Quel est le nombre de canaux envisageables en Ethersound?
Cette "Foire Aux Questions" a pour but présenter les aspects qualitatifs et pratiques de l'EtherSound.
- Quel est le nombre de canaux envisageables en EtherSound?
- Comment fonctionne la trame Ethersound?
- Comment le réseau est-il synchronisé?
- Quelles topologies sont possibles?
- Comment utiliser le flux bidirectionnel en EtherSound?
- Comment calculer la latence d'un réseau EtherSound?
- Comment mettre en place une redondance dans un réseau EtherSound?
- Comment obtenir la licence EtherSound?
Quel est le nombre de canaux envisageables en Ethersound?
La dernière version de l’EtherSound sur réseau 100 Mbits/s (ES-100) peut supporter jusqu’à 64 canaux audio codés en PCM à une fréquence d’échantillonnage de 44.1 kHz ou 48 kHz, avec une résolution de 24 bits.
Ce réseau accepte également des fréquences d’échantillonnage multiples ou diviseurs de ces deux principales, comme 82.2 kHz, 96 kHz, 192 kHz ou 24 kHz. Lorsque la fréquence d’échantillonnage double, le nombre de canaux maximal est divisé par deux. De nombreuses combinaisons sont alors possibles :
- 64 canaux audio à 48 kHz ;
- 62 canaux audio à 48 kHz et 1 canal à 96 kHz ;
- 60 canaux audio à 48 kHz et 1 canal à 192 kHz ;
- 48 canaux audio à 48 kHz et 8 canaux à 96 kHz ;
- 32 canaux audio à 48 kHz et 16 canaux à 96 kHz ;
- 32 canaux audio à 96 kHz ;
- 16 canaux audio à 192 kHz, etc.
L’EtherSound ES-Giga permettra pour les mêmes résolution et fréquence d’échantillonnage de transporter jusqu’à 256 canaux à 48 kHz.
Comment fonctionne la trame EtherSound?
La longueur de la trame est EtherSound est fixe, de 236 octets, quelle que soient la résolution et la fréquence d’échantillonnage. Il n’existe qu’un type de trame contenant à la fois les informations de commande, les données audio et permettant la synchronisation. Chaque trame est générée par la machine maître du réseau à une fréquence de 48 kHz, soit toutes les 20,8 µs. L’envoi d’une trame marque pour le réseau le début d’un cycle isochrone. Les appareils vont se synchroniser sur ce début de trame. Dans chaque trame se trouve un échantillon de chaque canal.
Les données audio sont inscrites dans la trame par les différents appareils du réseau. Un logiciel de contrôle autorise les appareils à lire et/ou à écrire les données audio des canaux choisis par l’administrateur. Il est possible d’écrire ou lire des données d’un canal sans que les autres soient concernés. Par contre, un appareil écrivant dans un canal contenant déjà de l’audio effacera les données préalablement présentes dans ce canal.
Pour expliquer clairement le fonctionnement de l’écriture/lecture sur une trame EtherSound, l’image du train est souvent utilisée, où l’en-tête et les commandes seraient la locomotive et les 64 canaux les 64 wagons. A chaque appareil traversé, la trame (comme un train en gare) se remplit et se vide en partie. Si un wagon déjà plein est rempli de nouveau, les passagers déjà présents sont contraints de sortir (réécriture de la trame).
Comment le réseau est-il synchronisé?
Le réseau EtherSound est isochrone. L’horloge est un word clock. Elle est émise par l’appareil maître du réseau appelé Primary Master qui est le seul générateur de trames et donc également responsable de la synchronisation puisque les appareils sont synchronisés sur le début de trame EtherSound.
Le réseau EtherSound peut également être synchronisé par une horloge externe comme un word clock ou un signal de type AES 11. La phase varie en fonction des délais de transmission du réseau : ajouter une synchronisation externe localement peut être nécessaire pour des appareils sensibles aux problèmes de décalage de phase, permettant de repréciser la synchronisation aux endroits critiques du réseau.
Quelles topologies sont possibles?
Le réseau EtherSound peut être construit en cascade (daisy-chain), en étoile ou dans une combinaison des deux (hybride). La topologie en étoile est permise par l’utilisation de switchs Ethernet de niveau 2 (modèle OSI). Cet emploi est courant, cependant l’insertion d’un commutateur dans le réseau impose un flux audio uniquement descendant en sortie du commutateur. Le réseau audio devient alors unidirectionnel, le flux ne pourra pas remonter au niveau du commutateur.
Depuis l’ES-100, et pour plus de fiabilité, le réseau EtherSound est également capable de supporter une topologie en anneau et donc redondante. Par rapport à un réseau en cascade (topologie la plus courante en EtherSound), il s’agit seulement de relier physiquement la dernière machine de la chaîne à la première.
Comment utiliser le flux bidirectionnel en EtherSound?
Les données de commande et de contrôle sont toujours bidirectionnelles dans un réseau EtherSound, l’audio peut être unidirectionnelle ou bidirectionnelle.
Dans le cas d’un réseau audio unidirectionnel, les appareils en aval de la chaîne ne pourront lire que les données audio écrites par les appareils en amont. On parle alors de flux descendant ou downstream.
Dans le cas d’un réseau audio bidirectionnel, tous les appareils de la chaîne peuvent lire et écrire (en fonction bien sûr de leurs autorisations) depuis ou vers tous les autres, qu’ils soient en amont ou en aval de la chaîne. Pour cela, deux flux, l’un montant et l’autre descendant, sont présents dans le réseau. Le dernier appareil de la chaîne bidirectionnelle a une fonction appelée « loopback » enclenchée (via le logiciel de contrôle du réseau dont nous parlerons plus loin). C’est cette fonction qui détermine le mode bidirectionnel.
En EtherSound, les deux flux montant (upstream) et descendant (downstream) peuvent transporter chacun jusqu’à 64 canaux audio (soit un total de 128 canaux audio). On peut les considérer sur un schéma comme deux voies différentes de communication pour le son : on choisira d’envoyer les sources vers l’amont ou l’aval en fonction du chemin le plus court pour parvenir aux récepteurs de ces données audio, ainsi que du nombre de canaux disponibles dans chacun de ces flux.
L’utilisation d’un schéma du type de celui ci-contre facilitera plus tard le routage logique des canaux audio.
Comment calculer la latence d'un réseau EtherSound?
La latence est le point fort des systèmes EtherSound. Elle est extrêmement faible et prédictible, et reste imperceptible même dans des réseaux complexes.
Le temps d’écriture et de lecture des trames dans le réseau EtherSound est de 104 µs à 48 kHz (soit 5 échantillons), cette latence est comptée une seule fois pour le réseau et indépendante du nombre de canaux transmis. Chaque traversée d’un appareil de la chaîne ajoute une latence de 1,4 µs, et la traversée d’un commutateur (switch) ajoute un retard de 2 à 21 µs en fonction des caractéristiques de celui-ci. Les traitements ajoutent également un délai qui dépend de l’appareil et du type de traitement choisi. Par exemple, le passage par un DSP NX242 de Nexo ajoute une latence de 84 µs au réseau.
Comment mettre en place une redondance dans un réseau EtherSound?
Il est possible d’obtenir une redondance de câble dans un réseau en daisy-chain, en particulier pour les liaisons de longue distance (entre les deux consoles d’un concert par exemple).
Une première solution, et la plus efficace, est l’utilisation d’un appareil créé et distribué par AuviTran appelé AVRed-ES.
Il s’agit d’un commutateur permettant la mise en place et la gestion de liaisons redondantes EtherSound et ainsi de sécuriser les liaisons tout en conservant une latence très faible. enc as de panne d'une ligne, la commutation est très rapide et automatique. Une solution plus lente mais plus économique est d'utiliser un AVRed-ES relé à un switch standard, comme visible sur le schéma ci-contre.
Pour encore plus d’économies, mais beaucoup moins de fiabilité et un temps de latence de la commutation en cas de panne bien supérieur, il est également possible de « bricoler » une redondance à l’aide de deux switchs standard Ethernet. Il faut pour cela utiliser des switchs configurables pouvant être réglés en appareils redondants de même sorte que l’AVRed-ES. La configuration se fait par contrôle du commutateur via un ordinateur externe.
Comment obtenir la licence EtherSound?
Elle appartient à Digigram, propriétaire et développeur de la technologie. AuviTran est un intermédiaire. Les constructeurs peuvent acquérir la licence à différents niveaux. Une entreprise capable de développer elle-même un FPGA (Field-Programmable Gate Array) c’est-à-dire un réseau logique programmable et de l’adapter à la technologie EtherSound achètera une licence lui permettant de suivre une formation chez Digigram puis d’implémenter son système EtherSound librement. Il est également possible d’acheter des modules OEM pour ses produits à une société comme AuviTran en France. Ces entreprises autorisées par Digigram offrent un développement spécifique de leur propre FPGA sur une carte compatible avec le matériel du constructeur ainsi qu’un suivi de projet avec leur client. Le prix de telles cartes tient compte de l’acquisition de la licence de Digigram. Le matériel compatible EtherSound est également intégré aux logiciels ES Control de Digigram et ES Monitor. L’ES Monitor d’AuviTran prend en compte les spécificités des matériels : le contrôle à distance est ainsi possible depuis un seul logiciel sur toutes les marques de matériel de la chaîne audio.