的差异,这些差异很有可能是巨大的。

当然,不同网络解决方案背后的各组织会对他们以自己的方式进行的这些设计有着十分坚定的信念。因此,AES67中高级别功能的缺乏不应该算作技术委员会的失誤。相反,技术委员会避免这些辩论的做法是明智的。在有限范围内保持务实的态度- 仅关注传输部件 - AES67既不会由于过于重要而难以在不同的解决方案中达成一致,也不会由于过于复杂而难以实施。

虽然作为独立技术,AES67自行部署的能力是毋庸置疑的,但如果想将其用作网络解决方案,它就会显得既繁琐又受到限制。任何使用过类似Dante这样的网络解决方案的人都会立刻意识到,若使用 AES67需要进行额外工作,而像Dante这样的网络解决方案则会大大改善使用体验。
在最好的情况下,AES67通常需要技术人员手动设置时钟结构。 然后,要建立订阅,他们需要手动在每个设备“使用物理方式(U盘等)”建立会话描述协议 (SDP) 文件。毫无疑问,这一过程需要技术人员安装并管理几个实用程序和 网页浏览器选项卡,其组合将随着被连接的产品而产生改变。

但是AES67能将来自不同音频网络解决方案的产品连接在一起。这种为了在不同网络解决方案之间获得音频的折衷方案直接牺牲了重要功能。

根据工作选择正确的工具:

在为工程或制作团队设计系统时,将团队所需要用到的设备先列一个清单,再将它们都放到同一网络解决方案中会是一个明智的选择。这将极大地减少所需的应用程序数量,提供产品之间更深层次的控制集成以及系统诊断和监视的通用方法。
产品系列的优势是显而易见的。目前很少有基于网络交换机的标准,但是在整个网络设计中选择产品线或品牌是很常见的。优势都是一样的:更加一致、更加集成。

这不仅仅只是一个用户友好的界面。Dante这样的网络解决方案更加稳健。需要手动设置的系统出现故障时也需要手动恢复;而可以自动设置的系统出现故障时则可以自动恢复,甚至是无缝恢复。

当混合音轨、音乐重放和内通对讲需要在不同网络解决方案的团队之间传输时,AES67会是一个可行的选择。Dante设备可以同时发送和接收Dante和AES67。 您可以在拥有AES67互操作性以备不时之需的同时,拥有功能先进、强大的Dante网络解决方案。
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4. Audinate 眼中的 SMPTE ST 2110

SMPTE ST 2110是一套标准和规范。尽管它主要关注的是视频传输,但它也能解决流中音频元素的问题。因为ST 2110同时针对音频和视频,有些人会很自然地认为这个标准给二者带来了同样的好处。然而ST 2110对音频方面来说很有趣,但采用它的原因是完全不同的,理解这一点对于更有效地进行系统设计至关重要。

视频方面: 针对 SDI 的革命性替换

视频制作一直受到带宽的挑战。在任何制作数字视频的最初阶段,都要先决定用什么分辨率进行拍摄,以及是否使用视频压缩和/或限制色度抽样。

ST 2110的创始愿景是非常大胆的。开发团队设想了一个100Gbit交换机更加普及的世界,认识到这将使 8K无压缩视频成为现实(随着网络速度的不断提高,视频甚至更高清)。以前压缩视频所消耗的能量可以重新加以利用,用于转发数据包。

但相比SDI,ST 2110不仅增加了带宽,也更加高效灵活。当SDI将音频、视频和辅助数据封装到一个串行管道中时,ST 2110则是将这些元素分离为独立的流。比如,仅消隐区域就占据了 HDSDI 带宽的 16%-38%。

通过分离音频、视频和辅助数据流,ST 2110为参与设备提供实质性的带宽缓解,完成了对 SDI的改进。参与视频制作的所有设备提供商都很赞赏这一改进。

对于视频专业人士来说,将如 SDI 这样的点对点解决方案转移到网络解决方案中的承诺无疑是一种解放。即便没有自动配接和管理工具,ST 2110依然代表着从 SDI 视频向前迈出的一大步。
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音频方面: AES67 的渐进式提升

在 SMPTE ST 2110 的音频方面,这些变化与其说是革命,不如说是演变。ST 2110 音频流本质上是 AES67 的复制品,唯一的区别是仅有的几个参数收紧。 这并不是意外导致的。为了防止在同行业中出现相互竞争的通用桥接模式,开发 AES67的 AES 技术委员会代表与 ST 2110 技术委员会代表展开了合作。 因此,关于AES67 任务的所有内容都适用于 ST 2110,至少作为一个起点来说均是如此。

对音频团队来说,SMPTE ST 2110 的吸引力主要在于与视频领域的整合。过去,有时视频团队使用与 AES3或 MADI 连接的音频语言,有时音频团队必须使用 SDI 嵌入/去嵌入设备的视频语言。由于音频团队已经在使用网络技术,而 ST 2110 与已为 AES67 完成的工作密切相关,因此对于视频团队来说,采用 ST 2110 是简化链接的可控补充.
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值得注意的是,各行业组织正试图通过制定更相关的标准和规范来加强 ST 2110。JT-NM 路线图对将改善现有 AES67 或 ST 2110 标准体验的开发进行了详细介绍。EBU 在上述“金字塔”图表中总结了这一进展,表明其中大多数仍在进行中。

传输元素和同步层已达到稳定点。最近,被引用于冗余网络配置的 SMPTE 2022-7 被视为稳定运行,并已包含在 Audinate 的 ST 2110 运行中。

而其它提出的功能远没有那么成熟。当前的JT-NM 路线图显示,NMOS 元素(IS-04 发现和IS-05 连接管理)在 2018 年第 3 季度至 2019 年第2 季度的时间段内被广泛应用。当然,这么说还为时过早。
广播公司仍在提出 NMOS 互操作性和稳定性方面面临的重大挑战。鉴于这些困难,一些重大项目被迫使用AES67 和 SMPTE ST 2110 的手动路由——至少目前是这样。

5. Audinate启用AES67和SMPTE ST 2110

Audinate已公开表达了想要支持AES67和SMPTE ST 2110的目标。目前无法就采用NMOS方面给出官方评论,标准的演变和采用显然是不可预测的。然而,在2019年Inter BEE展之后,雅马哈和索尼证明了Dante Domain Manager是网络架构的关键部分,如果有足够的市场需求,就可以实现NMOS的启用。

超越IS-04和IS-05后,金字塔的其余部分还没有得到解决。未来,SMPTE ST 2110支持者希望解决系统配置和监控,以及网络安全功能等问题。

本讨论强化了网络解决方案与互操作性标准不同这一概念。今天,Dante与Dante Domain Manage使用真正成熟的产品解决了JT-NM路线图中的所有问题。 此外,由于Audinate支持SMPTE ST 2110,Dante产品可以在网络解决方案的强大功能和开放标准的互操作性这两方面做到两全其美。


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