Audio-over-IP (AoIP)

Audio-over-IP ist der neue aufkommende Übertragungsstandard im professionellen Audiobereich. Im Kern werden dabei die gleichen PCM-Audiodaten übertragen wie bei bisherigen Übertragungsstandards. Der Unterschied liegt lediglich darin, dass nun die Audiodaten in Datenpakete verpackt per Netzwerk verschickt werden.

Bei Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ist der Nutzen fragwürdig, weil es die Sache gegenüber herkömmlichen Audioverbindungen eigentlich nur verkompliziert. Große Vorteile bietet AoIP vor allem bei komplexen Installationen mit Verteilung von Signalen zu unterschiedlichen Orten. Deshalb ist es auch kein Zufall, dass AoIP von stationären Studios derzeit kaum eingesetzt wird, bei Beschallungsfirmen aber fast schon Standard ist. Waren früher komplexe und schwere Splitter, Multicores etc. nötig, macht das nun das Netzwerk per AoIP quasi nebenbei: Auf der Bühne wandelt eine Box die Mikrofonsignale in ein digitales AoIP und dann können FOH-Pult, Monitorpult und evtl. Ü-Wagen alle auf diese Signale zugreifen; genauso lassen sich aber auch Rückkanäle zur Bühne oder Querverbindungen untereinander schalten. Der große Nutzen ist direkt ersichtlich.

Ohne Notwendigkeit der Signalverteilung ergibt sich kaum ein Nutzen. Lediglich ist bei herkömmlichen Audioverbindungen, egal ob AES3 basierend (AES/EBU oder SPDIF) oder AES10 (MADI), das Taktsignal im Audiosignal eingebettet, der Empfänger muss sich also auf dieses Taktsignal synchronisieren (sofern es nicht sogar separat verteilt wird). Bei AoIP hingegen läuft jedes Gerät quasi auf intern erzeugtem Takt, wobei dieser justierbar ist und ein komplexer Abgleichprozess – eine Kommunikation zwischen den verschiedenen im Netzwerk eingebundenen Geräten – dafür sorgt, dass alle Geräte synchron zueinander Arbeiten.

artistic fidelity und AoIP

Es ist derzeit zwar gar nicht ausgeschlossen, dass artistic fidelity für größere Systeme mittelfristig AoIP anbieten wird. Derzeit befindet sich ein neuer großer 19"-3HE-Mainframe als integrierter Mikrofonverstärker-AD-Wandler in der eigenen Nutzung im Aufnahmesetup von ACOUSENCE quasi als Prototyp zur Erprobung. Damit sind bis zu 32 Kanäle 192kHz machbar und dafür wird ein geeignetes Mehrkanalübertragungsformat gebraucht. Derzeit arbeiten wir hier mit MADI. Ein AoIP-Format könnte das prinzipiell auch leisten. Da diese Einheit allerdings in erster Linie für Musikproduktion auf allerhöchstem Qualitätsniveau eingesetzt werden soll und sicher kaum von Beschallungsfirmen eingesetzt werden dürfte, somit i.d.R. nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu erwarten sind, ist der Nutzen von AoIP bereits bei dieser Anwendung fragwürdig. MADI ist hinlänglich erprobte und bewährte Technik und außerdem erfordert eine MADI-Verbindung keinerlei Aufmerksamkeit bei der Installation: Auf beiden Seiten Kabel einstecken und fertig. Vor allem kann die Verbindung auch gleich per LWL (Glasfaser) ausgeführt werden, was bei AoIP nur per Zusatzgeräte, per Medienkonverter, möglich wäre. Das sind dann allerdings wieder zusätzliche Einheiten mit eigenem Ausfallrisiko und Notwendigkeit zu eigener Stromversorgung. Prinzipiell und ganz besonders bei langen Strecken hat Glasfaser jedoch ganz entscheidende Vorteile, galvanische Trennung und keine Störungen auf der Übertragungsleitung, ein starkes Argument für MADI.

Anwendungen im Heimbereich

Da wir ja auch zahlreiche Produkte für die heimische Hifi-Anlage anbieten, werden wir auch aus dieser Richtung immer öfter nach AoIP gefragt. Im Heimbereich macht das aus unserer Sicht allerdings absolut gar keinen Sinn, zumindest nicht im Vergleich zu unserer arfi-optical Lösung, und deshalb planen wir hier auch keine Produkte in Richtung AoIP. Im Vergleich zu arfi-optical – auf dem Bild unten ist die Konzeption nochmal beschrieben – kann es eigentlich nur schlechter werden.

arfi optical fWeb060518

Im Prinzip gibt es bei qualitativen Betrachtungen zu Digital-Audio drei Themenfelder:

1. Übermittlung korrekter Daten

2. Taktpräzision

3. Einfluss von Störungen

Wobei Störungen sich negativ auf die Taktpräzision auswirken und damit indirekt auf die Qualität des Analogsignals nach DA-Wandlung wirken. Genauso können sie sich aber auch direkt dem Analogsignal überlagern.

zu 1.: Bei DACs mit eingebauter USB- oder Netzwerkschnittstelle kann man zugegeben die Korrektheit der übermittelten Daten schwer nachprüfen. Bei unserem afi+usb ist das allerdings, wie bei allen anderen herkömmlichen Digitalschnittstellen, sehr leicht möglich: Ausgabesignal einfach aufzeichnen und mit dem Original vergleichen. Ich wage allerdings zu behaupten, weil dies solch eine Basiseigenschaft ist, dass nahezu jeder DAC mit eingebauter Schnittstelle korrekte Daten erhält, sofern sie die Quelle sendet. Hier sollte der Anwender nur eben größte Sorgfalt bei der Auswahl und Konfiguration der Abspielhard- und software walten lassen. Lediglich bei DACs die mit Abtastratenkonverter werben sollte erwartet werden, dass diese niemals die unveränderten Originaldaten erhalten. Alles in allem sorgt AoIP sicher nicht für bessere Audiodaten als ein herkömmlicher Standard.

zu 2.: Bei der Taktpräzision unterscheiden sich alle Lösungen formal wenig. Theoretisch ideal sind DA-Wandler mit integrierter USB-Schnittstelle, weil dann der DAC auf dem internen Referenztaktgeber läuft – nahezu alle heutigen DACs mit USB arbeiten asynchron, d.h. keine feste Taktbeziehung zwischen Quelle und DAC. Allerdings wird die Taktpräzision im Gerät zu leicht vom relativ hohen Störpegel, der per USB-Kabel den Weg in den DAC finden kann, beeinflusst. Deshalb liefert ein afi+usb mit arfi-optical vor dem DAC, trotz Referenztaktgeber außerhalb des DACs, meist auch bessere Ergebnisse als die interne Schnittstelle. Genauso erklärt das aber vermutlich auch, dass herkömmliche USB-DACs nun mit AoIP-Schnittstelle klanglich gelegentlich besser bewertet werden. Ohne besondere Maßnahmen wird eine Netzwerkschnittstelle in der Regel weniger Störungen in den DAC übertragen als ein USB-Anschluss. Bei Klangvergleichen sollte allerdings auch berücksichtigt werden, dass die AoIP-Schnittstelle mitunter nun einen anderen Referenztaktgeber als die USB-Schnittstelle benutzt. Klangunterschiede ergeben sich somit höchstwahrscheinlich eher durch die unterschiedliche Taktqualität und sind weniger auf prinzipielle Vorteile des einen oder anderen Formats zurückzuführen.

zu 3.: In Sachen Störungen könnte AoIP prinzipiell Vorteile ausspielen. Von Hause aus sind Netzwerkverbindungen dank galvanischer Trennung i.d.R. leichter von Störungen zu befreien als USB. Dass dies aber mit Standardtechnik meist nur begrenzt gelingt, zeigt bereits unser Netzwerkisolator GISO. Dieser müsste völlig wirkungslos sein, wären die Standardschnittstellen perfekt. Nichtsdestotrotz kann bei einer konventionellen Netzwerkverbindung zugegeben leichter eine bessere Störunterdrückung erreicht werden als per USB. Ein dem GISO vergleichbares Gerät für USB ist technisch unmöglich. Deshalb eben auch unsere spezielle arfi-optical USB-Anbindung.

In jedem Fall bedeutete AoIP immer einen Rückschritt gegenüber der Anbindung per arfi-optical. Wir haben hier eine bestmögliche Abschottung gegenüber Störungen aus der IT-Welt und der Referenztaktgeber in afi oder afis arbeitet optimal entkoppelt von solchen Störungen. Im Falle des neuen arfi-dac2xt sitzt der Referenztaktgeber sogar direkt im DAC und dank den LWLs zum externen USB-Modul ist die Ankopplung immer noch ideal gegen störende Einflüsse geschützt. Mit einem AoIP-Interface im DAC würde man sich nun nur wieder Störungen aus dem IT-Netzwerk ins Audiogerät holen.

Dabei wird es aber nicht bleiben. Die derzeit recht zahlreich angebotenen kleinen und recht bezahlbaren AoIP-Lösungen sind auf 96kHz als maximal mögliche Abtastrate beschränkt. Das mag vielleicht für Broadcast und Konferenzsysteme akzeptabel sein, für hochklassiges Audio ist diese Einschränkung aber völlig indiskutabel (siehe “Das Abtasttheorem richtig anwenden!“). Die 192kHz-fähigen Lösungen sind dann jedoch allesamt für viel größere Aufgaben als nur die Wiedergabe zweier Audiokanäle ausgelegt. Das AoIP-Interface ist dann im Prinzip schon ein eigener kleiner Mini-Computer, der mit hoher Wahrscheinlichkeit selbst auch wieder störende Rückwirkungen auf die Audiosektionen produziert. Eine Verschlechterung der Audioqualität ist somit gleich doppelt zu erwarten.

Natürlich kann man solche ungewollten Rückwirkungen theoretisch durch geschicktes Gerätedesign vermeiden. Das galt aber genauso schon für DACs mit eingebauter USB-Schnittstelle, und trotzdem bringt der afi+usb fast immer Verbesserungen. Hat man HF-Störungen erst einmal in einem Audiogerät, ist es ausgesprochen schwierig, diese aus kritischen Sektionen wirklich ganz sicher herauszuhalten.

Am ehesten denkbar wäre noch eine Konzeption mit einem externen AoIP-Modul statt dem externen USB-Modul, ansonsten aber identischer LWL-Anbindung wie beim derzeitigen arfi-optical. Die Sache wird dann allerdings in erster Linie erheblich aufwändiger und teurer, ohne irgendeinen Vorteil.

Fazit

Im Vergleich zu herkömmlichen USB-Anbindungen mag AoIP Vorteile haben, weil die Netzwerkverbindung hinsichtlich dem Eintrag von Störungen in die Audioanlage leichter sauber zu bekommen ist als eine USB-Verbindung. Im Vergleich zu unserer existierenden arfi-optical-Lösung gibt es mit AoIP aber nichts zu gewinnen. Es wird nur ganz sicher erheblich teurer und komplizierter in der Handhabung. AoIP ist ein neuer Standard für den professionellen Produktionseinsatz, wenn gleichzeitig Signalverteilung gefragt ist. In allen anderen Fällen, insbesondere für das Abspielen eines Stereosignals in heimischen Wohnzimmern, ist dies weder gedacht noch erscheint es sinnvoll.