Übersicht über die Netzwerke

Netzwerke: Digitale Übertragung von Audiosignalen

Fast jedes digitale Mischpult hat eine Netzwerkschnittstelle, die genauso wie an einem Computer aussieht. Trotzdem kann man nicht einfach Mischpulte und Geräte miteinander vernetzen − oder manchmal eben doch.

Netzwerk-Steckfeld

Checkliste Audio Netzwerke

  • 1 Anzahl der Kanäle: Davon hängt ab, welches Audionetzwerk in Frage kommt bzw. − bei IP-Basis − welche Netzwerkkomponenten ich brauche: Ob 100 Mbit- oder Gigabit-Geräte und -Kabel.
  • 2 Switche: Wenn (wie bei Dante, CobraNet oder Ethersound) Standard-IT-Komponenten genutzt werden können, so muss trotzdem immer − am besten über den Hersteller − überprüft werden, ob der jeweilige Switch auch wirklich geeignet ist.
  • 3 Latenz: Bei Live-Anwendungen ist es ganz wichtig, die zeitliche Verzögerung kurz zu halten, bei der reinen Signalweiterleitung in andere Räume ist das meist eher egal.
  • 4 Wer gibt den Takt an: es muss ganz sicher sein, dass sich alle Geräte im Netz auf eine Word Clock synchronisieren.
  • 5 Live-Aufnahme: Wenn gleich auch vielkanalig aufgenommen werden soll, ist so etwas wie eine »virtuelle Soundkarte« natürlich eine super Möglichkeit
  • 6 Digital oder analog: Es spricht nichts dagegen, analog zu arbeiten, so lange Verluste durch Kabelwege oder Einstreuungen vermieden werden. Was aber dringlich vermieden werden sollte, ist ein mehrmaliger Wechsel zwischen analog und digital.
  • 7 Brauche ich überhaupt ein Netzwerk? Digitale Formate oder Verbindungen wie AES/EBU, SPDIF, ASIO, FireWire, MADI etc. können natürlich nach wie vor weiter genutzt werden, so lange man Signale nur weiterleiten und nicht verteilen möchte.
Netzwerkstecker

Audionetzwerke: Der Teufel steckt im Detail

Drahtlose Kopfhörer, Internetradio, Telefonieren übers Internet − im Alltag ist es eigentlich selbstverständlich, dass Audiosignale über Ethernet-Netzwerkverbindungen übertragen werden. Da stellt sich die Frage, warum eigentlich immer noch ein so hoher Aufwand betrieben werden muss, wenn bei einem Konzert eine überschaubare Anzahl an Audiosignalen zu einem Mischpult übertragen werden und von dort ein Stereosignal an Lautsprecher und vielleicht noch ein paar Monitorwege zurück auf die Bühne gehen sollen. Im Prinzip kann der Aufwand auch recht gering sein und es ist nicht schwer, wenn man alles richtig macht. Mit dieser bahnbrechend neuen Erkenntnis soll ein kleiner Ausflug in die Welt der digitalen Signalweiterleitung beginnen, an dessen Ende sicher nicht alle Fragen geklärt sind, aber vielleicht ein wenig mehr Klarheit über die Möglichkeiten und Fallen herrscht, die einem auf dem Weg in die digitale Signalweiterleitung begegnen können.

Warum überhaupt ein Digitalpult?

Die kleinen digitalen Mischpulte, die heut – zutage von vielen Herstellern angeboten werden, bieten schlicht und ergreifend Möglichkeiten, von denen man früher selbst bei großen Pulten und einigem an Peripherie-Geräten nur geträumt hat. Dazu gehören Dynamikfunktionen in allen Kanälen, diverse Effekte gleich mit im Pult, wesentlich mehr Kanäle auf kleinem Raum, flexiblere Zuordnung der Kanäle, zu Gruppen, Aux-Wegen, Ausspielwegen über links und rechts hinaus. Gleichzeitig sind digitale Pulte durch Farbbildschirme − manchmal sogar berührungssensitive − in den letzten Jahren übersichtlicher und bedienfreundlicher geworden. Klein, kompakt und vielseitig sind sie im Vergleich zu den analogen Pulten und man kann die Einstellungen sogar abspeichern und jederzeit wieder aufrufen. Das spricht schon für sich.

Dazu kommt, dass man bei der Weiterleitung der digitalen Signale auch für eine ganze Reihe von Kanälen nur ein Kabel braucht anstelle eines Multicores. Dabei ist die Länge nicht so wichtig, zumindest bis zu 100 m können die Entfernungen zwischen Geräten bei den meisten digitalen Audionetzwerken betragen. Da kann man sich auch schon mal einen Umweg erlauben, ein Kabel hoch und aus dem Weg hängen und hat auch bei langen Wegen nur eine recht leichte, anstelle einer großen schweren Kabeltrommel oder gar einer Transportkiste für ein langes Multicore. Qualitätsverluste auf den Kabelwegen sind außerdem zu vernachlässigen und so empfiehlt es sich aus verschiedenen Gründen, auch bei kleineren Veranstaltungen über den digitalen Austausch der Audiosignale zwischen Bühne und Mischpult nachzudenken.

Wenn kaputt, dann kaputt!

Es gibt einen Nachteil der digitalen Übertragung der vielen Kanäle über ein Kabel: Wenn dieses Kabel kaputt ist, dann funktionieren alle Kanäle nicht. Da gibt es keinen partiellen Ausfall wie bei einem analogen Multicore, bei dem man sich vielleicht noch mit den restlichen intakten Kanälen behelfen kann. Reparaturen sind zudem nicht ohne Weiteres möglich, denn bei den gängigen RJ-45-Steckern− wie man sie vom heimischen Computer am Ende des Netzwerkkabels kennt − braucht man spezielles Werkzeug und Fachkenntnisse, um den Stecker und Kabel erfolgreich zu crimpen. Auch BNC-Stecker, die z. B. häufig für die Übertragung von Signalen im MADI-Standard genutzt werden, sind nicht so einfach wie z. B. eine XLR-Verbindung mit dem Lötkolben zu reparieren.

Warum nicht einfach Ethernet?

Es gibt verschiedene Gründe, warum bei Veranstaltungen nicht einfach das Ethernet für die Weiterleitung der digitalen Audiosignale genutzt werden kann. Zwei dieser Gründe sollen im Folgenden kurz erläutert werden: die große Datenmenge und die zeitliche Unzuverlässigkeit der Ethernet-Übertragung. Am Anfang, sprich dem Mikrofon, und am Ende, dem Lautsprecher, steht immer ein analoges Signal. Die Umsetzung zwischen analog und digital geschieht häufig mit einer Abtastrate von 48 kHz bei 24 Bit Wortbreite, sprich 48.000 Mal pro Sekunde wird ein Wort mit 24 Nullen und Einsen gebildet. Damit liegt die Übertagungsrate eines solchen Signals bei 1.152 kbps. (Im Vergleich dazu sind für die Übertragung von Signalen in Telefonqualität nur 64 kbps zu veranschlagen.) Bei der Übertragung von mehreren Kanälen mit unkomprimierten Signalen kommen so eine Menge Daten zusammen. Zusätzliche Informationen, welcher Kanal und wohin die Reise gehen soll etc. nehmen dann auch noch ein paar Bit in Anspruch und so ist dann schnell mit 64 Kanälen eine Fast-Ethernet-Verbindung mit 100 Mbps ausgelastet.

Macht nichts, mag sich der ein oder andere denken, ich brauch ja auch nur 20 Kanäle. Da kommt aber dann das zweite Problem zum Tragen: Das Ethernet ist nicht für zeitkritische Anwendungen gedacht, denn es garantiert nicht, wann ein Datenpaket, in das die Nullen und Einsen gepackt werden, ankommt. Das macht normalerweise nichts, denn es wird schon dafür gesorgt, dass alles fein säuberlich und vollständig wieder in der richtigen Reihenfolge vor der Wiedergabe zusammengesetzt wird und wenn das schnell genug geht, dann merkt man das z. B. beim Telefonieren per Internet nicht. Auch bei der Übertragung von Signalen von einem Raum zum anderen wird einem wohl kaum selbst die eine oder andere Sekunde Verzögerung auffallen. Anders ist es bei Live-Konzerten. Da sollte die Verzögerung nicht mehr als 10 ms betragen − je nach Anwendung können die Ansprüche auch noch höher liegen. Es muss außerdem absolut sicher gestellt sein, dass die Signale alle mit der gleichen, kurzen Verzögerung z. B. am Mischpult eintreffen, absolut synchron und akkurat, sonst entstehen beim Mischen Katastrophen. Ohne nun auf die einzelnen Details einzugehen, alle Entwickler von Protokollen und Standards, die das Ethernet als Basis für die Weiterleitung von Audiosignalen nutzen, haben viel Zeit und Energie investiert, die Probleme der an sich asynchronen Signalweiterleitung im Ethernet mit zusätzlichen Protokollen, Priorisierungen, speziellen Fehlererkennungen etc. auszumerzen. Das gelingt auch, aber nur mit einigen Tricks und diese Tricks sind bei den einzelnen Netzwerken so unterschiedlich, dass man sie nicht einfach zusammen nutzen kann, selbst wenn rein physikalisch dieselbe Schnittstelle und dasselbe Kabel genutzt wird!

Welche Standards gibt es?

Es haben sich in den letzten Jahren einige Alternativen entwickelt, es kann aber nach wie vor nicht die Frage beantwortet werden, ob es mal einen Standard geben wird, der sich durch setzt. Die Prognose lautet: mittelfristig nicht. Trotzdem wird wahrscheinlich die Wahl eines Audionetzwerkes nicht schwer fallen, weil in der Regel das Gerät im Vordergrund steht: Wenn einem ein bestimmtes Mischpult gefällt, dann wird man dieses Mischpult und die passende Stagebox kaufen, egal ob nun beispielsweise Dante oder EtherSound an der Netzwerk-Schnittstelle steht. Inzwischen gibt es auch einige Geräte, die mit Schnittstellen zu unterschiedlichen Netzwerken ausgestattet sind. Die Geräte von Yamaha mit mehreren YGDAI-Steckkartenplätzen z. B. können schon lange auch Steckkarten mit verschiedenen Audionetzwerk-Schnittstellen besitzen. Geräte mit diversen Alternativen an Steckkarten mit unterschiedlichen digitalen Schnittstellen werden z. B. auch von TEQSAS und AuviTran angeboten. Es gibt aber auch nach wie vor Geräte, die ihr eigenes proprietäres Protokoll benutzen und unter sich bleiben. Im Folgenden wird der Versuch gestartet, einige gängige Netzwerke in ein paar Sätzen zu beschreiben, damit ein kleiner Eindruck entsteht, was es so gibt. An Vollständigkeit ist da nicht zu denken, zu jedem Netzwerk könnte man auch einen kurzen Überblick von ein paar Seiten schreiben. Rein proprietär arbeitet die Roland Digital Snake, die bis zu 40 Kanäle (96 kHz / 24 Bit) über Cat.5 − das verbreitete Netzwerkkabel − überträgt. Die sogenannten REAC-Schnittstellen sind nur an Roland-Geräten vorhanden, in der Verteilung der Signale können aber auch IT-Switche eingesetzt werden.

Proprietär sind auch das Aviom Pro16, Pro16e und Pro64, die Signalübertragung ist zudem synchron, auch wenn Cat.5-Kabel für die Weiterleitung von 16 oder 64 Kanälen (48 kHz / 24 Bit) eingesetzt werden. Bekannt ist AVIOM vor allem durch ihre Personal Mixe A360 und A16, mit denen sich Musiker ihren eigenen Monitor-Mix zusammenstellen können. An sich ist AES50 nicht proprietär, es ist aber auch kein Netzwerk-Standard. Denn bei der ursprünglichen Definition durch die AES (Audio Engineering Society) ging es um eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Nun sind aber durch den Einsatz an den Gerätschaften der Music Group (u. a. Behringer, Midas, Klark Teknik) einige Lösungen entstanden, die auf AES50 basieren und mit speziellen Routern eine sternförmige Vernetzung von Mischern, Stageboxen etc. erlauben. Der Einsatz von AES50 − auch bei der Music Group als SuperMac bezeichnet − für die bidirektionale Weiterleitung von 48 Kanälen (bei 48 kHz) und HyperMac, eine Weiterentwicklung mit Gbps-Übertragungsrate und Transport von 384 Kanälen (bei 48 kHz), hat sich außerhalb der Music Group nicht durchgesetzt. Das CobraNet, der Veteran unter den Netzwerken, ist eher im Installationsbereich verbreitet. Von den Latenz zeiten mit bis zu 5,33 ms ist es für Konzerte nicht ideal und es kam zudem in den 90er Jahren heraus, als digitale Audionetzwerke noch ein sehr eingegrenztes Thema für große Installationen waren. Es ist Ethernet- basiert, lässt die Weiterleitung von 32 Hin- und 32 Rückkanälen zu und erlaubt den Einsatz von Standard-IT-Komponenten zur Signalverteilung. CobraNet-Schnittstellen sind an Geräten von über 50 Herstellern.

EtherSound gehört zu den Klassikern aus den 2000er Jahren. Auch dieses Protokoll basiert auf Ethernet und kann 64 Kanäle über Cat.5-Kabel übertragen. EtherSound-Schnittstellen sind optional an unterschiedlichen Mischpulten zu finden, u. a. von Allen&Heath und Yamaha, wobei Letztere auch ihre Stageboxen SB168-ES mit EtherSound-Schnittstelle ausstatten. Der Hersteller Digigram bietet u. a. auch PCI-Soundkarten für den Computer an.

Die am weitesten verbreitete Schnittstelle an Geräten für Veranstaltungen heißt Dante. Zu den über 140 Lizenznehmern gehören viele aus dem Live-Bereich bekannte Namen und so ist es nicht erstaunlich, dass Dante sich als Netzwerklösung bei Live-Produktionen etabliert hat. Dante basiert auf gängigen Netzwerkstandards und Internet-Protokollen. Die Weiterleitung geschieht über 100 Mbps oder 1 Gbps-Ethernet-Netzwerke, wobei beide Übertragungsraten gemischt in einem Netzwerk eingesetzt werden können. Auch Übertragungsraten von 10 Gbps sind prinzipiell möglich. Die Anzahl der Kanäle hängt von verschiedenen Faktoren ab, zu denen die Übertragungsrate, die Abtastrate der Audiosignale und die Ausführung der Dante-Schnittstelle gehören. Über 100 Mbps-Strecken lassen sich 48 Hin- und 48 Rückkanäle mit 48 kHz / 24 Bit übertragen, Bei einer 1 Gbps-Übertragung beträgt die Kapazität 512 Hin- und 512 Rückkanäle bei einer Abtastrate von 48 kHz. Die durch das Netzwerk verursachte Latenz hängt von der Größe und Ausführung des Netzwerkes sowie der Anzahl der Audiokanäle und ihrer Abtastrate ab. Als Beispiel gibt Audinate 150 μs bei der Nutzung der MY16-AUD-Karte (Mini-YGDAI-Karte für Yamaha-Geräte) mit 16 Ein- und Ausgängen und einem Gigabit-Switch an. Sehr interessant wird Dante auch durch eine virtuelle Soundkarte: Mit der entsprechenden Software wird die Netzwerkschnittstelle am PC oder MAC zur Dante-Schnittstelle, die Signale können in einer DAW (Digital Audio Workstation) wie ASIO- oder WDM-basierte Signale genutzt werden. So lassen sich Mitschnitte recht einfach organisieren. Momentan wird eine einzelne Lizenz für die virtuelle Soundkarte auf der Internet-Seite von Audinate, der Entwicklungsfirma von Dante, für 29,99 USD angeboten. Mit »AVB ready« stellt Audinate klar, dass ein Netzwerk zur Übertragung von Audiodaten mit Dante auch aus Switchen bestehen kann, die dem neu entstehenden AVB-Standard entsprechen.

Viel im Gespräch war AVB (Audio Video Bridging). Da mit AVB ein lizenzfreier Standard für sehr unterschiedliche Anwendungen in Automobilen, zu Hause und in professionellen Audio- und Videoanwendungen geschaffen werden sollte, ist er hier kurz erwähnt, auch wenn es momentan sehr ruhig um ihn geworden ist. Es gibt noch eine ganze Reihe anderer Audionetzwerke, die aber eher für größere Anwendungen, so oberhalb der 64 Kanäle interessant sind, z. B. RockNet, Opotocore, BLU-Link, Ravenna, Q-Sys, Nexus, A-Link. Und es existieren auch − nennen wir sie mal − digitale Multicore-Systeme, bei denen ein digitales Pult mit der zugehörigen Stagebox auf digitalem Wege kommuniziert: Manche auf MADI-Basis, manche mit proprietären Protokollen und manche auf Basis eines der erwähnten Netzwerke.

Neu von sich Reden macht AES67. dabei handelt es sich um einen Standard, den die AES definiert hat. Er soll die Zusammenarbeit von Audiosignalen mit hoher Auflösung über IP-Netzwerke ermöglichen. Beispiele für solche IP-Netzwerk-Technologien zur Weiterleitung von Audiodaten sind Dante, Ravenna oder Q-Lan (QSC). AES67 legt Regeln für das Streaming der Audiodaten und die Synchronisation fest. Nicht definiert ist aber, wie Geräte sich erkennen und miteinander kommunizieren. Das bedeutet, dass ein AES67 kompatibler Ravenna-Stream von einem AES67-kompatiblen Dante-Gerät empfangen und die Audiosignale ausgetauscht werden können, wenn sie voneinander wüssten, dass sie in einem Netz sind und es kompatible Audiosignale zum Austauschen gibt. Damit ist AES67 sicherlich ein interessanter Ansatz, um eine Ebene für den Signalaustausch in IP-basierten Netzwerken zu schaffen, aber auch sehr weit von einer herstellerübergreifend funktionierenden Audioschnittstelle entfernt. Auf der Ebene der Kommunikation gibt es die Initiative X210 bei der AES.

Entscheidungsfrage

Momentan scheint sich bei vielen Herstellern die Meinung zu etablieren, dass man mit Dante auf der zukunftssicheren Seite ist. Und die Anzahl der Geräte mit Dante-Schnittstellen wächst weiter. Es haben aber nach wie vor all die Alternativen ihre Vor- und Nachteile. Gerade bei großen Netzwerken und vielen Kanälen entwickeln sich auch synchrone Ansätze weiter. Es bleibt wohl am sinnvollsten, sich für das Gerät oder System zu entscheiden, was einem insgesamt am meisten zusagt und erst dann nach dem Typ der Audionetzwerk-Schnittstelle zu schauen. Wahrscheinlich wird es eine Dante-Schnittstelle haben. Die Nutzung von digitalen Mischpulten sowie die digitale Signalweiterleitung und -verteilung hat auch bei kleineren Veranstaltungen so viele Vorteile, dass sie sich auf Dauer wohl etablieren wird. Dazu gehören die Reproduzierbarkeit der Einstellungen und die vielen Möglichkeiten, die bei überschaubarem technischen Aufwand entstehen. Gerade die kompakte Größe von digitalen Mischpulten auch mit vielen Kanälen und die vergleichsweise kleine Kabeltrommel mit Netzwerkkabel für die Verbindung zur Stagebox sind überzeugend, wenn man zu eigenen Auftritten sein Equipment mitnimmt. Mitschnitte mal eben auf dem eigenen Notebook speichern sind auch interessante Aussichten.

Netzwerkbeispiele

Einfacher Aufbau eines Netzwerkes mit Switch zur Verbindung einer Stagebox mit einem Mischpult, beispielsweise mit Dante. Mit der »virtuellen Soundkarte« kann man dann gleich noch Mehrspuraufnahmen auf einem vernetzten Laptop mitschneiden.
Einfacher Aufbau eines Netzwerkes mit Switch zur Verbindung einer Stagebox mit einem Mischpult, beispielsweise mit Dante. Mit der »virtuellen Soundkarte« kann man dann gleich noch Mehrspuraufnahmen auf einem vernetzten Laptop mitschneiden.
An den Switch lässt sich bei diesem Netzwerk auch gleich noch ein weiteres Pult z. B. als Monitorpult anschließen. Fällt der Switch in dieser sternförmigen Verkabelung aber aus, so funktioniert das ganze Netzwerk nicht mehr.
An den Switch lässt sich bei diesem Netzwerk auch gleich noch ein weiteres Pult z. B. als Monitorpult anschließen. Fällt der Switch in dieser sternförmigen Verkabelung aber aus, so funktioniert das ganze Netzwerk nicht mehr.
Um sicher gegen Ausfälle zu sein, kann z. B. bei Dante über die zweite Schnittstelle ein zweites Netzwerk eingerichtet werden
Um sicher gegen Ausfälle zu sein, kann z. B. bei Dante über die zweite Schnittstelle ein zweites Netzwerk eingerichtet werden
 In einem Ring gibt es keine zentrale Komponente, sie kann also auch nicht ausfallen und damit alles lahmlegen
In einem Ring gibt es keine zentrale Komponente, sie kann also auch nicht ausfallen und damit alles lahmlegen
5 Kommentare zu “Netzwerke: Digitale Übertragung von Audiosignalen”
  1. Michael Altmann

    Also bei Stageboxen ist die Auswahl an DANTE-Geräten nicht so groß, Allen & Heath hat seine iDR-Linie wieder eingestellt und die YAMAHA-Stageboxen sind wegen der verbauten Lüfter als Stageboxen zumindest für Aufnahmesitzungen nicht wirklich brauchbar.

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    • Alexander

      Zum Glück hat Allen&Heath für die Zukunft gedacht und hat mit der neuen dLive ( dem iLive Nachfolger ) mal wieder optionale Kartensteckplätze um alle benötigten Karten ( Dante, Madi, Ethersound etc. ) für den alten 64Ch Standard oder den neuen 128Ch 96khz Dante immer eine flexible Lösung.

      Was allerdings noch fehlt ist ein konvertierer um die verschiedenen Netzwerke miteinander zu verbinden.

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      • Dagobert

        Der Appsys Multiverter MVR-64 kann zwischen AES50/AES67/Dante/MADI und ADAT sehr flexibel konvertieren.

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  2. Thomas Bruckner

    Ob AVB nicht doch noch einen Höhenflug erlebt, bleibt abzuwarten, seit L-Acoustics AVB implementiert.

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    • Michael

      MOTU setzt bei vielen Produkten auch auf AVB, die STAGE B-16 werde ich bei nächster Gelegenheit mal ausprobieren.

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