Fakten Digitale Audioschnittstellen (Schule)

[m.a.r.c.u.s]

Ich helfe mehr oder weniger hobbymässig einem Azubildenden (Bild & Ton).
In diesem Themenbereich fehlt mir die Praxis und zum größten Teil die Theorie.
Habe nun weitgehenst mit Chat GPT die gewünschte Tabelle (wobei ich noch ein paar Spalten und Zeilen hinzugefügt habe) und Antworten erstellt.
Sind leider nicht gerade wenig Fragen. Aber wenn nur eine einzelne richtig beantwortet wird, ist uns schon geholfen.


1.) Erstellen Sie eine Tabelle, in der Sie AES/EBU mit S/PDIF (MADI, Dante etc. ergänzt) im Hinblick auf übertragbare Quantisierung, Samplerate, Anzahl der übertragenen Kanäle, Leitungstechnik, Steckverbindungen, Wellenwiderstand und übertragene Spannungswerte (Kabellänge und Wordclock ergänzt) vergleichen.

Merkmal	AES/EBU	S/PDIF	MADI	Dante	AES50	Thunderbolt/USB Audio
Quantisierung	Bis 24 Bit	Bis 24 Bit	Bis 24 Bit	Bis 32 Bit	Bis 24 Bit	Bis 32 Bit
Samplerate	Bis 192 kHz	Bis 96 kHz	Bis 192 kHz	Bis 192 kHz	Bis 192 kHz	Bis 192 kHz
Anzahl Kanäle	2 (Stereo)	2 (Stereo)	64 (Mono)	Hunderte (je nach Setup)	Bis 48 (Mono)	Bis zu 64 (je nach Gerät)
Kanäle/Steckverbindung	2	2	64	Bis zu 512	48	Bis zu 64
Leitungstechnik	Symmetrisch	Unsymmetrisch	Koaxial/Glasfaser	Ethernet	CAT5/6	USB/Thunderbolt
Steckverbindungen	XLR, DB25	Cinch, Toslink	BNC, SC/LC	RJ45	RJ45	USB-C, Thunderbolt
Wellenwiderstand	110 Ohm	75 Ohm	75 Ohm (Koaxial)	100 Ohm (Ethernet)	100 Ohm (CAT5/6)	Nicht relevant
Spannungswerte	3–10 V	0,5–1 V	0,5–1 V	Ethernet-Standard	Ethernet-Standard	USB/Thunderbolt-Standard
Unproblematische Kabellänge	Bis 100 m (geschirmt)	Bis 10 m (unproblematisch)	Bis 2 km (Glasfaser)	Bis 100 m (CAT5/6)	Bis 100 m (CAT5/6)	Bis 5 m (USB), bis 30 m (TB)
Wordclock notwendig	Ja	Ja	Ja	Nein	Nein	Nein

2. Bevorzugte Übertragungstechnik?
Ich bevorzuge AES/EBU, da es durch die symmetrische Leitungstechnik störungsresistenter ist, größere Kabellängen ermöglicht und professionellen Standards entspricht.


3. Warum reicht ein Kabel für 2 Kanäle?
Die Kanäle werden zeitlich abwechselnd (Multiplexing) übertragen, was eine effiziente Nutzung der Leitung ermöglicht. <- "beginnt" Multiplexing nicht ab bzw. < 2 Kanäle!?


4. Warum muss der Wellenwiderstand des Kabels beachtet werden?
Ein unpassender Wellenwiderstand kann Reflexionen und Signalverluste verursachen, was die Signalqualität und Synchronisation beeinträchtigt.


5. Können diese Kabel auch analog verwendet werden?
Ja, AES/EBU-Kabel können analog verwendet werden, da sie symmetrisch sind. S/PDIF-Kabel eignen sich begrenzt für analoge Übertragung, sind aber nicht ideal. <- wirklich?


6. Probleme bei fehlender Synchronisation
Fehlende Synchronisation führt zu Jitter, Knackgeräuschen oder Datenverlust, da Geräte nicht mit der gleichen Abtastfrequenz arbeiten.


7. Schnittstelle für Wordclock
BNC-Steckverbindungen werden häufig für Wordclock verwendet.


8. a) Sie verbinden digital 2 Zuspieler mit einem Mischpult und dieses mit einem Aufnahmegerät. Erstellen Sie je ein Blockschaltbild unter Verwendung von Wordclock unter je sternförmiger und serieller Verkabelung. b) Können Sie dieses Szenario auch ohne Wordclock im Master-Slave-Betrieb realisieren?
a) Sternförmige Verkabelung:
Wordclock-Signal wird von einer zentralen Master-Clock an alle Geräte verteilt.
a) Serielle Verkabelung:
Wordclock-Signal wird von Gerät zu Gerät weitergereicht.
b) Szenario ohne Wordclock im Master-Slave-Betrieb

Ja, möglich, indem ein Gerät als Master die Clock für die anderen Geräte bereitstellt. Nachteile sind jedoch potenziell höhere Jitter-Werte.

9. Nachteil geringerer Quantisierung
16 Bit bieten geringere Dynamik (96 dB) als 24 Bit (144 dB), was zu hörbaren Verzerrungen bei leisen Passagen führen kann.

10. Vorteil von Dithering
Dithering reduziert Quantisierungsrauschen, indem es Zufallsrauschen hinzufügt, das Verzerrungen minimiert und die Klangqualität verbessert.

11. Nachteil geringerer Samplerate
Eine geringere Samplerate reduziert die maximale übertragbare Frequenz (Nyquist-Frequenz), was zu Informationsverlust und minderer Audioqualität führt.

12. Problem bei Sample-Rate-Conversion
Eine Konvertierung kann Artefakte und Jitter erzeugen, da sie mathematische Rundungen und Interpolationen erfordert.


Erweiterte Antwort zu Frage 2

Die Wahl der Übertragungstechnik hängt stark vom Anwendungsfall ab:

AES/EBU: Ideal für professionelle Stereo-Verbindungen, robuste und störungsfreie Übertragung. Weniger geeignet für Multikanal-Anwendungen.

S/PDIF: Gut für Endverbraucher und einfache Stereo-Anwendungen, aber begrenzt auf kurze Strecken und nur 2 Kanäle.

MADI: Perfekt für große Setups mit bis zu 64 Kanälen über lange Distanzen (bis 2 km mit Glasfaser). Es ist zuverlässig und eignet sich für Studio- und Live-Anwendungen.

Dante: Sehr flexibel und skalierbar, ermöglicht Hunderte von Kanälen über Standard-Ethernet-Infrastruktur. Ideal für moderne Netzwerke und große Installationen.

AES50: Bietet geringe Latenz und bis zu 48 Kanäle über CAT5/6. Optimal für Live-Anwendungen, bei denen niedrige Verzögerungen entscheidend sind.

Thunderbolt/USB Audio: Praktisch für kleine bis mittelgroße Studioumgebungen, einfache Einrichtung und direkte Verbindung zu Computern. Kanäle sind jedoch oft durch das Interface begrenzt.

Bevorzugte Technik:
Für moderne und skalierbare Setups bevorzuge ich Dante, da es hohe Kanalzahlen, Flexibilität, einfache Verkabelung (Ethernet) und eingebaute Synchronisation ohne Wordclock bietet. Für lange Distanzen oder Multikanal-Live-Events wäre MADI die beste Wahl. Thunderbolt/USB ist wiederum optimal für kleine Studios.

Die Wahl hängt also von der spezifischen Anwendung ab!


Danke im Voraus!

 

[fanwander]

Nichts für ungut, aber bist Du sicher, dass es dem Azubi hilft, wenn Du ihm die Aufgaben löst? Und bist Du Dir sicher, dass ChatGPT die Prüfungsvorbereitung ist, von der Dein Schützling was hat? Wie wäre es, wenn Du Dich mit ihm hinsetzt, und ihm zeigst, wie man solche Informationen sich selbst erarbeitet, statt ihm fertig fabrizierte Lösungen zu servieren, womit er dann nullkommanull gelernt hat?
Schüler müssen das Lernen lernen, danach kriegen sie das mit den Inhalten selber hin.

 

[m.a.r.c.u.s]

Danke

Vermutlich gute Fragen die Du da stellst. Die Antworten sind auch für mich. Bin zwar auch Mediengestalter aber in einem anderen Bereich, manche Themen übrschneiten sich und hobbymässig ist halt noch das Musik machen. Je nach Thema habe ich halt selbst Wissenslücken. Und möchte zumindest in manchen Bereichen die Lücken schliessen.

Also ich versuche bei Themen, bei den ich mir sicher bin dieses Wissen zu vermitteln. Und bei Themen wo ich nicht ganz so sicher bin, erarbeiten wir die Antworten zum Teil gemeinsam. Es gibt aber auch ein kleine sprachliche Hürde, bei der es halt nochmal von Vorteil ist wenn ich etwas auch (sicher) erklären kann.

Und ich mach mir auch Gedanken wie ihm am besten geholfen ist. Und ja Hilfe zur Selbsthilfe ist gut und wird auch paktiziert, allerdings ist der Umgang mit Chat GPT nicht das Problem. Erlerntes Wissen dokumentiert er auch. Sein Wissen wrd von mir auch auch regelmässig geprüft, Fehler werden gemeinsam besprochen. Aber offengestanden steh ich da noch am Anfang* und es macht mir Spass. Und klar das Hauptziel ist, dass er eine gute Prüfung ablegt.

* mit Thema Lehrmethoden werd ich mich beschätigen, deshalb auch das hmm

 

[Summa]

1.) Erstellen Sie eine Tabelle, in der Sie AES/EBU mit S/PDIF (MADI, Dante etc. ergänzt) im Hinblick auf übertragbare Quantisierung, Samplerate, Anzahl der übertragenen Kanäle, Leitungstechnik, Steckverbindungen, Wellenwiderstand und übertragene Spannungswerte (Kabellänge und Wordclock ergänzt) vergleichen.

Merkmal	AES/EBU	S/PDIF	MADI	Dante	AES50	Thunderbolt/USB Audio
Quantisierung	Bis 24 Bit	Bis 24 Bit	Bis 24 Bit	Bis 32 Bit	Bis 24 Bit	Bis 32 Bit
Samplerate	Bis 192 kHz	Bis 96 kHz	Bis 192 kHz	Bis 192 kHz	Bis 192 kHz	Bis 192 kHz
Anzahl Kanäle	2 (Stereo)	2 (Stereo)	64 (Mono)	Hunderte (je nach Setup)	Bis 48 (Mono)	Bis zu 64 (je nach Gerät)
Kanäle/Steckverbindung	2	2	64	Bis zu 512	48	Bis zu 64
Leitungstechnik	Symmetrisch	Unsymmetrisch	Koaxial/Glasfaser	Ethernet	CAT5/6	USB/Thunderbolt
Steckverbindungen	XLR, DB25	Cinch, Toslink	BNC, SC/LC	RJ45	RJ45	USB-C, Thunderbolt
Wellenwiderstand	110 Ohm	75 Ohm	75 Ohm (Koaxial)	100 Ohm (Ethernet)	100 Ohm (CAT5/6)	Nicht relevant
Spannungswerte	3–10 V	0,5–1 V	0,5–1 V	Ethernet-Standard	Ethernet-Standard	USB/Thunderbolt-Standard
Unproblematische Kabellänge	Bis 100 m (geschirmt)	Bis 10 m (unproblematisch)	Bis 2 km (Glasfaser)	Bis 100 m (CAT5/6)	Bis 100 m (CAT5/6)	Bis 5 m (USB), bis 30 m (TB)
Wordclock notwendig	Ja	Ja	Ja	Nein	Nein	Nein

Ich glaub da haben sich div. Fehler eingeschlichen S/P-DIF macht auch 192khz vielleicht alles nochmal gegenprüfen aus unterschiedlichen Quellen, Thunderbolt & USB Audio sind keine Schnittstellen zur Audio Übertragung die würde ich rauslassen, schon weil sich die Grenzen nicht wirklich bestimmen lassen, ADAT könnte man noch dazu nehmen und vielleicht noch diverse Video Schnittstellen z.B. HDMI & Co.

 

[m.a.r.c.u.s]

Danke

Chat GPT kann sogar als Fehlerkorrekturquelle dienen.
Aber nur in der Langversion kommen dann noch Details über Leitungstechnik zum Vorschein. Die Spalte müsste man dann dort trennen.

An ADAT habe ich auch gedacht, stimmt V fehlt.

Das mit den Kanälen gefällt mir noch nicht. Und die erweitere Antwort zu Frage 2 könnte man in die Tabelle packen.

Wegen den restlichen Fragen werde ich mir noch was einfallen lassen, ein paar kann ich halbwegs gut beantworten.

 

[Summa]

An ADAT habe ich auch gedacht, ist ja A & V.

ADAT ist nur Audio mit bis zu 8 Kanälen die sich bei manchen Geräten zu höheren Samplingraten kombinieren lassen (SMUX), wird meist auf TOSLINK übertragen.

Chat GPT kann sogar als Fehlerkorrekturquelle dienen.

Naja, idealerweise holt man sich seine Infos aus mehr als nur einer Quelle.

Das mit den Kanälen gefällt mir noch nicht. Und die erweitere Antwort zu Frage 2 könnte man in die Tabelle packen.

Die Wordclock Zeile scheint mir auch eher Random zu sein