Si nous pouvons jalonner l’histoire de l’audio pro par de grandes révolution, comme ce fut le cas avec le line array, le numérique ou le direct to disk, nous pouvons reconnaître qu’elle est devenue bien calme depuis la fin des années 1990. La diffusion spatialisée nous donne depuis peu de temps de nouvelles libertés, mais c’est bien l’une des rares évolutions récentes de notre domaine d’activité.
Nous guettons à chaque salon les innovations et nous vous rapportons les toutes dernières nouveautés, passionnantes et utiles, mais qui ne suffisent pas à bouleverser la morosité de notre environnement technique. Quand la nouvelle révolution allait-elle arriver ? Eh bien, aujourd’hui, et dans un domaine où vous ne l’attendiez sûrement pas, l’audio pro sans fil.
C’est à l’IBC 2024, qui vient juste de se terminer, que Sennheiser a présenté le premier écosystème sans fil numérique large bande bidirectionnel. Des mots que nous n’avons pas l’habitude d’associer et qui décrivent parfaitement ce nouveau paradigme, celui qui va tout changer dans la manière de gérer les liaisons audio sans fil. Il porte le beau nom de SPECTERA.
Andreas Sennheiser, Président de l’Executive Management Board Sennheiser, présente Spectera.
Spectera est le premier système audio sans fil large bande bidirectionnel utilisant la technologie WMAS à être commercialisé. Il forme un écosystème extrêmement flexible et puissant construit autour d’une station de base capable de gérer 2 canaux RF et 64 canaux audio, 32 entrées et 32 sorties dans une seule unité de rack.
Elle dispose de 4 entrées pour des antennes bidirectionnelles DAD au format RJ45 et est capable de gérer jusqu’à 128 boîtiers bidirectionnels SEK par canal RF, offrant simultanément une liaison micro et une liaison IEM mono ou stéréo, dont le paramétrage et le contrôle s’effectuent par le logiciel LinkDesk, compatible mac et PC.
Le système est remarquablement résistant aux perturbations RF et permet une utilisation flexible de sa transmission large bande en offrant 11 modes de transmission audio différents configurables pour chaque liaison audio, un boîtier SEK peut gérer deux modes de transmission indépendamment, dont le plus performant permet d’exploiter des IEM numériques avec une latence de 0,7 milliseconde.
L’exploitation de la nouvelle technologie de transmission WMAS par Sennheiser change totalement la donne. Elle va changer nos habitudes et apporte une vision totalement nouvelle de la transmission audio sans fil, comme nous l’explique Andreas Sennheiser lors de la cérémonie de présentation : “Cette nouvelle approche peut être comparée à ce que nous faisons avec un smartphone et ses touches dédiées, comme une plate-forme agnostique de la contrainte hardware qui peut évoluer suivant vos besoins par de simples commandes logicielles”.
Le système Spectera est pleinement opérationnel. Il a été utilisé pendant la cérémonie et nous l’avons découvert le lendemain plus en profondeur sur le stand du fabricant, en compagnie de Charly Fourcade, ingénieur d’applications chez Sennheiser France, qui malgré l’affluence et la difficulté de trouver un poste de démonstration libre, a pu nous expliquer avec beaucoup de détails son fonctionnement.
SLU : Le système Spectera exploite la technologie WMAS ?
Charly Fourcade : Oui. Je suis très clair au sujet de la WMAS. C’est une technologie définie par l’ETSI que l’on peut considérer comme un cahier des charges donnant un nouveau cadre légal aux canaux de communication.
Avant l’ETSI disait, un canal de communication pour l’audio pro sans fil, c’est une bande étroite de 200 kHz avec un certain masque, maintenant WMAS, c’est un système de transmission audio sans fil exploitant des techniques de transmission numérique large bande, devant être capable d’une densité d’au moins 3 canaux audio par MHz.
Chaque fabricant a ensuite tout loisir de développer ce qu’il met à l’intérieur de ce cadre.
SLU : Peux-tu nous en dire plus sur votre manière d’exploiter cette technologie ?
Charly Fourcade : C’est un travail entamé depuis de nombreuses années qui a débuté bien avant que cette norme ne soit définie. L’idée était déjà là, mais toute la difficulté était de gérer une latence acceptable. C’est notre problème dans l’audio, on ne peut pas la négliger. Il a fallu concevoir quelque chose qui puisse fonctionner dans un temps très court.
On utilise un multiplexage des données en OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) qui ne va pas utiliser une seule porteuse, mais plein de sous-porteuses qui vont transmettre l’interprétation du message qui a été au préalable découpé dans le domaine temporel sous forme de slots avec la technique de TDMA (time division multiple acces).
Certains timeslots sont dédiés à l’audio et d’autres à la data et à la synchro. Car évidemment en audio, tous les terminaux doivent être à l‘heure. Ensuite, le système peut exploiter le nombre de slots utilisés pour une liaison en fonction des besoins. Par exemple, plusieurs slots pour un mix qui devra être transmis en très bonne qualité ; et pour un micro d’ordre qui n’a pas besoin d’une grande qualité audio mais dont la portée doit être très étendue, il enverra plus de paquets de données mais qui contiennent peu d’informations. Nous avons créé un système totalement configurable sur le plan de chaque liaison.
SLU : Donc chaque liaison peut avoir des modes de modulations différentes ?
Charly Fourcade : C’est effectivement possible, oui ! Chaque « audio link », que l’on met en place entre la base et les terminaux (IEM) ou alors entre les terminaux et la base (MIC), peut être librement choisi parmi les « audio link modes ». Et selon le mode que tu choisis, tu peux avoir différentes modulations utilisées. Voici quelques exemples :
– Le mode « MAX Range » transmet l’audio (uniquement lorsque c’est son tour, ou « ses » time slots) avec une modulation très facile à démoduler (type BPSK), tu pourras t’attendre à avoir une grande portée.
– Le mode « RAW » transmet l’audio non compressé avec une modulation plus exigeante en termes de rapport signal/bruit RF (type 64 QAM), la portée sera plus limitée, mais la quantité d’information transmise sera beaucoup plus grande!
– Et d’autres modes où tu joueras essentiellement sur la latence + portée versus nombre de liaisons par canal RF. La même quantité d’information peut être par exemple transmise plus souvent (et donc sur plus de time slot). En conséquence, la latence va baisser et la portée va augmenter car la modulation utilisée derrière sera différente !
Pour plus de précision, regardez cette animation en cliquant sur l’image ci-dessous :
A gauche, un système traditionnel narrowband, ou chaque couleur correspond à une liaison audio comme on le fait habituellement. A droite, WMAS et le TDMA sont illustrés, et l’animation rend compte que ces mêmes liaisons sont transmises chacune leur tour dans le domaine temporel, en occupant un canal large bande équivalent au système traditionnel.
SLU : Le moteur du système Spectera est donc intelligent ?
Charly Fourcade : Nous avons voulu développer un système extrêmement personnalisable à l’aide de notre logiciel. Il reste toutefois transparent pour son utilisateur qui ne voit pas toutes ces informations de slots et qui le gère très simplement, un peu comme un opérateur téléphonique. Il déploie au minimum une antenne, il choisit son canal RF et il affecte des terminaux, les boîtiers pockets, puis configure leur mode de liaison en fonction des besoins et de la qualité désirés. Ensuite il tire des lignes de connexion vers les entrées/sorties physiques de la base dans les deux sens, des terminaux vers la base pour les micros, de la base vers les terminaux pour les IEM.
Oui, vous avez bien commencé à comprendre. Le système Spectera est un système de transmission sans fil intégralement personnalisable suivant les besoins, capables de gérer jusqu’à 128 boîtiers de transmission bi-directionnelle par canal de transmission large bande.
Boîtier pocket bi-directionnel Spectera SEK
Un seul boîtier pocket Spectera SEK permet de gérer la transmission sans fil d’un signal micro/ligne et la réception d’un signal IEM mono ou stéréo.
Il est piloté et monitoré à distance via sa connexion RF depuis le logiciel LinkDesk, permettant le contrôle du volume de l’IEM, des paramètres audio, de la qualité de transmission et de la batterie.
Il est doté d’un amplificateur casque haute puissance à adaptation d’impédance et offre, avec sa batterie lithium-ion rechargeable BA 70, jusqu’à sept heures d’autonomie en fonction du mode Audio Link sélectionné et des réglages.
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Le nouveau boitier à la fois récepteur ears et émetteur micro.
Il dispose d’un affichage E-Ink persistant pour une information toujours active avec indicateur de statut et de niveau. Son nom est toujours actif à l’écran même quand ses batteries sont enlevées.
SLU : Les liaisons sont donc configurables en termes de latence ?
Charly Fourcade : Oui, en choisissant parmi les modes de transmission proposés. Il existe 4 modes Stéréo et 7 modes mono. En stéréo les latences vont de 2,6 ms à 0,7 ms. En mono les latences s’étendent de 15,2 ms à 1 ms. La latence la plus basse permise par Spectera est de 0.7 ms tout compris de la station de base vers les boitiers (IEM) et 1 ms dans le sens boîtier vers base (micro/ligne).
Theresa Vondran ( Category Market Manager) dévoile la nouvelle réalité de l’audio pro sans fil.
La station de base Spectera offre deux canaux RF à large bande pour prendre en charge toutes les transmissions sans fil distribuées sur 64 canaux, avec une flexibilité totale de configuration entre 32 entrées et 32 sorties physiques. Elle dispose en standard d’une entrée/sortie Dante avec redondance.
Deux slots sont disponibles pour une connexion MADI redondante en BNC ou optique. L’ensemble des canaux est synchronisé à travers la transmission sans fil pour des ensembles de signaux ou la phase est déterminante comme les formats immersifs, et l’utilisateur dispose d’une entrée/sortie wordclock.
Un port de cascade permettra l’expansion du système et la redondance totale de la base. Les transmissions sont bien entendu sécurisées grâce à une codage AES 256 et disposent chacune de manière individuelle du choix de mode de liaison sans fil parmi 11 modes avec choix du codec audio (OPUS, SeDAC) ou PCM.
La station de base Spectera – 4 antennes, 2 canaux RF, 32 entrées et 32 sorties, Dante et MADI (en option).
SLU : Cette station de base promet une très bonne intégration dans les régies ?
Charly Fourcade : C’est le but. En plus des formats Dante et MADI, la base propose la conversion de fréquence d’échantillonnage sur toutes les entrées/sorties numériques. Elle permet ainsi d’alimenter trois régies qui tourneraient à des fréquences d’échantillonnage différentes. Idem dans l’autre sens. Nourrir les IEM à partir de sources numériques à des fréquences d’échantillonnages variées ne pose aucun problème. Le logiciel LinkDesk permet de gérer facilement le routing des sources et des destinations, de ou vers les liaisons sans fil.
Antenne Spectera DAD.
La station de base propose 4 ports Ethernet d’antenne permettant différents modes d’exploitation : redondance, extension de la zone de couverture ou extension du spectre fréquentiel. L’antenne d’émission-réception Spectera DAD gère simultanément les signaux des IEM, les signaux micro/ligne et les données. Elle se connecte à la station de base à l’aide d’un câble CAT5e (100 mètres maximum) via un connecteur RJ45 et est IP54 et PoE.
Son utilisation ne nécessite plus aucun élément RF additionnel comme des combineurs, des splitters ou des boosters. Elle est contrôlée et permet une gestion continue des interférences.
Fini le coax et les éléments RF additionnels, un simple câble CAT5e suffit.
SLU : Ce nouveau type d’antenne va changer la manière de travailler ?
Charly Fourcade : Déjà, une antenne suffit. Le système Spectera n’a plus besoin de diversité d’antenne car nous ne sommes plus sur une transmission à flux tendu. Ce système large bande, par l’OFDM, offre une forme de diversité 30 à 40 fois plus efficace que ce que nous utilisons en bande étroite. Son signal peut être transmis sur un câble CAT5e jusqu’à 100m, et 4 km avec de la fibre. C’est un signal Ethernet de couche 1 qui ne peut pas passer par des switches.
Sur une station de base nous pouvons connecter 4 antennes dont on détermine pour chacune son rôle. Soit elle scanne la bande (470 MHZ – 698 MHz), avec un taux de rafraîchissement de 5 secondes, soit l’antenne est sur le channel 1 ou sur le channel 2. En réalité, il n’y a plus de composants RF dans la Base Station. Pour assurer une sécurité sur un show, deux antennes peuvent être utilisées, et contrairement à la bande étroite, elles peuvent être juste à côté l’une de l’autre.
Nous pouvons aussi faire du multi zone en micro et en IEM en déployant simplement plusieurs antennes dans plusieurs zones. Il n’y a plus non plus de système de rooming ou d’appartenance à une antenne.
SLU : Une fois le système en place, que se passe-t-il si un élément externe vient émettre dans la bande des 8 Mhz ?
Charly Fourcade : Sur ce plan-là, nous sommes aussi précurseurs. Spectera est actuellement le seul système capable de mesurer l’énergie de la fréquence qu’il est en train d’occuper ! Aujourd’hui, avec un système à bande étroite, la seule solution pour savoir ce qui se passe à sa fréquence est de l’éteindre. Dans les slots que Spectera transmet, nous avons gardé un slot silencieux.
Donc, pendant une faible période de temps bien entendu imperceptible, tous les transmetteurs se taisent et chaque terminal avec son antenne scanne les 8 Mhz. Il peut ainsi détecter toute interférence à sa propre position et la remonter. Le système est donc averti et peut mettre en service localement 2 filtres RF réjecteurs qui vont automatiquement réduire les fréquences identifiées comme perturbatrices. Ceci nous permet aussi d’éviter tout effet de blocage de la bande par une fréquence perturbante qui empêcherait son utilisation dans sa globalité.
Et bien sûr, ceci pour chaque terminal qui va ainsi pouvoir s’adapter indépendamment et en fonction de sa position. Nous n’avons pas besoin de modifier la large bande de fréquences dans laquelle on travaille, car dans cette bande nous avons beaucoup de sous-porteuses, Nous avons bien sûr des chutes de HF comme en temps normal mais nous avons de la redondance pour les compenser.
Facile de gérer ses productions dans LinkDesk.
SLU : Et si jamais nous devions changer de bande, pour une raison ou une autre ?
Charly Fourcade : Un changement total en fréquence de la bande d’émission prend 20 secondes. Imaginons que tu joues à Lyon et à Dijon et que tu passes de 490 à 520, tous tes boîtiers seront prêts à fonctionner en moins de 20 secondes. C’est un peu comme quand tu quittes le mode avion de ton tel. Tu retrouves tous tes éléments en quelques secondes. Il n’est pas exclu que le changement de fréquence se fasse beaucoup plus rapidement à l’avenir.
Si les terminaux et la Base Station s’entendent pour changer la fréquence du canal RF en « même temps », cela pourrait se passer beaucoup plus rapidement. Aujourd’hui seule la Base Station change la fréquence du canal, et les terminaux cherchent sur tout leur spectre cette nouvelle fréquence, d’où les 20 secondes…
SLU : Et pour la cohabitation avec des systèmes à bandes étroites ?
Charly Fourcade : Nous avons testé et tout fonctionne, bien entendu à condition que le système en bande étroite ne soit pas dans la bande du Spectera. Nous n’avons pas besoin de prendre de bandes de garde autour de la bande sur laquelle Spectera travaille. Même des canaux TV présents sur les canaux adjacents ne génèrent aucun problème de transmission.
SLU : Le système Spectera est-il économe en puissance ?
Charly Fourcade : Au niveau puissance, un rack standard d’IEM avec 8 canaux génère 400 mW en sortie d’antenne. Avec Spectera, nous émettons à 50 mW, mais, vu que nous sommes en WMAS et que nous faisons de la TDMA, les terminaux émettent chacun leur tour et il n’y a donc pas d’accumulation de puissance. En plus, ces 50 mW sont étalés sur 8 Mhz. Ce qui est l’équivalent d’une émission de 1.8 mW dans une bande étroite de 200 kHz.
SLU : Donc Spectera ne va pas perturber les systèmes traditionnels ?
Charly Fourcade : Il est beaucoup moins polluant qu’un système à bande étroite. Imaginons d’être en festival, et que tu as un boîtier sur toi. Si tu pars de ta scène pour aller sur une autre scène très éloignée, ton boîtier va décrocher. Il s’arrête d’émettre. Il attendra de retrouver la synchro pour réémettre. Pareil si ton canal est muté, il n’émet pas. Donc beaucoup moins de pollution et plus d’économie de batterie. Point fort également, le simple fait de démuter le ou les canaux, suffit à déployer tout le système ! Plus besoin d’allumer un à un les émetteurs !
L’intégralité du système Spectera se pilote et se contrôle à partir du logiciel LinkDesk. Le gestionnaire RF du logiciel permet un balayage continu du spectre via l’antenne DAD qui a été choisie pour cette fonction. Ce dernier s’affiche en permanence dans la partie supérieure de la fenêtre. Elle permet de visualiser très clairement l’occupation spectrale et la position des deux larges bandes du système. Les comportements assistés de LinkDesk permettent une gestion rapide et facile du système, mais aussi de gérer, stocker et rappeler instantanément plusieurs configurations de stations de base.
Le logiciel de configuration et de contrôle LinkDesk.
Les terminaux apparaissent dans la partie inférieure avec des indications de niveau de batterie, de niveau et de clip audio pour la partie IEM et Micro. Il n’y a plus de notion de réception RF à proprement parler mais de qualité de réception avec le paramètre LQI, Link Quality Indicator. Une vue détaillée permet d’accéder à des paramètre supplémentaires comme le contrôle du volume de l’IEM ou le niveau et le filtre coupe bas de l’entrée micro. La mise à jour des ces données prend le temps de faire le tour des 128 boîtiers possibles par canal RF, soit quand même 256 au total sur une station de base. Quelques millisecondes…
SLU : C’est dans le logiciel LinkDesk que nous choisissons le mode de liaison pour chacun des boîtiers ?
Charly Fourcade : Oui, nous pouvons choisir parmi différents modes pour la partie IEM et Micro, en plus d’une utilisation en mono ou en stéréo pour l’IEM. 11 modes sont proposés, induisant des niveaux de latence variant de 15.23 ms à 0.7 ms. Bien entendu, le nombre de liaisons audio utilisables simultanément sur un canal RF varie en fonction de ce choix.
Avec un mode équivalent au niveau du codec et même un peu inférieur en latence à celui de notre système 6000, nous pouvons avoir 32 ou 16 liaisons par canal selon la portée désirée. Avec la latence minimale de 0.7 ms, ce sera uniquement 4 IEM stéréo par canal RF. Pour faire à la fois du micro et de l’IEM, nous pouvons passer à 1.6 ms de latence pour 8 liaisons IEM stéréo et 8 micros. Tous les modes dit LIVE utilisent le codec de notre système 6000. Nous pouvons aussi passer en PCM pour avoir une transmission linéaire sans codec.
Pour atteindre les niveaux de latence les plus bas, nous utilisons pratiquement toujours la même data audio, que nous divisons en plus de paquets et que nous envoyons plus souvent. Nous gagnons ainsi en latence car les données sont plus facilement lisibles en réception. Bien entendu, si le même mode de liaison est affecté à un ensemble de boitiers, celui-ci est totalement synchro en phase. En permanence, nous pouvons suivre le niveau d’occupation de notre canal de transmission large bande, en fonction des modes choisis pour les transmetteurs qui l’utilisent.
Le choix des modes de liaison et du routing des boîtiers SEK, avec l’indication de capacité RF consommée.
Le système est dès à présent commercialisé. Vous avez bien sûr noté comme nous l’absence pour l’instant d’émetteur main. Celui-ci verra le jour en 2025, comme le développement du système de cascade qui permettra d’étendre le système à encore plus de canaux et de gérer la redondance complète d’une station de base.
Avec Spectera, Sennheiser ouvre une nouvelle ère dans le domaine de la transmission audio sans fil, et ce n’est sûrement que le début. Ce nouveau type de système est appelé à évoluer facilement, par le développement de son logiciel de contrôle et de commande. Grâce à la technologie WMAS qu’il exploite, la réduction d’équipement hardware accroît énormément les capacités de transmission sans fil tout en diminuant les opérations de maintenance, de manipulation et d’inventaire.
Charly Fourcade – Sennheiser France et Vincent Tilgenkamp – Sennheiser Benelux.
La simplicité et la fiabilité de ses liaisons, comme leur bidirectionnalité, entraîneront un véritable changement dans nos habitudes de travail. L’opérateur HF qui devra toujours paramétrer et gérer les liaisons, sera largement déchargé des opérations de coordination des fréquences et pourra se concentrer sur la pleine exploitation de ses terminaux en termes de qualité. Les artistes bénéficieront aussi de cette évolution par une amélioration de leur confort scénique.
Face à une demande toujours plus forte en nombre de liaisons indispensables à la réalisation des événements grands formats d’aujourd’hui, Spectera sera sûrement une très bonne solution. Elle saura aussi séduire, dans des domaines plus confidentiels, les professionnels à la recherche de la plus haute qualité et fiabilité pour leur audio sans fil.
Pour plus d’informations
– Sennheiser Spectera
– OFDM
– TDMA
– BPSK
– ETSI WMAS
