Δίκτυα ήχου (πως λειτουργούν)

Audio Networking Explained

* άρθρο του Sweetwater Mετάφραση: stayingalive translation team 

https://www.sweetwater.com/insync/audio-networking-explained/

** Στην επίσημη σελίδα της Audinate μπορείτε να κάνετε online training και πιστοποίηση. https://www.audinate.com

Δίκτυα Ήχου (Audio networking)

Εισαγωγή

Τα τελευταία χρόνια αυξάνεται συνεχώς η χρήση των ψηφιακών συστημάτων ήχου. Ένας από τους λόγους είναι ότι αυξάνεται ο αριθμός των καναλιών που πρέπει να διαχειριστούμε. Ευτυχώς για εμάς η ψηφιακή τεχνολογία προσφέρει πολλές δυνατότητες για έλεγχο και αποθήκευση με τα δίκτυα ήχου.

Τι μπορούν όμως να κάνουν τα δίκτυα ήχου για εμάς;

 

• Μειώνουν το χρόνο στησίματος (setup time)
• Περιορίζουν τον αριθμό και το μέγεθος των καλωδίων που απαιτούνται
• Παρέχουν τρόπους σύνδεσης διαφορετικών τοποθεσιών και υλικού (locations and hardware)
• Δένουν τα στοιχεία της ηχητικής παραγωγής –ηχογραφημένης ή ζωντανής- με απλό και επαρκή τρόπο
• Ακριβώς επειδή περιορίζεται η ανάγκη σε καλώδια περιορίζεται η υποβάθμιση του σήματος (signal degradation)
• Η διαμόρφωση συστήματος (system configuration) είναι πολύ πιο ευέλικτη
• Οι έξοδοι (outputs) μπορούν να συνδεθούν/ οδηγηθούν σε πολλαπλούς προορισμούς χωρίς απώλεια

Περιορισμοί της αναλογικής κατανομής και σύνδεσης ήχου (Analog audio distribution and routing)

• Περιορισμοί σε σχέση με την απόσταση
• Απαιτείται ξεχωριστό καλώδιο για κάθε κανάλι σε κάθε διαδρομή
• Το σήμα υποβαθμίζεται κατά την εκπομπή (απώλεια υψηλών, loss of highs, noise/hum pickup, and signal level drop)

Που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα δίκτυα ήχου

[Έχει κάποια παραδείγματα χρήσης],αλλά είναι Αμερικάνικα και αναφέρονται σε χώρους με υποδομή)

• Στο σπίτι: Τα ψηφιακά δίκτυα στο σπίτι συνδέουν ασύρματα υπολογιστές, φορητές συσκευές, οπτικοακουστικά μέσα (video and audio streaming), συσκευές παιχνιδιών. Με τον ίδιο τρόπο μπορούν να συνδέσουν το χώρο ελέγχου που βρίσκεται σε κάποιο δωμάτιο του σπιτιού με το υπόγειο όπου παίζει κάποιος τύμπανα. Όλες οι διεπαφές (interfaces) και οι προενισχυτές τους (preamps) μπορούν να ελέγχονται από υπολογιστές του δικτύου από πολλαπλά σημεία.

• Σε στούντιο με πολλαπλούς χώρους: Ένα στούντιο μπορεί να χρησιμοποιείται για ηχογραφήσεις, για mastering,   post-production ή για οπτικοακουστικές χρήσεις (audio-for-video facility). Τα δίκτυα ήχου μπορούν να συμβάλουν ώστε να γίνεται εύκολα ο διαμοιρασμός των πηγών, η εσωτερική επικοινωνία, και να γίνεται απλή επαρκής παραγωγή. Και τα παρέχει αυτά χωρίς να αναπαράγεται άσκοπα η ταχύτητα (;) (duplicating gear)

• Σε σχολεία:  Σε αυτή τη περίπτωση μπορούν να συνδεθούν χώροι για πρόβες μίας μπάντας ή της χορωδίας με το χώρο πολλαπλών χρήσεων/ παρουσιάσεων και με τα γραφεία της διοίκησης.

• Σε ναούς: Εδώ μπορούν να συνδεθούν εύκολα οι χώροι όπου γίνονται οι πρόβες με τον κεντρικό χώρο λατρείας. Έτσι απλοποιείται ο τρόπος σύνδεσης και υπάρχει καλύτερο αισθητικό αποτέλεσμα.

• Σε χώρους συναυλιών: Το μεγάλο πλεονέκτημα του δικτύου είναι ότι αντί να υπάρχει ένα σύμπλεγμα αναλογικών καλωδίων, αρκεί ένα καλώδιο δικτύου. Αυτό ισχύει είτε το δίκτυο είναι φορητό, είτε εγκατεστημένο. Έτσι μπορούν να συνδεθούν οι ψηφιακοί μίκτες (είτε πρόκειται για compact, είτε μικρούς footprint μίκτες, είτε για κονσόλες μεγάλου format) με τα κουτιά της σκηνής (stage boxes), με απομακρυσμένους προενισχυτές (remote preamps) και με τα monitor rigs. Σε πολλές περιπτώσεις αρκεί ένα λεπτό καλώδιο για να συνδεθούν (να στείλουν πίσω ήχο) τα κουτιά της σκηνής με το μίκτη.

Τύποι δικτύων ήχου

Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες στους τύπους δικτύων:

• Τα δίκτυα που αναπτύσσονται από συγκεκριμένους κατασκευαστές, όπως οι QSC’s Q-LAN, Aviom’s A-Net, Behringer’s ULTRANET, Harman Pro’s HiQnet, Roland Pro’s REAC, Allen & Heath’s ACE και άλλοι. Αυτά είναι κατάλληλα όταν χρησιμοποιούμε προϊόντα από τους συγκεκριμένους κατασκευαστές.
• Τα δίκτυα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν με προϊόντα από διάφορους κατασκευαστές και καλύπτουν ανάγκες για ευρύ φάσμα χώρων, όπου το gear είναι απαραίτητο. Οι λύσεις που παρουσιάζονται στη συνέχεια ανήκουν σε αυτή την κατηγορία. Από αυτές το Dante (συμπεριλαμβανομένου του Focusrite’s RedNet) και το AVB (Audio Video Bridging) έχουν διαδοθεί και χρησιμοποιούνται περισσότερο.

1. CobraNet & EtherSound

Αυτοί οι δύο τύποι δικτύων χρησιμοποιούνται ακόμα, αν και τείνουν να αντικατασταθούν από το Dante και το AVB.

CobraNet

Πρόκειται για ένα από τα πρώτα πρωτόκολλα ψηφιακής μετάδοσης ήχου μέσω Ethernet (δημιουργήθηκε το 1996).

Τεχνικά χαρακτηριστικά:

• ελάχιστη latency 1.33 milliseconds
• 64 channels για κάθε node
• μέγιστη αναλογία sampling 96kHz
• μέγιστη ανάλυση 24 bits

Λειτουργεί σε στάνταρ γρήγορο Ethernet (100 Mbits/s).

Οι κατασκευαστές πρέπει να πάρουν άδεια για τη χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας. Προϊόντα που χρησιμοποιούν το CobraNet είναι το  και το  Yamaha MY16-CII CobraNet network card για τους ψηφακούς μίκτες και άλλες συσκευές.Whirlwind ESF digital snakeι

EtherSound

Δημιουργήθηκε από τη Digigram για να καλύψει ανάγκες σε γρήγορο Ethernet (100 Mbits/s) και Gigabit (1000 Mbit/s) Ethernet.

Τεχνικά χαρακτηριστικά:

• ελάχιστη latency 125 microseconds
• 512 συσκυές για κάθε node
• μέγιστη αναλογία sampling 96kHz
• μέγιστη resolution 24 bits

Οι κατασκευαστές πρέπει να πάρουν άδεια για τη χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας. Τέτοια προϊόντα είναι:

• Yamaha SB168-ES EtherSound stage box (a 16-channel digital snake),  
• NAI48-ES 48-channel network audio interface
• το16κάναλο MY16-ES64v δίκτυο I/O card για ψηγιακο΄θυς μίκτες συμβατούς με EtherSound

2. Dante

Ακρώνυμο για Digital Audio Network Through Ethernet.

Δημιουργήθηκε από την Audinate.

Τι είναι: ασυμπίεστη πολυκάναλη τεχνολογία δικτύωσης ψηφιακών μέσων.

Συνδυάζει πρωτόκολλα software, hardware και δικτύου.

Χρησιμοποιεί τεχνολογία standard Ethernet. 

Τεχνικά χαρακτηριστικά:

• ελάχιστη latency 150 microseconds
• 1024 κανάλια για κάθε node (απεριόριστος αριθμός nodes)
• μέγιστη αναλογία sampling 192kHz
• μέγιστη resolution 32 bits

Οι κατασκευαστές πρέπει να πάρουν άδεια για τη χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας. Μέχρι τώρα πάνω από 200 κατασκευαστές έχουν συμβληθεί με την Audinate, όπως οι εξής: Allen & Heath, Behringer, Midas, Bose, Sound Devices, Audio-Technica, Electro-Voice, Aviom, Focusrite, JoeCo, AKG, Mackie, QSC, Peavey, Shure, Digital Audio Labs, TASCAM, Klark Teknik, Soundcraft, Roland, SSL, Whirlwind, PreSonus, Yamaha, Sennheise

Επειδή το Dante χρησιμοποιεί στάνταρ Ethernet τα PCs και τα Macs μπορούν να ενσωματωθούν στο σύστημα χωρίς επιπλέον συσκευές ή αντάπτορες.

Η Focusrite δημιούργησε την οικογένεια των RedNet με δυνατότητα χρήσης του πρωτόκολλου Dante (βλέπε παρακάτω). Υπάρχουν επίσης οι κάρτες διεπαφής των Yamaha, Mackie, PreSonus, Allen & Heath, and Behringer. TASCAM, Sound Devices, and JoeCo που υποστηρίζουν το Dante και το σύστημα Aviom personal mixer/monitoring systems που μπορεί να ενσωματωθεί στο δίκτυο Dante.

3. RedNet

Δημιουργήθηκε από τη Focusrite.

Πρόκειται για μία οικογένεια ακουστικών διεπαφών (audio interfaces) που συνδέονται μέσω του πρωτοκόλλου Dante.

Με μία και μόνο σύνδεση δικτύου ανά κουτί, εκατοντάδες κανάλια 24 bit ήχου μπορούν εύκολα να μεταδοθούν σε πολλαπλούς χώρους και σε μακρινές αποστάσεις.

Δίνει επίσης πολλές επιλογές, όπως αναλογικό I/O, MADI, AES3 και άλλα φορμάτ. 

Το RedNet δίνει δυνατότητα σύνδεσης με Mac και PC, έχει συμβατότητα με τα εργαλεία Avid Pro Tools και εύκολη διασύνδεση με τα προϊόντα που βασίζονται στο Dante.

Το RedNet συμπεριλαμβάνει:

• Το RedNet AM2 (compact stereo headphone ενισχυτής/studio monitor controller) 
• Το RedNet 1 (οχτώ αναλογικά audio in/out)
• Το RedNet 2 (16 αναλογικά audio in/out)
• Το RedNet 3 (32 ψηφιακά audio in/out σε διάφορα φορμάτ)
• Το RedNet 4 (οχτώ εξ αποστάσεως ελεγχόμενοι προενισχυτές μικροφώνων)
• Το RedNet 5 (διεπαφή Pro Tools HDX)
• Το RedNet 6 (64 κανάλια MADI)

και διάφορες άλλες ψηφιακές διεπαφές και computer interfacing solutions.

Ένα σύστημα RedNet θα μπορούσε να είναι απλά το RedNet 1 συνδεμένο με ένα υπολογιστή σε οικιακό στούντιο ή ένα περίπολοκο συναυλιακό σύστημα αποτελούμενο από εκατοντάδες κανάλια ή μία πολυχωρική post–production με διεπαφές και δίκτυα σε ένα ολόκληρο κτίριο.

4. AVB

Ακρώνυμο για Audio Video Bridging.

Δημιουργήθηκε από το Institute of Electrical and Electronics Engineers και προωθήθηκε από την AVnu Alliance.

Πρόκειται για ένα ανοιχτό πρωτόκολλο και οι κατασκευαστές δεν χρειάζεται να πάρουν άδεια για τη χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας.

Κατασκευαστές όπως οι PreSonus, MOTU, Avid και άλλοι έχουν δημιουργήσει προϊόντα συμβατά με το AVB.

Λειτουργεί εξασφαλίζοντας και κατανέμοντας ένα μέρος του εύρους του Ethernet για χρήση από τα media της AVB.

Στα πλεονεκτήματά του συγκαταλέγονται:

• Ακριβής συγχρονισμός
• Διαχείριση δεδομένων για media streams
• Άδειες ελέγχου (έλεγχος των πομπών και δεκτών του συστήματος)
• Ταυτοποίηση των συσκευών που συμμετέχουν στο δίκτυο AVB που διασφαλίζει ποιότητα στο ακουστικό σύστημα.

Όλα τα “nodes” στο δικτυωμένο σύστημα μοιράζονται το ίδιο ρολόι και τα δεδομένα υφίστανται προσεκτική διαχείριση για να επιτευχθέί χαμηλή latency και να αποφευχθούν συγκρούσεις δεδομένων (“data collisions”).

Δεν υπάρχουν περιορισμοί στο πόσο μικρό ή μεγάλο πρέπει να είναι ένα δίκτυο AVB.

• ελάχιστη latency 250 microseconds
• μέγιστη αναλογία sampling 192kHz
• μέγιστη resolution 32 bits

Διαφορά ανάμεσα στο Dante και το AVB: το AVB απαιτεί δικό του διακόπτη (switch) δικτύου ενώ το Dante μπορεί να χρησιμοποιήσει οποιοδήποτε διακόπτη συμβατό με Ethernet. Στην πράξη αυτό δεν είναι μεγάλο πρόβλημα. Για παράδειγμα, μία διεπαφή MOTU AVB–compatible audio interface μπορεί να συνδεθεί άμεσα με το Mac χωρίς να χρειάζεται καθόλου διακόπτη δικτύου.

Η MOTU παρέχει μία ποικιλία προϊόντων συμβατών με το AVB, που κυμαίνονται από συστήματα ενός χρήστη για οικιακά στούντιο με ακουστικές διεπαφές (audio interfaces) όπως η  UltraLite AVB και η  8M, μέχρι παροχές για μεγάλα στούντιο και πολλαπλούς χώρους.

Τα μεγάλα συστήματα χρησιμοποιούν συσκευές όπως:

 

• η 24Ao (24-κάναλη αναλογική /ADAT optical output), 
• η 24Ai (24-κάναλη αναλογική/ADAT optical input), 
• η 16A (32 in/out αναλογική/ψηφιακή διεπαφή),
• η 112D  (112-κάναλη ψηφιακή audio),
• υβριδικές συσκευές σχεδιασμένες για χρήση τόσο σε ζωντανές εφαρμογές όσο και σε στούντιο, όπως η  Stage–B16 (16 x 8 stage box) και η Monitor 8 (24 x 16 x 8 monitor mix, 6-channel headphone amp, and audio interface).
• Όλα τα παραπάνω μπορούν να ελέγχονται εύκολα με τη διαδικτυακή εφαρμογή (web app) της MOTU για Mac, PC και φορητές συσκευές. Η MOTU επίσης κατασκευάζει ένα διακόπτη AVB (AVB switch) σε λογική τιμή για συμβατότητα με οποιονδήποτε κατασκευαστή.

5. MADI

• Ακρώνυμο για Multichannel Audio Digital Interface
• Δεν πρόκειται για ψηφιακό πρωτόκολλο ηχητικής δικτύωσης (όχι με τον τρόπο που το AVB και το Dante λειτουργούν σαν δίκτυα). Με το MADI μπορείς να κάνεις routing σε μεγάλο αριθμό καναλιών από σημείο σε σημείο. Το πρωτόκολλο MADI υποστηρίζεται από συσκευές που είναι συμβατές με το Dante και το AVB, έτσι το MADI μπορεί να ενσωματωθεί σε ένα ηχητικό δίκτυο.
• Στην αρχική του εκδοχή (γνωστή ως AES10 Audio Engineering Society standard communication protocol) επέτρεπε εκπομπή σε 56 κανάλια (αργότερα σε 64) ψηφιακού ήχου μέσω ίνας ή οπτικής σύνδεσης σε αποστάσεις μέχρι 3000 μέτρα και με sampling rate μέχρι 96kHz και μέγιστη ανάλυση of 24-bit.
• Το MADI είναι μη κατευθυντήριο πρωτόκολλο, που σημαίνει ότι απαιτείται χωριστό καλώδιο και συνδέσεις για σήμα εισόδου και εξόδου.
• Έχει υιοθετηθεί από αρκετούς κατασκευαστές για να ικανοποιήσουν μεγάλο αριθμό καναλιών από τα κουτιά της σκηνής στους μίκτες, μεταξύ διαφορετικών χώρων και σε υπολογιστές και multitrack digital recorders.
• Το MADI είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για επαρκή μετάδοση πολλών καναλιών ψηφιακού ήχου σε σκηνή μεγάλης κλίμακας και εφαρμογές στούντιο.

6. Cat 5, Cat 5e, Cat 6

• Η λέξη cat αποτελεί συντομογραφία της λέξης category.
• Πρόκειται για τα στάνταρ των καλωδίων που μεταφέρουν ψηφιακό σήμα σε δίκτυα υπολογιστών έτσι όπως ορίστηκαν από τα έγγραφα του ANSI (American National Standards Institute).
• Για παράδειγμα, το Cat 5 ορίζεται στο έγγραφο TIA/EIA-568-A, με περεταίρω διευκρινίσεις στο έγγραφο TSB-95. Οι διαφορετικές κατηγορίες (“Cat 5,” “Cat 5e,” κτλ) υποδεικνύουν διαφορετικά τεχνικά χαρακτηριστικά. Όλες οι κατηγορίες καλωδίων χρησιμοποιούν στριμμένα ζευγάρια σύρμα μέσα στο καλώδιο. Μερικά είναι προστατευμένα, μερικά όχι.
• Στην πράξη το Cat 5 και το Cat 5e είναι παρόμοια, υποστηρίζουν μέχρι 100MHz. Πολλά καλώδια Cat 5 φτάνουν τα τεχνικά χαρακτηριστικά του Cat 5e, μόνο που το Cat 5e έχει βελτιωμένα χαρακτηριστικά και υποστηρίζει ταχύτητες μέχρι gigabit (1,000BASE–T), ενώ το Cat 5 υποστηρίζει μέχρι 100BASE–T. Το Cat 6 υποστηρίζει μέχρι 250MHz και βελτιωμένα τεχνικά χαρακτηριστικά σε σχέση με το Cat 5e.
• Για τις περισσότερες εφαρμογές δικτύων συνίσταται καλωδίωση Cat 5e ή Cat 6. Για εγκαταστάσεις συνιστώ Cat 6 εάν επαρκεί ο προϋπολογισμός (περίπου 30% περισσότερο από το Cat5e), έτσι ώστε το σύστημα να είναι συμβατό σε μελλοντικές ανάγκες. Σε περιπτώσεις όπου η καλωδίωση δεν είναι εγκατεστημένη (προσωρινά στησίματα ή παραστάσεις μίας βραδιάς) η καλωδίωση Cat 5e είναι μία πιο οικονομική λύση.

 Mετάφραση : StayingAlive Translation Team