遺留的財富
CobraNet (1996) 和 EtherSound (2001) 被廣泛認為是第一代成功的商業音頻網絡。CobraNet最早使用10Mbit 以太網;使用100Mbit以太網連接的兩者都取得了顯著的成功。系統設計者們對這些技術進行擴展,以此來建立包括會議中心、機場、主題公園、體育館和現場音樂會等系統在內的大規模系統。
以太網的發展
在隨后的幾年里,對媒體網絡至關重要的以太網標準大幅提升,不斷完善。在這段時間,所有打算繼續開發Dante的人都積極參與,為例如互聯網工程任務組 (IETF) 這種標準組織撰寫不同主題的文檔,尤其著重于零配置網絡、實時傳輸協議(RTP)、精確時間協議 (PTP) 以及服務質量 (QoS)等類型的主題。
(Audinate, 2019)起初,Audinate 研發團隊依據那些新興和成熟的網絡標準,利用自己的專業技能搭建 Dante。這為 Dante帶來前所未有的性能:
緊密同步、低延時、可擴展規模和適應不同網絡速度和技術的能力。
例如,早期網絡使用從數據包流中恢復時鐘的方法。而在Dante,Audinate引用了與PTP同步并生成所需的媒體時鐘這一方法。這一方法極大地放松了對QoS的要求。數千媒體數據包不再有嚴格的QoS要求,只有極個別同步數據包需要流量優先級。
由于CobraNet 和 EtherSound的使用早于這些標準,這些工程師必須開發專門應對這些挑戰的方法,而隨著以太網不斷成熟,帶寬更寬,這些方法卻未能相應地自發成熟。因此,這些先進的系統最終止步不前,成為遺留系統。
由于廣播音頻系統設計開始采用網絡解決方案,他們需要具有與傳統廣播基礎設施的兼容性。所以,解決方案是放置一個轉接設備到網絡邊緣,以便提供像模擬、AES3 和 MADI 接口那樣的傳統連接方式。(Harvey,2014)由于更多的制作團隊開始采用以網絡為基礎的解決方案,通常情況下是一個團隊使用的邊緣設備與另一個網絡上的邊緣設備進行通迅。每個聯網的系統都變成一座島,模擬、AES3和 MADI 則是系統間“檢查站”的通用語言。
起源:網絡解決方案之間互操作性的需求
早在 2009 年,來自音頻工程協會的技術委員會團隊就撰寫了名為《網絡音頻最佳實踐 (BestPractices inNetwork Audio)》的白皮書,開始認識到“島嶼間操作”這一情況。在此,他們觀察到了相似性和差異。
由于所有的音頻網絡都使用未壓縮的 PCM 數據,因此在編解碼器或數據壓縮等音頻數據中并沒有復雜的差異。當時許多網絡使用不可合并的專有基帶通信,而 Dante 和 Livewire 則使用標準以太網架構。“跨平臺”連接似乎是可能的。
然而,數據包中的數據相似,流格式卻不同,同步方案和 API 控制也是如此。 實際操作中,若沒有重大的新發展,這些系統是無法直接鏈接的。我們需要新的解決方案,使他們可以在網絡上直接兼容。
在接下來的時間里,AES67 開始被制定。這一標準出版于 2013 年,并分別于 2015 年和 2018 年進行了更新。在 2015 年 10 月的紐約 AES 展會上第一次正式對公眾進行了展示。
“互操作性標準”的誕生
媒體網絡聯盟 (MNA) 是為提高行業對 AES67的認識而成立的行業組織。他們對AES67的描述如下:“AES67使網絡音頻解決方案,例如Dante、Livewire+、Q-LAN、Ravenna和 WheatNet IP之間的網絡音頻流的互操作性成為可能。它不是一項新技術,而是通過橋接完成的兼容模式。”這里,我們可以看到 MNA 制定的 AES67 所扮演的角色與市場中其它網絡解決方案是不同的。那時還沒有能夠用來描述 AES67 的術語,這是個全新的概念。而在內部,Audinate 給出了兩個定義:
互操作性標準:?例如.AES67, SMPTE ST 2110 音頻
意義:一個在相互競爭的網絡解決方案的產品間,通過 IP 進行的基本音頻或視頻傳輸的藍圖。互操作性標準通常缺乏控制和管理網絡流的管理工具,這仍需要手動操作。
互操作性標準通常是由某個開放標準委員會控制的。由于眾多公司同時重復開發同一功能,集中進行的產品間互操作性測試只能是極少數情況下才會出現,并且范圍有限。如果出現問題,沒有獨立的支持團隊來解決。
網絡解決方案:例如Dante、Livewire+、Q-LAN、Ravenna 和 WheatNet IP
意義:一套解決網絡音頻或網絡視頻聯網的完整方案,解決媒體傳輸問題并提供控制管理系統的管理工具。使其在現實世界中更加便利。這些服務的特征包括發現探索、流控制和管理、性能測量、訪問安全和網絡監控。
博世一直支持在 Dante 平臺中包含開放標準。這是一個成功的解決方案,能保持在所有平臺的通用互操作性的同時提供高級功能,并持續創新。 當有人問我,他們是否應該使用 Dante、AES67 或 ST2110,現在我可以簡單的回答:“應該?!?/p>
伊森· 韋策爾( E T H A N W E T Z E L L ) , 博世通訊系統
網絡解決方案通常是由私人團隊開發控制的,因此可以更好地控制組件、固件/軟件的開發和測試過程,提供一致的體驗和更高的可靠性。而在Dante 系統中,互操作性測試是自動進行的,無需使用“互操作插件”或進行設備認證。如果出現問題,可以向有專業人士的組織尋求幫助,專業人士可以確定問題的性質,并與制造商共同合作,解決問題。
網絡解決方案同樣能將應一起使用的產品更好地集成起來。 堅持一款網絡解決方案能夠使設計的整體效果遠遠優于簡單的部分之和。
圖 2 清楚地將網絡解決方案與開放標準中各自相對應的能力進行了對比。相比開放標注,網絡解決方案能夠應對更高級別的網絡管理和安全問題。然而,這一圖表掩蓋了不同網絡解決方案之間的差異,這些差異很有可能是巨大的。
當然,不同網絡解決方案背后的各組織會對他們以自己的方式進行的這些設計有著十分堅定的信念。因此,AES67 中高級別功能的缺乏不應該算作技術委員會的失誤。相反,技術委員會避免這些辯論的做法是明智的。在有限范圍內保持務實的態度 - 僅關注傳輸部件 - AES67 既不會由于過于重要而難以在不同的解決方案中達成一致,也不會由于過于復雜而難以實施。
雖然作為獨立技術,AES67 自行部署的能力是毋庸置疑的,但如果想將其用作網絡解決方案,它就會顯得既繁瑣又受到限制。任何使用過類似Dante 這樣的網絡解決方案的人都會立刻意識到,若使用 AES67 需要進行額外工作,而像 Dante 這樣的網絡解決方案則會大大改善使用體驗。
在最好的情況下,AES67 通常需要技術人員手動設置時鐘結構。 然后,要建立訂閱,他們需要手動在每個設備“使用物理方式(U盤等)”建立會話描述協議 (SDP) 文件。毫無疑問,這一過程需要技術人員安裝并管理幾個實用程序和 網頁瀏覽器選項卡,其組合將隨著被連接的產品而產生改變。但是 AES67 能將來自不同音頻網絡解決方案的產品連接在一起。這種為了在不同網絡解決方案之間獲得音頻的折衷方案直接犧牲了重要功能。
根據工作選擇正確的工具
在為工程或制作團隊設計系統時,將團隊所需要用到的設備先列一個清單,再將它們都放到同一網絡解決方案中會是一個明智的選擇。這將極大地減少所需的應用程序數量,提供產品之間更深層次的控制集成以及系統診斷和監視的通用方法。產品系列的優勢是顯而易見的。目前很少有基于網絡交換機的標準,但是在整個網絡設計中選擇產品線或品牌是很常見的。優勢都是一樣的:更加一致、更加集成。
這不僅僅只是一個用戶友好的界面。Dante 這樣的網絡解決方案更加穩健。需要手動設置的系統出現故障時也需要手動恢復;而可以自動設置的系統出現故障時則可以自動恢復,甚至是無縫恢復。
當混合音軌、音樂重放和內通對講需要在不同網絡解決方案的團隊之間傳輸時,AES67 會是一個可行的選擇。 Dante 設備可以同時發送和接收Dante 和 AES67。 您可以在擁有 AES67 互操作性以備不時之需的同時,擁有功能先進、強大的Dante 網絡解決方案。
SMPTE ST 2110 是一套標準和規范。盡管它主要關注的是視頻傳輸,但它也能解決流中音頻元素的問題。因為 ST 2110 同時針對音頻和視頻,有些人會很自然地認為這個標準給二者帶來了同樣的好處。然而 ST 2110對音頻方面來說很有趣,但采用它的原因是完全不同的,理解這一點對于更有效地進行系統設計至關重要。
視頻方面: 針對 SDI 的革命性替換
視頻制作一直受到帶寬的挑戰。在任何制作數字視頻的最初階段,都要先決定用什么分辨率進行拍攝,以及是否使用視頻壓縮和/或限制色度抽樣。
ST 2110 的創始愿景是非常大膽的。開發團隊設想了一個 100Gbit 交換機更加普及的世界,認識到這將使 8K無壓縮視頻成為現實(隨著網絡速度的不斷提高,視頻甚至更高清)。以前壓縮視頻所消耗的能量可以重新加以利用,用于轉發數據包。
但相比 SDI,ST 2110 不僅增加了帶寬,也更加高效靈活。當 SDI 將音頻、視頻和輔助數據封裝到一個串行管道中時,ST 2110 則是將這些元素分離為獨立的流。比如,僅消隱區域就占據了 HD-SDI 帶寬的 16%-38%。
通過分離音頻、視頻和輔助數據流,ST 2110為參與設備提供實質性的帶寬緩解,完成了對 SDI的改進。參與視頻制作的所有設備提供商都很贊賞這一改進。
對于視頻專業人士來說,將如 SDI 這樣的點對點解決方案轉移到網絡解決方案中的承諾無疑是一種解放。即便沒有自動配接和管理工具,ST 2110依然代表著從 SDI 視頻向前邁出的一大步。
音頻方面: AES67 的漸進式提升
在 SMPTE ST 2110 的音頻方面,這些變化與其說是革命,不如說是演變。ST 2110 音頻流本質上是 AES67 的復制品,唯一的區別是僅有的幾個參數收緊。 這并不是意外導致的。為了防止在同行業中出現相互競爭的通用橋接模式,開發 AES67的 AES 技術委員會代表與 ST 2110 技術委員會代表展開了合作。 因此,關于AES67 任務的所有內容都適用于 ST 2110,至少作為一個起點來說均是如此。
在同一芯片組上同時提供Dante和ST 2110對 SSL、我們的產品和我們的客戶來說是重要優勢。電視廣播系統從根本上說是基于音頻和視頻的集成,ST2110在IP基礎設施上提供了此互操作性標準。作為一個完整的網絡解決方案,Dante無需使用專有的TDM音頻路由器。SSL的 System T 控制臺使用Dante API,直接從控制臺軟件控制COTS網絡基礎結構上的音頻路由。Dante API提供自動流創建以及單播可能性。在處理視頻相關的音頻帶寬相對較低卻有高信道計數要求時,尤其是在考慮單聲道路由時,兩者都是有利的。
湯姆· 諾爾斯 ( TOMK NOWLES) , SOLIDSTATELOGIC
對音頻團隊來說,SMPTE ST 2110 的吸引力主要在于與視頻領域的整合。過去,有時視頻團隊使用與 AES3或 MADI 連接的音頻語言,有時音頻團隊必須使用 SDI 嵌入/去嵌入設備的視頻語言。由于音頻團隊已經在使用網絡技術,而 ST 2110 與已為 AES67 完成的工作密切相關,因此對于視頻團隊來說,采用 ST 2110 是簡化鏈接的可控補充。
值得注意的是,各行業組織正試圖通過制定更相關的標準和規范來加強 ST 2110。JT-NM 路線圖對將改善現有 AES67 或 ST 2110 標準體驗的開發進行了詳細介紹。EBU 在上述“金字塔”圖表中總結了這一進展,表明其中大多數仍在進行中。傳輸元素和同步層已達到穩定點。最近,被引用于冗余網絡配置的 SMPTE 2022-7 被視為穩定運行,并已包含在 Audinate 的 ST 2110 運行中。而其它提出的功能遠沒有那么成熟。當前的JT-NM 路線圖顯示,NMOS 元素(IS-04 發現和IS-05 連接管理)在 2018 年第 3 季度至 2019 年第2 季度的時間段內被廣泛應用。當然,這么說似為時過早。
廣播公司仍在提出 NMOS 互操作性和穩定性方面面臨的重大挑戰。鑒于這些困難,一些重大項目被迫使用AES67 和 SMPTE ST 2110 的手動路由——至少目前是這樣。
Audinate已公開表達了想要支持AES67和SMPTE ST 2110的目標。目前無法就采用NMOS方面給出官方評論,標準的演變和采用顯然是不可預測的。然而,在2019年Inter BEE展之后,雅馬哈和索尼證明了Dante Domain Manager是網絡架構的關鍵部分,如果有足夠的市場需求,就可以實現NMOS的啟用。
超越IS-04和IS-05后,金字塔的其余部分還沒有得到解決。未來,SMPTE ST 2110支持者希望解決系統配置和監控,以及網絡安全功能等問題。
本討論強化了網絡解決方案與互操作性標準不同這一概念。今天,Dante與Dante DomainManage使用真正成熟的產品解決了JT-NM路線圖中的所有問題。 此外,由于Audinate支持SMPTE ST 2110,Dante產品可以在網絡解決方案的強大功能和開放標準的互操作性這兩方面做到兩全其美。
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