В коммерческих цифровых аудиосетях нет закрытых экосистем с ограничениями, которые нельзя обойти. За это стоит поблагодарить Dante. Протокол, разработанный Audinate для передачи несжатого аудио по IP, без костылей решил проблемы дрейфа таймингов, джиттера, приоритизации аудиотрафика в гигабитных сетях. И, что особенно ценно, сделал это без привязки к одному производителю.
Фактически Audinate поставили на себя — создали отраслевой стандарт в AVoIP, получили поддержку 600 производителей оборудования* и сохранили независимый статус. Но будет ли эта база достаточной, чтобы стать конкурентом в NDI в AVoIP— большой вопрос.
Проект из архива: Sennheiser TCC2 и Biamp Tesira Forte в сети Dante
В корпоративной учебной аудитории Dante связывает потолочные микрофонные массивы Sennheiser TeamConnect Ceiling 2 и аудиоплатформу Biamp Tesira Forte Dan VT4.
Настройка зон захвата звука выполнена в Sennheiser Control Cockpit. Первичная маршрутизация аудиопотоков от TCC2 к Tesira с назначением каналов ввода / вывода настроена через Dante Controller (бесплатное ПО Audinate). В Tesira Software установлены параметры эквалайзера, AEC, DSP-обработки и выполнена маршрутизация под требования системы.
Звучит заморочено, но Dante максимально облегчает работу: коммутация — проще не бывает, TCC2 и Tesira идентифицируются и синхронизируются в сети автоматически, в случае сбоя в Tesira аудиопотоки с TCC2 можно быстро перенаправить на резервный Dante-аудиоинтерфейс в офисе.
Ставка на AVoIP: что должно измениться
Слышали, как расшифровывают Dante: digital audio network through Ethernet? Хорошая попытка уйти от намеков на девять кругов коммутационного ада. Слову video в этой игре не хватило стула. Когда вышел модуль Dante AV, объединивший передачу аудио / видео в одной сетевой инфраструктуре, Dante перестал быть акронимом и сменил логотип.
Официальная позиция сегодня: развитие Dante из стандарта передачи звука по IP в комплексную платформу AVoIP — это реализация многолетней стратегии. Результатом должно стать решение, «совместимое с тысячами продуктов сотен производителей», предоставляющее функции шифрования, контроля и управления мультимедийным трафиком, доступное в любой точке мира. Но пока график присутствия Dante на рынке профессионального AVoIP-оборудования выглядит так:
Вокруг Dante строится своя экосистема, и она уже далеко не так проста
Аппаратное обеспечение — то, с чего все начиналось
Собственные чипы и модули Dante | Встраиваются производителями в микшерные пульты, усилители, акустические системы, микрофоны, камеры, декодеры видео. Основные продукты — модули на базе FPGA (Brooklyn 2, Brooklyn 3), аудиочипы Dante Ultimo. |
Программно-аппаратные компоненты для OEM-производителей | Интегрируют функционал Dante AV в оборудование на SoC, поддерживающих кодеки H.264 / H.265 (Dante AV-H), сертифицированных FPGA (Dante AV Ultra) или SoC AST1530/1535 (Dante AV-A). |
Адаптеры Audinate | Помогают встроить имеющееся оборудование в сетевую инфраструктуру Dante. В семействе Dante AVIO есть адаптеры с аналоговыми входами / выходами, поддержкой Bluetooth, интерфейсами AES3 и USB-C. |
Программные продукты — будущее, каким его видит Audinate
Dante Via, Dante Virtual Soundcard (DVS), Dante Virtual Soundcard Pro (DVS Pro) | Позволяют любому компьютеру работать как Dante-устройство, принимать и передавать аудиопотоки в IP-сеть без физического чипа. Последнее обновление — DVS Pro, виртуальная звуковая карта, поддерживающая до 128 входных и выходных аудиоканалов при 96 кГц, работу в виртуальных машинах (VM), до 64 аудиопотоков между Dante-устройствами в сети. |
Dante Controller | Бесплатное управляющее приложение автоматически идентифицирует Dante-устройства в сети, предоставляет функционал для маршрутизации аудио- и видеоканалов, настройки латентности для устройств в сети, создания пресетов маршрутизации. |
Dante Domain Manager (DDM) | Программное обеспечение для управления разветвленными AV‑сетями, группировки устройств, в том числе из разных подсетей, подключения резервного сервера и удаленного мониторинга. Начиная с 2024 года в DDM интегрировано AES шифрование мультимедийного трафика с 256‑битным ключом (Dante Media Encryption, DME). |
Dante Director | Предоставляет администратору функционал для удаленного управления и мониторинга сетей Dante в облаке, включая настройку политики Dante Media Encryption, доступ к Dante Managed API, интеграцию с Dante Controller, маршрутизацию AV‑потоков между подсетями. |
Dante Connect | Передает синхронизированные аудиосигналы из локальных сетей в облачные сервисы, чтобы обрабатывать аудиопотоки и управлять ими централизованно. То есть позволяет перенести территориально-распределенное аудиопроизводство в облако. |
Dante Embedded Platform (DEP) | Обеспечивает программный доступ к функциональности Dante для устройств, работающих под управлением Linux на ARM Cortex-A и x86. Поддерживает Dante Controller и Dante Domain Manager (DDM). |
Dante Studio | Позволяет ПК работать с видеопотоками Dante напрямую, без карты захвата. В пакет программ Studio входят: Dante Virtual Camera для передачи видеопотоков с совместимых PTZ-камер в приложения для видеоконференцсвязи; Dante Screen Share для передачи контента с экрана ПК на совместимые устройства и дисплеи; Dante Video Viewer для мониторинга видеопотоков в реальном времени. |
Идея в том, что практически любое устройство с портом Ethernet, отвечающее аппаратным требованиям Audinate, может быть включено в инфраструктуру Dante c помощью программных инструментов разного уровня — от базового Via до DVS Pro. А то, что не может быть включено программно, легко интегрировать сравнительно недорогой прошивкой для SoC или чипсета OEM-производителя. Обновление Dante AV-H v1.5 с поддержкой до 4 видеопотоков (Rx) одновременно должно заметно увеличить количество совместимых устройств в ближайшей перспективе.
Способы внедрения Dante AV для работы с IP-видео
В семействе Dante AV поддерживаются разные кодеки — можно выбирать под сложившуюся инфраструктуру, требования к качеству видеопотока, пропускной способности сети и допустимой задержке
Параметр | Dante AV-H | Dante AV Ultra | Dante AV-A |
Это аппаратно-зависимое решение? | Нет, это программное решение для H.264 / H.265 | Да, используются сертифицированные FPGA | Да, решение на SoC AST1530/1535 (ASPEED) |
Кодирование видео | H.264 / H.265 | JPEG 2000, Colibri | H.264 / H.265 |
Разрешение, цветовая субдискретизация | до 4K@60p, 4:2:0 | до 4K@60р, 4:4:4 | до 4K@60р, 4:4:4 |
Минимальная полоса пропускания | 50 Мбит/с | ~700 Мбит/с - 1 Гбит/с | ~700 Мбит/с |
Задержка (латентность) | 50 - 80 мс | ~ 8 мс | ~ 60 мс |
Поддержка Dante-аудио | 2 х 2 канала | 8 x 0 или 0 x 8 | 2 х 2 канала |
Поддержка Dante Studio | Да | Да | — |
Поддержка HDCP | — | HDCP версий 1.x и 2.x | HDCP версии 2.x |
Тактовая синхронизация AV‑сигналов (AV Clock) | — | Да | — |
Интеграция с SDI (кодирование / декодирование SDI-сигнала) | — | Да | — |
Где используется? | ВКС, онлайн-образование, потоковое вещание в сети с ограниченной пропускной способностью, корпоративные приложения | AV-инсталляции, профессиональное вещание в реальном времени, приложения с высокими требованиями к синхронизации, задержке и качеству видео. | ВКС, распределение сигналов по принципу «один ко многим», дублирование контента в залах с несколькими дисплеями |
С поддержкой многоканального видео и доступностью Dante Studio для производителей появился смысл интегрировать Dante AV-H v1.5 в декодеры, видеокоммутаторы, видеомикшеры.
Отличаются ли принципы передачи аудио- и видеосигналов в сети Dante?
Можно встретить мнение, что «под капотом» Dante для AoIP и AVoIP разные технологии. Конечно, сжатие и задержка при работе с аудио и видео не будут одинаковыми, но общие принципы передачи данных в сети — те же самые.
В самых общих чертах алгоритм для AV-устройств в сети Dante можно описать так (если нужны подробности — смотрите под кат).
Принять цифровые AV-данные от источников сигнала
Dante работает с несжатым цифровым звуком, который передается в сеть в виде сэмплов PCM с частотой дискретизации от 44,1 кГц до 192 кГц и разрядностью 16/24/32 бит.
Видео передается сжатым: в AV Ultra используется кодек JPEG2000, который сжимает видео без визуальных потерь; в AV-H и AV-A — H.264 / H.265 (как в IP-протоколе NDI|HX3).
Синхронизировать данные, добавив к ним точную временную привязку (таймстемп)
Если пакет данных передается через несколько сетевых коммутаторов, задержка (латентность) может увеличиваться. Проблему решает использование PTPv1 / PTPv2 (Precision Time Protocol) для выравнивания внутренних часов Dante-устройств (какая конкретно версия будет использоваться — зависит от настроек системы, например, активации режима AES67).
Автоматически назначается ведущее устройство с лучшей тактовой частотой (Grandmaster Clock), с которым синхронизируются остальные. Каждое подчиненное устройство знает, сколько времени требуется для доставки пакета от ведущего-устройства, и вносит поправки.
Подробнее
Пример синхронизации:
Ведущее устройство (например, микшерный пульт) отправляет сообщение с меткой времени.
Подчиненное устройство (допустим, это акустическая система Dante) получает его через 2 мс.
Устройство понимает, что сеть добавила 2 мс задержки, и корректирует свои часы.
После синхронизации акустика воспроизводит звук с учетом задержки, чтобы оставаться в одной временной линии с остальным оборудованием в сети.
Точность синхронизации фактически оставляет в прошлом проблему джиттера (непостоянной задержки в получении пакетов, которая приводит к скачкам в аудиопотоке и «дрожанию» сигнала).
В аудиосети Dante по умолчанию установлена задержка 1 мс: даже при максимальной длине кабелей Cat 5e / Cat 6 (100 м) и 7 последовательных переходах между коммутаторами. Задержка настраиваемая и может быть уменьшена до 0,25 мс или увеличена (например, до 5 мс) в зависимости от требований сети.
Минимальную фиксированную задержку в семействе Dante AV обеспечивает AV Ultra (~ 8 мс). Это важно с точки зрения технических требований и синхронизации, но практически не ощущается на уровне человеческого восприятия.
Разделить на фреймы, удобные для сетевой передачи (базовые блоки, содержащие определенное число аудиосэмплов и кодированных видеокадров для каждого канала)
После синхронизации по времени AV-данные группируются во фреймы. Основная цель фреймирования — сформировать удобные для передачи пакеты данных, которые могут быть собраны в исходный поток на стороне принимающего устройства.
Для аудио: фрейм содержит фиксированное количество аудиоотсчетов для каждого канала в зависимости от частоты дискретизации (например, для 48 кГц — 48 000 отсчетов в секунду) и заданного временного интервала (это могут быть данные за 1 мс или 10 мс).
Для видео: фрейм соответствует одному сжатому кадру или группе кадров в зависимости от метода кодирования видео (например, I-, P- или B-кадры при использовании кодека H.264).
Каждому фрейму присваивается временная метка, основанная на PTP, и добавляются метаданные — идентификаторы потоков, количество каналов аудио и параметры видео для правильной сборки и воспроизведения данных на стороне принимающего устройства.
Упаковать фреймы в стандартные IP/UDP-пакеты с метаданными и разметкой для синхронизации
Dante работает с протоколом UDP — в отличие от TCP, он не требует подтверждения доставки пакетов, то есть позволяет снизить до минимума задержку при передаче потоковых данных.
Подробнее
Стандартная структура UDP-пакета для передачи по сети:
Последовательно добавляемые сетевые заголовки (Ethernet, IP, UDP) для передачи через стандартные сетевые коммутаторы.
Заголовок Dante — служебная информация, содержащая метки, идентификаторы потоков и другие метаданные для синхронизации аудио и видео.
Полезная нагрузка (payload) — аудио- и видеофреймы.
Чтобы обеспечить стабильную передачу аудио и видео без прерываний, Dante AV использует механизмы QoS (Quality of Service), включая метки DSCP (Differentiated Services Code Point) для классификации и приоритизации трафика на коммутаторах.
При сетевых перегрузках пакеты с низким приоритетом могут быть отложены, но аудио и видео продолжат передаваться без задержек.
Передать по гигабитной сети Ethernet с применением механизмов приоритизации (QoS) и синхронизации (PTP)
Готовые IP/UDP пакеты данных передаются по стандартному кабелю Cat 5e / Cat 6. Требования к минимальной пропускной способности сети зависят от разрешения и кадровой частоты видео. Инфраструктура базируется на стандартной IT-сети, но иногда может потребоваться настройка QoS и PTP на коммутаторах для синхронизации.
Трафик Dante не требует выделенной физической сети и может бесконфликтно сосуществовать с другими данными в локальной сети при условии адекватной настройки QoS. Его можно маршрутизировать между локальными сетями и передавать из одной VLAN в другую с помощью маршрутизаторов или L3-коммутаторов (для синхронизации Audinate рекомендует использовать Dante Domain Manager).
Собрать пакеты в аудио- или видеопоток для воспроизведения на другом конце цепочки
Приемное устройство Dante (декодер, дисплей, конференц-система) получает пакеты, извлекает из них аудио- и видеоданные, сверяет временные метки с локальными часами, синхронизированными через PTP, и восстанавливает исходный непрерывный поток.
Для видео данные декодируются обратно в видеокадры, а для аудио — интерпретируются как PCM-сигнал для воспроизведения или обработки.
Объективно Dante AV находится на раннем этапе развития: наибольший потенциал для массового внедрения имеет Dante AV-H, но все еще нельзя исключать, что платформа эволюционирует в узкоспециализированное решение. Все-таки набор инструментов управления аудио- и видеоустройствами в экосистеме Dante — один из самых прогрессивных и удобных для профессионалов.
В практическом плане NDI — гораздо более зрелая технология передачи видео по IP, в профессиональных приложениях трудно конкурировать с ST 2110.
Стандарт | Dante AV-H | NDI | HX3 | ST 2110 | SDVoE |
Разрешение, цветовая субдискретиза-ция, глубина цвета
| 4K@60p, 4:2:0, 8 бит на канал | 4K@60p, 4:2:0, 8 бит на канал | стандарт не зависит от формата видео (не ограничивает разрешение, цветовую субдискретиза-цию, глубину цвета) | до 8K@60p, до 4:4:4, 12 бит на канал |
Минимальная полоса пропускания* | 2160p60
H.264: ~ 40 - 80 Мбит/с H.265: ~ 20 - 50 Мбит/с
1080p60 H.264: ~ 20 Мбит/с H.265: ~ 12 Мбит/с
| 2160p60
H.264: ~ 110 Мбит/с H.265: ~ 84 Мбит/с
1080p60 H.264: ~ 110 Мбит/с H.265: ~ 84 Мбит/с
| 1080p60 (без сжатия) ~ 3 Гбит/с
2160p60 (без сжатия) до 12 Гбит/с
1080p60 (сжатое) ~ 300 Мбит/с
2160p60 (сжатое) ~ 1,2 Гбит/с
| 10 Гбит/с (видеопоток занимает не более 9 Гбит/с пропускной способности сети) |
Требования к сети | 1 Гбит/с | 1 Гбит/с | 10 Гбит/с и выше
| 10 Гбит/с и выше |
Задержка | ~ 50 мс (менее 80 мс)
| менее 100 мс | <1 мс | 0 мс (менее 0,1 мс) |
Структура потоков данных | синхронизиро-ванные аудио- и видеопотоки с возможностью независимой маршрутизации
| аудио и видео передаются совместно в одном потоке (embedded audio) | видео, аудио и метаданные разделены на отдельные потоки
| видео и аудио передаются как отдельные потоки, метаданные — по обособленному встроенному 1‑гигабитному Ethernet-каналу
|
Синхронизация
| PTP | NDI Sync (проприетарная технология)
| PTP | синхронизация на аппаратном уровне |
Кодек | H.264 / H.265 | H.264 / H.265 | JPEG XS для передачи сжатого видео
| только несжатое видео |
Работа с многоканаль-ным видео
| 4 видеоканала Rx | да (количество активных видеопотоков зависит от возможностей оборудования)
| да | да |
Ключевые области применения
| корпоративные AV‑системы; запись и трансляция образователь-ного контента; системы digital signage
| видеопроизводство и стриминг (онлайн-конференции, вебинары); трансляции мероприятий; образователь-ные проекты | профессиональ-ное вещание и видеопроизвод-ство; прямые трансляции; корпоративные медиацентры | профессиональ-ные AV‑инсталляции (уровня концертных и выставочных залов); видеостены, многоэкранные системы для центров управления |
Ограничения
| пока еще мало совместимых устройств; в видеопроизводстве и корпоративных AV-системах доминирует NDI, в профессиональ-ных приложениях — ST 2110
| NDI сейчас на позиции Dante аудио в мире видео, но: для многопотоковой передачи видео в 4K пропускной способности стандартной гигабитной сети уже недостаточно, и тут в конкуренцию вступает ST 2110, который поддерживает значительная часть оборудования «среднего» уровня (например, консоли управления) | более сложная настройка по сравнению с Dante AV-H, NDI или SDVoE, высокие требования к сети | внедрение в массовом сегменте дороже, чем NDI|HX3 и NDI High Bandwidth, но равноценный функционал для управления видеостенами он пока не предоставляет |
Показатели, полученные производителями, могут зависеть от SoC и особенностей среды, в которой тестируется оборудование. Официально для Dante AV-H установлен диапазон ~ 10 - 50 Мбит/с.
Когда Dante AV может быть эффективен на готовой базе
Внедрение новой технологии при модернизации конференц-зала — рациональный выбор, если на площадке уже развернута аудиосеть Dante или есть сильное присутствие Dante-совместимого оборудования.
Одна или несколько камер с поддержкой AV-H могут рассматриваться как резервный вариант для перехода на Dante AV при сбое в основной системе распространения видео. Альтернативы есть всегда — многие камеры поддерживают несколько способов управления (RS232/422, Visca по последовательному интерфейсу и по IP, инструменты Dante).
На PTZ-камеру Bolin Dante AV Ultra D220 с поддержкой кодека JPEG2000 стоит обратить внимание при развертывании видеостен или необходимости выводить видео на несколько дисплеев в разных точках зала. В качестве основной системы Dante AV радикально упрощает коммутацию, маршрутизацию и администрирование, как следствие — сокращаются расходы на реализацию проекта и управление инфраструктурой. Dante AV Ultra передает видео в разрешении Full HD без визуальных потерь, с фиксированной низкой задержкой (< 10 мс) и точно синхронизированным звуком, независимо от количества конечных точек вывода сигнала.
Возможности Dante AV при развертывании в здании впечатляют гораздо больше, но шанс проявить их предоставляется нечасто. Когда речь о модернизации, очень привлекательный прагматичный подход Dante («чтобы система была полезной ее должно быть легко устанавливать, конфигурировать, администрировать и масштабировать») сталкивается с такой же прагматичной логикой: если есть настроенная система (не важно, на базе SMPTE 2110, SDVoE, NDI), зачем искать что‑то еще?
*Данные, которые транслирует отдел маркетинга Audinate, выше, чем количество производителей по подсчету HR Consulting.
