Audio over IP – Hochauflösende Mehrkanal-Anwendung der Zukunft

 

Den Begriff ‚Audio-over-IP’ kennen Sie vielleicht schon. Die Technologie, die sich dahinter verbirgt wird in der Audio-Industrie immer wichtiger. Die Abkürzung IP steht hierbei für ‚Internet-Protokoll’. Es wird verwendet, um Daten via Netzwerktechnik zu versenden.

Was verbirgt sich genau dahinter? In paketvermittelnden Netzwerken (packet-switched networks) werden Datenpakete individuell zwischen zwei Endgeräten über lokale (Local Area Networks – LAN) oder überregionale Netzwerke (Wide Area Networks – WAN) gesendet. Der im Alltag bereits geläufigere Begriff „Voice over IP“ (VoIP) umfasst zum Beispiel jene Technologie, die zum Einsatz kommt, um Audiodaten in komprimierter Form und in Echtzeit für Telekommunikations- oder Internetdienste (z.B. Skype, FaceTime) zu senden.

Die Anforderungen für solche IP-basierten Telekommunikationslösungen definieren gleichzeitig die Grundlagen für heute existierende Audio-over-IP-Standards. Während aber das Ziel von VoIP in der hohen Datenkompression (wobei Qualitätsverluste in Kauf genommen werden) für eine schnelle Datenübertragung über Netzwerkgrenzen hinweg besteht, sind die Anforderungen in der professionellen Audio- und Rundfunktechnik ungleich höher. Hier geht es um die Minimierung von Latenzen (wie auch bei VoIP), um eine zugleich höchstmögliche Audio-Auflösung, Signaltreue, Kanalanzahl und last-but-not-least: um die stabile Netzwerk-Performance. Die Etablierung von Gigabit-Netzwerken (Gigabit-Ethernet) hat diesen augenscheinlichen Gegensatz in den letzten Jahren grundsätzlich überwunden. So erscheint Audio-over-IP aufgrund einer hohen Flexibilität und technischen Performance mehr und mehr als Zukunft der Audioübertragung.

 

Eine kurze Geschichte der Digitalen Audiosignal-Führung (Digital Audio Signal Routing)

Einen wichtigen Anfang bildete zu Beginn der 1980er Jahre das sogenannte Time Devision Multiplexing (TDM). Bei dieser Methode war es möglich, digitale Signale auf mehreren Kanälen über ein einzelnes Kabel unabhängig voneinander zu senden und zu empfangen. Bei dieser Technik wird das Audiosignal in mehrere Segmente mit kurzer Zeitdauer separiert und später am empfangenden Ende wieder zusammengefügt.

In der Rundfunkindustrie hingegen kamen zuerst die Standards AES3 (Digital Stereo) und später MADI (Multi-Channel Digital Audio) bei der Signalübertragung zum Einsatz. Mit der wachsenden Anzahl an Audio-Kanälen wuchs auch der Bedarf an Netzwerkgeräten, die in der Lage sein sollten, größere Volumen von digitalen Signalen zu verarbeiten. Hierfür sind TDM-Verbindungen nicht effizient genug. Die Infrastruktur für Rundfunk besteht heute meist aus groß angelegten TDM-Routing-Lösungen und AES sowie MADI, um unterschiedliche Positionen im Audiofluss und Standorte miteinander zu vernetzen.

Eine Lösung, die Probleme von TDM-Verbindungen zu überwinden, bestand in der Idee, Signale als Datenpakete zu versenden. Hierdurch stieg die Kapazität an Kanälen pro Kabel erheblich. Die ersten Audio-over-IP Lösungen wie CobraNet, EtherSound oder Q-LAN bedienten sich bereits existierender IT-Netzwerke um eine begrenzte Anzahl an Kanälen über die Standards 10 oder 100Mbit zu bespielen. Andere Lösungen nutzten weniger OSI-Layer mit dem Ziel, eine höhere Effizienz zu erreichen. Der Nachteil lag hierbei jedoch in der nötigen Entwicklung einer separaten Hardware und der Inkompatibilität mit Datenverkehr aus anderen Ethernet- oder IP-Netzwerken. Die Priorisierung von Datenverkehr ermöglichte für Netzwerktechnologien schließlich immer mehr Echtzeitanwendungen und die Entwicklung interaktiver Audio-Applikationen.

 

Audio-over-IP heute

Als heute etablierte AoIP-Standards sind Dante Audio, Ravenna Network und Audio/Video Bridging (AVB) zu nennen. Die Einsatzgebiete sind vielfältig und vor allem in der Rundfunktechnik sowie bei Live-Performances zu finden. Diese Standards ebenen zeitgemäßen Multi-Channel-Set-ups in höchster Qualität den Weg. Für die Bespielung von Mehrfach-Lautsprechersystemen wie 5.1, Dolby Atmos oder Auro 3D ist lediglich ein einzelner Ethernet-Router nötig. Über ihn können innerhalb eines Netzwerks eine Vielzahl an Endgeräten angesteuert werden – in unserem Fall Studio Monitore.

Darüber hinaus bestehen netzwerkbasierte Systeme aus kostengünstigen Bauteilen – quasi „von der Stange“, die ursprünglich in der IT-Industrie entwickelt wurden, um eine große Anzahl an Datenpaketen zu übermitteln, aber nicht nötigerweise in Echtzeit. Einerseits brachte die IP-Technologie für Audioanwendungen deshalb ursprünglich, wie bereits erwähnt, einige Nachteile mit sich. Andererseits ist der technologische Fortschritt auf diesem Gebiet (Gigabit-Switches) mittlerweile so groß, dass Audio-over-IP auch für Rundfunk, Veranstaltungsräume und Audio Professionals (wie z.B. Tonstudios) attraktiv wird. Über Kosteneinsparungen bei der Ausrüstung hinaus verspricht der Einsatz dieser Technologie sowohl einen wirksameren Einsatz bereits existierender Infrastruktur als auch eine größere Flexibilität in der Konfiguration von Set-ups und Netzwerken.

Das modulare Input-Karten-System von HEDD, die HEDD Bridge, bietet vielfältige digitale Input-Lösungen inklusive zweier AoIP-Optionen für das professionelle Studio Monitoring. Erstmals ist es nun möglich, Studio Monitore in etablierte digitale Audio-Netzwerke wie Audinate’s Dante oder Ravenna Network/AES67 zu integrieren. Deren Vorteile liegen in der hohen Anzahl an Kanälen, der exzellenten Auflösung, der sehr geringen Latenz und der praktikablen Administrierbarkeit von Audio-Material.

 

Beispiele für den Einsatz von Audio-over-IP

Hier nur einige Beispiele für den direkten Einsatz von Lautsprechern in einer AoIP-Umgebung:

  • Direkte Verbindung vom Computer zum Lautsprecher über CAT.6 Ethernet-Kabel bei hoher Audio-Auflösung
  • Komplexe Multikanal-Set-ups (Dolby Atmos, Auro 3D, etc.), in denen jeder der Lautsprecher mit einem einzelnen hochauflösenden Audio-Stream bespielt werden kann. Jeder der Lautsprecher-Kanäle kann individuell durch Anwendungen wie Dante-Contoller-Software gesteuert werden.
  • Mehrfach Audio / Lautsprecher / Kino Set-ups in verschiedenen Räumen (z.B. Kinosäle, Konferenzräume).
  • Live-Konzerte mit temporär installiertem Equipment, bestehend aus Monitoren mit flexiblen Konfigurationsmöglichkeiten und Steuerung via Ethernet
  • In-house Signalverteilung in Rundfunkstationen

Wir von HEDD | Heinz Electrodynamic Designs glauben, dass es Zeit ist, den nächsten Schritt zu gehen: die Kombination von anspruchsvollem analogem Lautsprecher-Design mit den Neuerungen auf dem Gebiet digitaler Netzwerktechnologie auf eine neue Stufe zu heben und in dieser Weise immense Arbeitserleichterungen (und nicht zuletzt einen besseren Sound) für Audio-Schaffende zu kreeiren.

Audio-over-IP Chart HEDD

Lautsprecher in einem Audio-over-IP setup. Option 1 zeigt eine einfache Verbindung zwischen Lautsprecher und Quelle (Computer) via Ethernet und ermöglicht High-Resolution Audio ohne ein zusätzliches Audio-Interface oder Ähnliches. Option 2 zeigt, wie IP-fähige Lautsprecher in ein komplexes System mit verschiedenen Geräten, die sämtlichst an einen Gigabit-Router angeschlossen werden, eingebunden und administrierbar werden.