基于Dante网络架构现场音频系统的设计与实施
——以江苏卫视《非诚勿扰》现场音频系统改造方案为例

王海越，李昊天

（江苏省广播电视总台，江苏 南京 210008）

2010年开播的《非诚勿扰》是江苏卫视王牌综艺节目之一。其现场音频制作方面，传声器数量多达37支，调音师既要制作符合播出标准的音频信号，又要兼顾现场各个区域的扩声信号，这对于调音师掌控系统的能力是非常大的考验。同时，对于前期系统的设计而言，由于《非诚勿扰》有许多主持人和嘉宾现场即兴发挥的内容，如果音频系统出现问题导致节目录制中断，主持人和嘉宾的情绪是无法再现的，因此，对系统的稳定性提出了较高的要求。

1 关于Dante协议

Dante是一种基于网络IP的数字音频传输协议，具有时钟精度高、延迟小、信号路由灵活，系统搭建快速简洁的特点。Dante协议可以在千兆或百兆以太网中运行，并可以形成复杂的音频信号路由。在千兆以太网中，每个单一链接可以双向传输各512路24 bit量化精度、48 kHz采样率的音频信号，或是各256路24 bit量化精度、96 kHz采样率的音频信号。在百兆以太网中，每个单一链接可以双向传输各48路24 bit量化精度、48 kHz采样率的音频信号，或是各24路24 bit量化精度、96 kHz采样率的音频信号。

Dante协议的核心设备是网络交换机，一台交换机即可实现系统中音频设备Dante信号的互联互通，其信号路由的设置可以在Dante Controller中完成，或是在调音台台面上完成。交换机基于Dante协议，配合直观的操作界面，经济又高效地实现以往庞大的音频矩阵所具有的功能，让音频信号的配置与调度更直观、自由。

Dante协议具有良好的可扩展性。经过了十几年的优化，Dante协议已成为网络音频信号传输的主流标准之一，且实现了与AVB协议和AES67协议的兼容，在信号路由和系统扩展的能力上自由度都非常高。当下主流的音频设备，支持Dante协议音频信号传输的也越来越多。

2 系统的网络架构及设备选型

2.1 系统的网络架构与交换机选型

该现场音频系统架构是以交换机为信号调度核心的Dante网络架构，是系统稳定运行的重要一环，支持Dante协议的调音台、接口箱、无线传声器系统、信号转换器等音频设备是必不可少的。

对于交换机的选型，为了满足系统内处理144通道输入音频信号和144通道输出音频信号的需求，选择千兆可配置型交换机以保障充裕的带宽。系统中，Dante交换机仅处理Dante网络音频信号，不与外网相连，为音频传输预留足够的网络带宽，保障系统的稳定性。考虑到远程制作的需求，需要为系统内2台核心交换机配置单模光模块和单模光纤，以备Dante网络音频信号的远距离传输。

基于上述功能需求，且保障系统的稳定，在系统配置中，包括交换机、无线传声器系统、调音台和接口箱在内的各类Dante音频、传输设备都采用Redundant（冗余）模式。系统设计共使用了6台SG350-10MP型千兆交换机，构建主备两条信号链路，primary接口连接至主交换机，secondary接口连接至备交换机，系统网络架构如图1所示，primary接口和secondary接口的连接如图2所示。网线和交换机的数量增加了一倍，如果两条链路中的一路出现问题，另一路可以无缝切换，保障音频信号不会中断，大大提升了现场音频制作系统的稳定性。

基于交换机的系统网络架构，其中，2台作为系统的主、备交换机，每台增加一只单模光纤模块，并定制专门航空箱（见图3）；3台交换机用于无线传声器系统建立Redundant模式，设置于无线传声器机箱内，其中的2台作为传声器Dante音频信号传输的主、备交换机，1台交换机配置舒尔无线传声器系统和无线耳监等设备，结合SHURE WWB软件，进行无线系统的频率配置和信号监测等；还有1台交换机用于建立音源的信号路由，其配置服务器、Waves Y16卡、Waves插件，可兼容SOUNDGRID格式网络音频协议，让现场调音能够用到更多录音棚品质的插件。

对于交换机的配置，为确保所有端口的POE (Power Over Ethernet)供电功能，以及节能功能处于关闭状态，需打开所有的端口并设置在一个编组内，使用DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）模式，只要Dante音频设备连接交换机上，就会自动获得一个IP地址，可以在Dante网络中被发现和配置。

将扩增到的DGAT2基因启动子片段连接pMD19-T构建中间载体，通过双酶切及连接反应将pCAMBIA1304-35s中的35s启动子替换成DGAT2基因启动子，得到promoter-DGAT2-pCAMBIA1304重组载体(图3)，重组质粒通过双酶切法进行验证，结果显示其片段与目的片段大小一致，载体构建完成(图4)。

图1 音频系统的网络架构

图2 接口箱的primary接口和secondary接口

图3 Dante音频系统的主、备交换机

2.2 调音台与接口箱的配置

调音台作为音频系统的核心设备，其性能、处理能力和操作界面，直接决定了音频制作的音频信号的质量和易操作性。在《非诚勿扰》以往的音频信号制作中，系统配置了2张调音台和1台接口箱，操作时需要两位调音师共同完成。主调音台为SOUNDCRAFT Vi6，负责手持传声器、头戴传声器和多路现场播放素材的音频信号混合，以及送至转播车和扩声系统的编组信号分配，合计30路输入，24路输出，1台接口箱；语言调音台为YAMAHA LS9-32调音台，本身无法添加接口箱，负责24支鹅颈传声器的混音操作，需要24路输入，4路输出。

改造方案要求：（1）调音台数量精简，尽量做到1位调音师和1张调音台就能完成操作；（2）增加接口箱的数量，方便连接舞台上下场口周围各工位需要接入系统的设备以及分散在舞台两侧的功率放大器和无线传声器、鹅颈传声器等设备；（3）考虑到兼容音乐类节目和大型综艺节目的录制需求，要求调音台系统具备至少72路模拟音频输入，48路模拟音频输出，16通道以上AES3音频输入，16通道以上AES3音频输出，支持Dante音频协议。

综合方案要求及设备性能，系统的控制部分形成了YAMAHA CSD-R7为主调音台，YAMAHA QL5为备份调音台，以及4台配套的Rio3224-D2 Dante接口箱为信号交换的架构。在日常节目录制中，使用CSD-R7主调音台进行录制，一旦其出现问题，立刻通过更换网线的方式将备调音台连接到Dante交换机，并调用对应的场景文件，立刻实现对现场音频信号的接管与控制。

CSD-R7调音台的通道处理方面，最高可以处理120个音频输入通道，拥有60个MIX母线，24个Matrix母线，在配置了HY144D Dante音频卡和Dante接口箱后，可满足《非诚勿扰》54路音频信号输入、24路编组信号输出的需求，对于音乐类节目复杂的现场信号制作绰绰有余。在推子数量方面，该调音台台面拥有38个推子，可满足《非诚勿扰》经常调整输入信号放在同一面的推子排布，无需翻层。在效果插件方面，该调音台内建48种插件，384个插件槽，涵盖了多段压缩、光学压缩、磁带模拟、基频提升、模拟均衡以及不同类型的混响、延时等插件，在不依赖外置效果器的情况下，也能满足语言甚至音乐类节目的调音需求。在自动混音和图示均衡方面，该调音台拥有48个GEQ虚拟机架，每个机架2通道，合计96通道；同时，在GEQ机架中可以添加最多64通道的Dugan自动混音插件，对于语言类节目而言，Dugan插件可以大大减少传声器之间的串音，让语言听感更清晰，同时大大降低了因为传声器数量过多而导致啸叫的可能性。在效果处理方面，选用两张Waves Y16卡，配合Waves Extreme服务器，实现了最多32机架的Waves效果链路处理，使处理后的音质有录音棚的品质。

QL5作为系统的备份调音台，在通道处理方面，其最大可处理64路单声道及8组立体声输入通道，拥有16路MIX母线输出通道、8个MatriX输出通道、1个立体声和1个单声道输出通道，也能满足《非诚勿扰》等语言类节目的制作需求；在本地硬件接口方面，该调音台本地具有32路模拟输入接口、16路模拟输出接口、1对（2通道）AES/EBU数字输出接口以及2个MY扩展卡插槽，对于通道数量不多的扩声制作和节目录制，调音台自带的输入输出都可以满足需求，如果通道数量不够，可以采用添加Dante接口箱的方式加以扩展；在推子数量方面，该调音台拥有34个推子，支持自定义推子排布；在效果插件方面，该调音台内置了8个双通道效果机架，提供54种效果器选择；在自动混音和图示均衡方面，该调音台提供16个31段双通道GEQ机架，最多支持16路自动混音，在这一方面对于《非诚勿扰》的节目制作而言是不够的，于是配置了1张Dugan MY卡，扩充了16通道的自动混音能力，使其最多支持32通道的传声器自动混音。

图4 安装完毕的Rio3224-D2 DANTE接口箱

对于接口箱的配置，考虑到《非诚勿扰》工位多、场地大的实际情况，配置了4台雅马哈Rio3224-D2 Dante接口箱，该接口箱有32路模拟音频输入，16路模拟音频输出，8路AES3数字音频输出，如图4所示。在节目录制时，常态情况下使用2台接口箱，分别置于舞台上下场口，如果需要增加额外的输入输出信号而现有接口箱的位置又无法满足时，使用另外2台接口箱，单独使用6类网线连接至交换机。

2.3 无线传声器的配置

传声器作为节目制作声音采集的环节，是直接决定节目音质的重要关卡。在以往《非诚勿扰》节目录制中，主要使用模拟无线系统SHURE UR系列。在这次改造中，考虑兼顾大型音乐类节目的无线传声器需求，改用SHURE AD系列数字无线系统对无线传声器进行提档升级。

数字无线传声器技术是近几年音频制作领域颇为偏爱的技术，与模拟无线系统相比，在音频质量方面，由于少了传统模拟射频的压扩电路，声音动态的损失更小；在射频传输方面，由于AD转换模块置于发射机中，射频信号中实际传输的为数字信号，其抗干扰能力和纠错能力更强，每个发射机所占的带宽也更窄，频率规划更为方便。

在发射机方面，使用SHURE AD1腰包发射机和AD2手持发射机，配合DPA D:FINE头戴传声器头、BETA53头戴传声器头和BETA58手持传声器头使用。这些传声器头是江苏台音频团队常用的型号，具备大家所熟悉的音色，对调音制作而言则会有更好的把控。

在接收机方面，使用SHURE AD4Q接收机，每台接收机拥有4个接收通道，可以输出模拟音频信号或者AES3数字音频信号，同时该接收机也支持Dante格式的音频输出，可以非常方便地接入Dante网络音频系统。不论是UR系列的模拟无线传声器系统，还是AD系列的数字无线传声器系统，都可以很方便地使用WWB频率管理软件，进行射频信号的规划与监测。同时，AD4Q接收机还有专门为YAMAHA调音台设计的Dante音频模式，如图5所示，可以直接被支持的YAMAHA调音台识别。

2.4 录音工作站和信号转换器的配置

在系统的实际设计过程中，有些经典的模拟设备，诸如UA 1176、lexicon480混响等，对于音乐类节目的现场制作都是必不可少的，而且为了获得较为理想的音质，标准线路电平的输入、输出和高精度的AD与DA模块也是必不可少的。为了同时满足录音和信号格式转换的需求，配置了1台AVID MTRX STUDIO音频接口，其具有2个话放，16个线路输入和输出，还有16个通道的ADAT输入和输出，在实现64轨Dante信号输入输出的同时，还可以进行高质量的模拟线路信号、ADAT数字音频信号和Dante网络音频信号间任意两种音频信号的格式互转，也可以作为CUE STATION，对Dante链路中任意节点进行信号检查，而且不会影响正常的音频信号制作。

图5 AD4Q接收机设置的Dante音频的YAMAHA模式

3 Dante音频系统的现场架设与调试

前期充分的准备工作和对设备的充分了解，使整个系统设计方案的实施可以准确、高效地进行，架设与调试的过程步骤如下。

3.1 在航空箱内安装设备

按照原有的规划，为系统交换机、主备调音台、接口箱、无线传声器系统、无线耳监、效果服务器、录音工作站等设备都专门定制了航空箱，在设备拆封后，将设备分门别类装箱，对于不需要频繁拆装的设备，将线材和电源使用扎带进行固定安装并做标记，做到路由明了，简洁美观。

3.2 确定现场调音工位设备的码放方式

在进行设备码放前，首先进行调音工位设备摆放的设计。Waves服务器和录音工作站由于调音师需要经常操作，在主调音台旁空线材箱上搭建临时工作台进行架设。系统主备交换机作为系统信号路由的核心，和装有Dante Controller的系统的笔记本电脑一起置于Waves服务器上。1号接口箱、功放机柜和无线传声器机柜摆放在调音台右侧，方便与接口箱的互联，同时也为转播车现场接口箱预先留下摆放空间。2号接口箱置于舞台下场口功放柜旁，方便连接13～24号鹅颈传声器、下场口侧功放机柜和下场口附近工位的音频信号。

3.3 设备Dante模式的配置与互联

按照设计方案，具备Dante功能的设备都处于Redundant模式下运行。主备两条链路使用两种颜色的线缆分别连接各设备端口，在所有设备通电后，检查主备调音台、接口箱、无线传声器系统的Dante端口配置是否处于Redundant模式，图6、图7分别为接口箱、AD4Q接收机的Redundant模式，IP地址是否为自动分配状态。对于Rio3224-D2 Dante接口箱，按照其航空箱上的编号，在设置时分别对应地址Y001、Y002、Y003和Y004。在交换机配置正常的情况下，Dante网络中的设备即可互相发现并配置。

对于CSD-R7调音台而言，由于HY Dante卡在其中是作为扩展卡而存在，所以在输入输出的路由配置上需要经过两次路由设置。对于输入通道，需要先配置接口箱输入到HY Dante卡的路由，再配置HY Dante卡到CSD-R7输入通道的路由；对于输出通道，需要先配置CSD-R7输出通道到HY Dante卡的路由，再配置HY Dante卡到接口箱输出通道的路由，这与以往的操作习惯有所不同，但是如果能够实现对物理端口的合理命名，这个配置也会非常高效明确。

3.4 时钟状态的配置和监测

对于音频系统的Dante网络而言，基于IEEE 1588 PTP时钟协议，时钟精度非常高。然而，一旦时钟失锁，音频信号就会哑音，甚至无法发现设备，所以，对Dante网络中音频设备的时钟状态监测就变得尤为重要。

在《非诚勿扰》音频系统中，指定CSD-R7调音台作为系统的主时钟（见图8），在调音台内部，其时钟源由HY Dante卡提供。在设备正常连接后，在Dante Controller的CLOCK STATUS中监测时钟状态，确保系统中只有CSD-R7调音台一个主时钟，其余设备都为SLAVE模式，同时检查每一个设备的延时情况，确保每个设备的延时都在1 ms以内。

图6 接口箱的Redundant模式设置

图7 AD4Q接收机的Redundant模式设置

图8 CSD-R7调音台的时钟源设置

4 总结

此次基于Dante网的现场音频系统架构是江苏卫视真正意义上的基于网络架构的音频系统，在实际调试和使用中，与以往的系统相比，大大减低了布线的难度，信号质量高，信号路由自由，在对端口合理命名的情况下，排查问题也很方便；同时，对于音频技术团队也是一次难得的网络音频知识学习。在网络时代，音频制作的空间更大，对调音师知识积累的要求也越来越高，因此，网络知识也应纳入音频工程师需要掌握的专业知识体系中。