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Basics und die nötige Hardware für AoIP: Audio digital übertragen per IP-Netzwerk
Die digitale Zeit ist die Zeit der Netzwerke, auch im Audio-Bereich
Für Beschallung im Festinstallationsbereich war die ELA-Technik lange Zeit der Standard. Doch die Anforderungen an Beschallungstechnik verändern sich in der digitalen Zeit. Gebäude sollen smarter sein, Kabel so unsichtbar wie möglich, Lautsprecherboxen am liebsten einzeln von einer Zentrale aus steuerbar. Inzwischen haben sogar die meisten digitalen Mischpulte eine Netzwerkschnittstelle, das bedeutet: Auch im Bühnen-Bereich, wo analoge Systeme bisher unangefochten vorherrschten, werden Audio-over-IP-Lösungen immer wichtiger – und immer häufiger auch einfacher und günstiger. Wir erklären, warum.
Kurz gesagt: Sie wollten schon immer mehr über digitale Beschallungslösungen erfahren? Dann sind Sie hier richtig!
Was ist AoIP – und wozu ist es gut?
AoIP (ausgeschrieben: Audio over IP) ist eine Lösung, mit der digitalisierte Audio-Signale über ein IP-Netzwerk (meistens ein Local Area Network, kurz LAN) verschickt werden können. Der Ton wird in kleine, digitale „Päckchen“ zerlegt und über eine Netzwerkinfrastruktur an sein Ziel geschickt. Die IP-Adresse sorgt dafür, dass jedes Sound-Päckchen an genau das richtige Ziel (meistens eine Lautsprecherbox) geliefert wird, auch bei vielen verschiedenen Zielen (mehreren Lautsprechern). Dort angekommen, muss die Lautsprecherbox fähig sein, die Sound-Päckchen zu entpacken und exakt zuzuordnen.
Das Audiosignal nutzt also die gleiche Verbindung wie alle anderen Daten im Netzwerk: Mails, Backups, der gesamte Internetverkehr, das Warenwirtschaftssystem. Separate Leitungen für Durchsagen oder Hintergrundmusik sind nicht nötig.
Das löst zwei Probleme:
- Das digitale AoIP-Signal ersetzt analoge Signale. Ein analoges Signal verliert schon bei kleinen Übertragungswegen (über zehn Meter) an Qualität und ist störungsanfällig: Die Signalstärke verringert sich, die Höhen im Sound werden knapper, der Gesamtsound dumpfer. Analoge Signale sind zudem anfällig für Einstreuungen oder Spannungsspitzen, die Störgeräusche verursachen. Auch Brummschleifen sind bei einer AoIP-Übertragung kein Problem mehr.
- Das Ethernet-Kabel ersetzt alle anderen Kabel. Für Audiosignale gibt es die verschiedensten Übertragungs- und Steckerformen: USB, Toslink, XLR, Cinch, Speakon. Alle diese Lösungen bedeuten vor allem Folgendes: viele spezielle Kabel und Stecker, Adapter-Kisten und wiederum verschiedene Interfaces, etwa AES, SPDIF oder Sym.-Asym. Mono-Stereo. Außerdem ist durch diesen Format-Dschungel die Flexibilität der Systeme begrenzt. Jeder Audiokanal braucht ein eigenes, nur für dieses Signal zuständiges Kabel, das dann einzeln zum Endgerät führt. Viele dieser Kabel und Steckerformate sind zudem vergleichsweise kostenintensiv. Beide Probleme werden mit Audio over IP-Lösungen reduziert. Diese Technologie kann Audiosignale in einem einzigen Netzwerkkabel digital übertragen. Bye, Bye, schwere Multicores! IP-basierte Übertragungen sind in der Sprach- und Videokommunikation bereits Teil unseres Alltags. Telefonie über IP (SIP), Skype oder Dienste wie Google Talk nutzen Voice over IP (VoIP). Fernsehsender übertragen Inhalte per Live-Stream oder Video on Demand. Aber auch Beschallungsprojekte lassen sich mit IP-Netzwerktechnologie immer einfacher und flexibler umsetzen.
Gerade in Gebäuden, in denen sowieso ein LAN-Netzwerk durch alle Räume führt, ist Audio over IP eine Überlegung wert.
Die Vorteile von AoIP: Ausbaufähigkeit und Flexibilität
AoIP bedeutet vor allem Freiheit für den Nutzer:
- Mit einer AoIP-Lösung können Sie Audiosignale vollkommen flexibel verteilen. Sie können jeden einzelnen Lautsprecher individuell adressieren und konfigurieren. Je nach Übertragungssystem können Sie sich mit einer Routing-Matrix alle Lautsprecherboxen in einem Raum am PC anzeigen lassen. Die Anbindung an das IP-Netzwerk ist die einzige Anforderung, damit alles miteinander kommuniziert.
- Die Verbindung der Audio-Komponenten erfolgt über das Netzwerk, die Verteilung der Signale über eine virtuelle Verknüpfung.
- Sampling-Raten sind mit AoIP vollkommen frei justierbar: Sprache kann der Nutzer in niedriger Qualität, Musik in höherer Qualität wiedergeben. Die Quelle und das Ausgabegerät müssen dieselbe Samplingrate haben.
- Wenn Audiodaten nur noch kleine Datenpakete sind, entfällt die Frage nach der Qualität eines Kabels. Denn dann zählt nur noch die Qualität der Daten: Je nach Einstellung der Samplingrate werden sie ohne weitere Kompression genauso übertragen, wie sie produziert wurden.
- 100-Volt-Technologie und AoIP schließen sich nicht aus, sondern können je nach Anforderungen auch nebeneinander und miteinander funktionieren. Lesen Sie hier, wie das funktioniert.
Diese Hardware und Vorkenntnisse brauchen Sie für ein AoIP-Netzwerk
Um Beschallungstechnik per lokalem AoIP umzusetzen, brauchen Sie ein IP-Netzwerk. Eine direkte LAN-Verbindung sollte bevorzugt werden. Andere Netzwerk-Übertragungsarten (WLAN, PowerLAN) führen meist zu Latenzen und sind daher weniger geeignet. Ein AoIP-Netzwerk kann zum Beispiel aus folgenden Komponenten bestehen:
- Einem IP-Netzwerk mit einer hohen Bandbreite. Je mehr Daten über ein Netzwerk fließen, desto höher muss die Bandbreite der Netzwerkverbindung sein. Da hilft nur: einmal aufschreiben, was alles über das Netzwerk läuft, und ausrechnen, wie viel Bandbreite das Netzwerk inklusive der AoIP-Beschallung braucht.
- Router, Switches und Access-Points, die eine saubere und schnelle Verteilung des Netzwerksignals garantieren.
- Ethernet-Kabeln. Die Reichweite ist auf ca. 100 Meter Kabellänge begrenzt, kann aber durch aktive Netzwerkkomponenten verlängert werden. Alternativ bietet sich ein Glasfasernetzwerk an, um größere Strecken zu realisieren.
- Lautsprechern, die mit IP-Adressen arbeiten können.
- Verstärkern, die mit IP-Adressen arbeiten können.
- Einer Soundquelle, meistens einem Computer.
- Multiroom-Systemen, falls eine raumübergreifende Beschallung gewünscht ist.
- Der Stromversorgung der Lautsprecher: Entweder erfolgt diese über ein Netzteil für jeden Lautsprecher oder über einen Power over Ethernet-Switch.
Mit diesen Komponenten können Sie auch eine Beschallung durch Deckenlautsprecher umsetzen. Nutzer sollten idealerweise elementare Computer- und Netzwerk-Kenntnisse haben. Wie sich eine IP-Adresse zusammensetzt, wie ein Nutzer vom PC auf den Router zugreifen und das Netzwerk konfigurieren kann – dieses Wissen ist zumindest hilfreich für die Installation. Für Nutzer mit wenig Vorkenntnissen ist das Dynamic Host Configuration Protocol (kurz: „DHCP“) eine Hilfe.
Das DHCP vergibt IP-Adressen automatisch, was den Aufbau und die Verwaltung eines IP-Netzwerkes erleichtert. Grundkenntnisse über Netzwerke sind für den laufenden Betrieb trotzdem hilfreich.
Fazit: Je mehr Festinstallationen es mit Netzwerken gibt, desto mehr wird sich AoIP ausbreiten – und weiterentwickeln müssen.
Mit den richtigen Voraussetzungen ist AoIP komfortabel und einfach zu warten. Vor allem in Bürogebäuden oder Bildungseinrichtungen, in denen sowieso von Anfang an eine schnelle Netzwerk-Infrastruktur verbaut ist, ist AoIP in der Regel die wirtschaftlichste Beschallungstechnik. AoIP hat aber auch einen Nachteil: IP-Netzwerke sind ursprünglich nicht dafür gedacht, Daten in Echtzeit zu übertragen. Das merken wir bei jeder Fußball-WM: Der Nachbar, der terrestrisch über seinen Fernseher Fußball guckt, jubelt vielleicht drei Sekunden vor uns – wenn wir die Übertragung streamen, ist eine zeitliche Verzögerung zu erwarten. Denn das optimale Ver- und Entpacken von Dateien dauert ein wenig – bei hoher Qualität (sprich: mehr Daten) umso länger. Auch Live-Veranstaltungen sind mit Latenzen im Sekundenbereich undenkbar. Aber die Lösung für derartige Projekte ist schon gefunden. Sie heißt Dante® und ist ein auf Audioübertragung spezialisiertes Netzwerk-Protokoll.
FAQ: die häufigsten Fragen und Antworten zu Audio over IP (AoIP)
1. Welche Probleme kann AoIP lösen?
AoIP löst vor allem zwei Probleme: Erstens, dass analoge Signale auf langen Übertragungswegen an Qualität verlieren und störungsanfällig sind. Und zweitens, dass für unterschiedliche Audiosignale oft unterschiedliche Kabel und Stecker nötig sind.
2. Was ist DHCP und wie hilft es beim Aufbau und der Verwaltung eines AoIP-Netzwerks?
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) ist ein Protokoll, das IP-Adressen automatisch vergibt. Damit erleichtert es den Aufbau und die Verwaltung eines IP-Netzwerks.
3. Kann es bei der Verwendung von AoIP zu zeitlichen Verzögerungen kommen?
Ja, bei der Übertragung von Audiosignalen über ein IP-Netzwerk kann es zu Latenzen kommen, da das Ver- und Entpacken von Daten Zeit benötigt. Bei Live-Veranstaltungen sind jedoch spezielle Netzwerkprotokolle wie Dante® verfügbar, die Echtzeit-Audioübertragung ermöglichen.
4. Was ist der Unterschied zwischen analogen und digitalen Audiosignalen in Bezug auf die Klangqualität?
Analoge Audiosignale können in ihrer Qualität nachlassen, wenn sie über größere Distanzen (über 10 Meter) übertragen werden. Sie sind anfällig für Einstreuungen und Spannungsspitzen, die Störgeräusche verursachen können. Mit der Übertragung von Audio over IP (AoIP) werden diese Probleme behoben. Da die Audiosignale digital sind, bleibt die Qualität der Audiodaten über weite Entfernungen und unabhängig von Störquellen gleich.
5. Was sind die Vorteile von Audio over IP (AoIP) gegenüber analogen Audiosystemen?
AoIP bietet mehrere Vorteile. Zunächst einmal erlaubt es eine größere Flexibilität bei der Signalverteilung, da Sie jedes Gerät im Netzwerk individuell adressieren können. Außerdem sind die Signalqualität und die Übertragungsreichweite besser als bei analogen Systemen. Zudem kann AoIP kosteneffizienter sein, da es teure spezielle Kabel und Steckerformate eliminiert, indem es Standard-Ethernet-Kabel verwendet.
6. Ist es möglich, eine Mischung aus 100-Volt-Technologie und AoIP zu verwenden?
Ja, es ist möglich, diese beiden Technologien parallel oder in Kombination zu verwenden, je nach den spezifischen Anforderungen eines Projekts. Sie können beispielsweise 100-Volt-Technologie für große Übertragungsbereiche und AoIP für Bereiche verwenden, die individuellere Steuerung oder höhere Klangqualität erfordern.
7. Welche Hardwarekomponenten benötige ich, um ein AoIP-Netzwerk einzurichten?
Sie benötigen ein IP-Netzwerk mit hoher Bandbreite, Router, Switches und Access Points, Ethernet-Kabel, Lautsprecher und Verstärker, die mit IP-Adressen arbeiten können, eine Soundquelle (meistens einen Computer) und eventuell ein Multiroom-System für raumübergreifende Beschallung. Für die Stromversorgung der Lautsprecher können Sie entweder separate Netzteile verwenden oder einen Power over Ethernet-Switch.
8. Welche Kenntnisse sollten Nutzer haben, um ein AoIP-Netzwerk einzurichten und zu warten?
Nutzer sollten grundlegende Kenntnisse in Computer- und Netzwerktechnik haben. Sie sollten wissen, wie eine IP-Adresse zusammengesetzt ist, wie sie auf einen Router zugreifen und das Netzwerk konfigurieren können. Kenntnisse über DHCP, das zur automatischen Vergabe von IP-Adressen verwendet wird, sind ebenfalls hilfreich.
9. Welche Lösungen gibt es für latenzkritische Anwendungen?
Für latenzkritische Anwendungen gibt es spezielle Protokolle wie Dante®, die die Übertragung von Echtzeitaudio ermöglichen. Diese Protokolle sind dafür ausgelegt, die Latenzzeiten im Netzwerk so gering wie möglich zu halten. Des Weiteren können Sie in einigen Fällen auch hardwarebasierte Lösungen wie spezielle Audio-Router einsetzen, um die Latenz weiter zu reduzieren.
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