Artikler

iStock 000075283437 Full

Audio over IP

Netværk er blevet den nye audioforbindelse, og i denne artikel orienterer vi omkring fordele og ulemper ved netværksbaseret audio og de vigtigste protokoller. Desværre er det ikke sådan, at der er én gældende standard; det fælles er, at de alle benytter netværkskabler, som sandsynligvis i hobetal er lagt ud på AV-installation, fordi de i høj grad også bruges til transmission af IT data.

I første artikel beskæftigede vi os også med analoge signaler; men med hensyn til audio over IP så er det vigtigt at fastslå, at her taler vi om digitale signaler. Så analoge signaler skal først ændres til et digitalt signal vha. en A/D konverter. Allerede her er der ting at tage hensyn til, i hvilken kvalitet vil vi have denne ”oversættelse” til at foregå. Det naturlige svar vil være ”bedste kvalitet”, men her der hensyn til udstyr, båndbredde, datamængder osv. Der er ret stor enighed i branchen, at vi bruger 24 bit kvalitet, men med hensyn til samplingsfrekvens er der ikke samme gængse rutine. Det kan være alt fra 44.1 KHz til 192 KHz. De højere samplingsfrekvenser stiller krav til udstyr, og den almindelige regel er her, at en dobbelt samplingsfrekvens kræver den dobbelt datakraft at håndtere og behandle, og dobbelt datamængde at gemme eller streame.

Den problematiske tid

I grunden er der ikke forskel på digital audio og andet IT data, når den først er oversat til nuller og ettaller. Derfor kan den transporteres i netværkskabler ligesom så meget andet data. Men digital audio (og for den sags skyld også video) adskiller sig på et par vigtige punkter fra IT data. Alt efter, hvad den digitale audio skal bruges til, så udgør tiden en stor forskel på ”almindelig” data og digital audio (og video). I AV sammenhæng har vi ofte brug for realtid udførelse, eller rettere sagt tæt på realtid udførelse. Oversættelse til digitale koder og den efterfølgende lydbehandling i det digitale domain kræver tid for det digitale udstyr at udføre; vi brugere ønsker, at det foregår så hurtigt som muligt, så der ikke bliver introduceret for meget tidsforskydning (delay, latency) under lydbehandlingen, helst kun nogle få millisekunder. Og den ønskede ”tæt på real-tid” betyder, at vi kræver hurtig regnekraft på det udstyr, som udfører oversættelse, databehandlingen og hurtig datatransport til og fra de switches, som supporter netværket. Datamængderne er store i audio og endnu større i video.

Det andet punkt er, at vi ønsker flere kanaler synkroniseret stramt, så udførelsen er fuldstændig samtidig helt ned på sampleniveau. Denne synkronisering betyder, at vi skal have en masterclock, som alle systemer er lagt op til. Disse hensyn er vigtige omkring de digitale protokoller, som skal holde arbejdsprocessen kørende, når digital audio skal transporteres i netværkskabler.

Fordele

Den største fordel ved netværksbaseret audio er det faktum, at hundredevis af audiokanaler kan distribueres i et enkelt, tyndt netværkskabel. I den analoge verden har vi et kabel til hver kanal, både ind- og udgange. Men i netværksbaseret audio bestemmer brugeren i menuer på enhederne, hvilke og hvor mange kanaler, som skal distribueres ud i netværket. Alt efter protokol er der en øvre grænse for, hvor mange kanaler, der kan distribueres. Men de mest moderne protokoller som Dante, AVB og Ravenna har i og for sig ingen øvre grænse for antal af distribuerede kanaler. I forhold til analog kabling og transmission så slipper vi også for irriterende problemer såsom brum og kvalitetstab over lange afstande. Og kablingen er ikke så tung, hurtigere og mindre besværlig at lægge ud, billigere og den kræver samtidig et langt mindre forbrug af den dyre kobber.

Netværksbaseret audio har også den fordel, at netværkskablet kan brydes med switches og hubs, som betyder, at der kan hentes audiodata på flere punkter i et kabeltræk. Alle transmitterede kanaler er tilgængelige på alle hubs, en tilstand, som er yderst kompliceret (stort set umulig) at lave med analog audio, hvor der er impedans og signalstyrke at tage hensyn til. Samtidig kan netværkskablet også bruges til andre ting, almindelig datatransmission, internet, men også transmission af kontroldata, overvågning og lign. Og alt dette kan sagtens foregå samtidig med transmission af audiodata i samme, tynde kabel.

Ulemper

Alt er selvfølgelig ikke lyserødt; der er også ulemper, selvom fordelene nok vejer tungere. Det er allerede nævnt, at analog audio skal oversættes til digital, før vi kan sende det over IP. I analog audio er der ingen latency, og det gælder ikke for digital, hvor vi taler om latency på nogle få millisekunder. Husk i den sammenhæng på, at ægte, akustisk lyd faktisk har latency, som vi har lært at forholde os til. Her tænkes der på, at lyd udbreder sig langsomt (340 m i sek.), så bare vi er på afstand af 20 meter fra en lydkilde, har vi en langt større latency end i noget digitalt system.

Når et enkelt tyndt kabel bærer al information på mange audiokanaler, så er det selvfølgelig yderst vigtigt, at dette kabel fungerer optimalt og ikke brydes. Forbindelsen er evident, her forsvinder al lyden, hvis kablet svigter. I den analoge verden kan kabler også svigte, men fordi der er et kabel per kanal, så er et kabelproblem ikke lige så katastrofalt. Af samme grund er der i mange netværksprotokoller mulighed for at lave det fuld redundant, eksempelvis i to kabler, en primær og sekundær. Det betyder, at svigter det ene kabel, så overtager det andet kabel opgaven uden nogen afbrydelse.

Kabling

Netværkskabler kan lægges ud som et kobberkabel eller som et fiberkabel; data sendt i kablet er den samme, men et fiberkabel kan sende langt større datamængde over større afstande. Et fiberkabel er langt mere bekosteligt end et kobberkabel, så hovedparten af netværkskabling i AV installationer er ofte udført med kobberbaseret CAT kabler. De findes i flere standarder, lige fra CAT3 til CAT7. Normalt vil man til en AV installation vælge CAT6 kablet, som kan transmittere større datamængder end det almindelig velkendte CAT5 kabel. Der er ingen forskel i mængde af ledere i kablet, her er der altid 8, som ligger i 4 snoede par. Kablet kan være skærmet eller uskærmet, og til netværk, som skal distribuere AV data, vil det være fornuftigt at vælge det skærmede kabel. Stikket er det almindelige netværksstik med den velkendte lås, som desværre tit knækker af efter længere tids brug. Neutrik laver et mere robust netværksstik, som man kan vælge at bruge de steder i installationen, hvor netværksstikket tit skal tages ind og ud.

De almindeligste protokoller til audio over IP

Audio over IP er ikke en ny opfindelse; den udbredte CobraNet standard er udviklet i 1997, men de seneste 5 år er udviklingen gået stærkt. Der findes stadig mange installationer med protokoller som Cobranet og Ethersound, men udviklingen af disse standarder er stoppet. Så her ser vi på de to nyeste og vigtigste protokoller, som er ægte og åbne netværksprotokoller: Dante og AVB.

Dante

Audinate Dante er i den grad blevet standarden her inden for de seneste år. Standarden er udbredt og meget velfungerende; desværre er det en proprietær standard, som er ejet af Audinate. Det betyder, at alt audioudstyr med Dante indbygget skal betale en licensafgift til Audinate, og det betyder i sidste ende, at produkterne bliver dyrere for forbrugeren. Men samtidig har en proprietær standard det gode indbygget, at ejerne er interesseret i at opretholde en konstant udvikling og et højt niveau; det gør simpelt hen standarden attraktiv og udbredelsen højere. Og det er her, at det i høj grad er lykkedes for Audinate. Over 650 produkter i audiobranchen indeholder eller kan udbygges med Dante, og det gør denne standard til øjeblikkets de facto standarden. Og det australske Audinate, som ejer og udvikler standarden, er ret pragmatiske omkring deres produkt. Hvis brugerne kræver nogle nye muligheder indbygget i netværksprotokollen, så gør Audinate det. De politiserer ikke på deres populære standard; eksempelvis er Dante kompatibel med deres ”værste” konkurrent, AVB, ligesom Dante også har indbygget den teknologi, som AES har anbefalet med AES67. AES67 er ikke, som mange misforstår, en protokol, med derimod en række anbefalinger til udvikling af audio over IP.
   
Dante er en åben standard, så det vil sige, at meget netværksudstyr kan bruges til et Dante baseret netværk; eksempelvis almindelige gigabit switches. Så det er kun udstyr, som udnytter og behandler den netværksbaserede audio, som kræver Dante baseret teknologi. Distribution kan foregå som almindelig netværk. Dante har lige udviklet Dante Via, som betyder, at al audioudstyr, som kan tilsluttes en computer, kan integreres i et Dante netværk, uden der er en netværksport på udstyret. Her udnyttes computerens Ethernet port.

AVB

AVB er en standard, som mange audiofirmaer og brugere har store forhåbninger til. Protokollen er gratis, åben og har system specifikationer, som overgår de andre protokoller på de fleste punkter. Flere kanaler, lavere latency osv. Protokollen styres og udvikles af AVnu, som er finansieret af de mange firmaer, som står bag protokollen. Og det er vel og mærke ikke kun audio- og videofirmaer (AVB påtænkes også at kunne køre video over IP i fremtiden), som står bag AVB. Store firmaer som Apple og Cisco er med i udviklingen. Men…det tager tid!!. Der har været talt om AVB i snart mange år; intentionerne og forhåbningerne er mange, men der er ikke samme drive som en ”firmaejet” protokol som Dante.

AVB har indtil nu kun været en udgift for de mange involverede firmaer, så selv om indtjeningen ligger forude, så går det trægt. Problemet har især været en langsommelig certificeringen og det faktum, at protokollen kræver netværksswitches, som er udviklet til at håndtere AVB. Og disse vigtige distributionsenheder er stadig for dyre og for få, til at protokollen har fået de vinger, som var forudset.  AVB halter efter Dante, som har ca. 10 gange så mange produkter med deres netværksport indbygget.

Teknologi og kompleksitet

Audio over netværk er i rivende udvikling, og om nogle år vil alle phono-, jack- og XLR stik være erstattet af netværksstik. Netværksbaseret audio er allerede en realitet i mange almindelige forbrugeres hverdag; her tænkes på moderne stereoanlæg, som er baseret på AirPlay og lign., der jo er en trådløs udgave af audio over netværk. Med hensyn til AV-installation og systemløsninger, så forenkler audio over netværk også selve den fysiske installation. Færre ledninger og kun strøm og netværk vil i fremtiden være en realitet i en AV-installation.

For installatøren og til dels også for den systemansvarlige under det fortsatte brug er der krav til indgående kendskab til IP teknologi og netværk; en viden og kompleksitet, som desværre er langt sværere at tilgå end simpel analog audio.

Artiklen er fra Monitor Business Maj 2016