Strona używa cookies (ciasteczek). Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.    X

Cyfrowe radio czas zacząć

Żyjemy w tak ciekawych czasach, że kolejne tygodnie przynoszą nam zaskakujące nowinki techniczne. Wiele z nich zagości na stałe w naszym codziennym życiu i prawdopodobnie nie będziemy mogli bez nich żyć. Istnieją wynalazki, które są rozwijane i udoskonalane od dekad - teraz przyszedł czas na ich cyfryzację. Jednak zanim do tego dojdziemy, rzućmy okiem na drogę jaką trzeba było przebyć, aby badania nad zachowaniem pola magnetycznego doprowadziły do globalnej rewolucji.

Krótki rys historyczny radia

Radio - jego początki sięgają czasów zaobserwowania pola magnetycznego, które powstało podczas przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik, a działo się to w latach dwudziestych dziewiętnastego wieku. Przez wiele lat doświadczeń i odkrywania zasad powstawania i rozchodzenia się fal radiowych, przez wielu wybitnych naukowców takich jak Hertz, Edison czy Tesla oraz wielu innych ludzi ze świata matematyki i fizyki - doprowadziło do skonstruowania nadajników. Najpierw były to radiostacje telegraficzne, ale ścisłe umysły nie pozostały bezczynne i w zaciszach swoich pracowni zgłębiali tajemnice transmisji sygnałów na odległość.

Kanadyjski inżynier Reginald Aubrey Fessenden, który zajmował się zagadnieniami radiotechnicznymi, a później sonarowymi oraz telewizyjnymi - w roku 1900 jako pierwszy przesłał głos ludzki na odległość, za pomocą fal radiowych.

Wiek XX przyniósł rozwój radiotechniki i radia jako medium mowy i muzyki. Nie wdając się w szczegóły patentowe i kto był pierwszy, w roku 1907 Duńczyk Valdemar Poulsen za pomocą nadajnika iskrowego o mocy 1 kW w połączeniu z 60m anteną, przeprowadził transmisję muzyki na odległość 600km. Zasada nadajnika iskrowego opiera się na zjawisku powstawania pola elektromagnetycznego podczas przeskoku iskry. Powstałe drgania umożliwiają rozchodzenie się fal elektromagnetycznych w przestrzeni. Kolejne etapy ewolucyjne, doprowadziły do budowy nadajników opartych o lampy elektronowe.

W 1922 roku powstaje brytyjski publiczny nadawca radiowy BBC, a AT&T zapoczątkowuje erę płatnych reklam, sprzedając czas antenowy w cenie $100 za 10 minut. Trzy lata później powstaje pierwszy eksperymentalny nadajnik fal ultrakrótkich (UKF). W 1926 mamy polski akcent w postaci najsilniejszej stacji radiowej w Europie - radiostacja Polskiego Radia na falach długich o mocy 10kW. W 1933 powstaje konstrukcja odbiornika radiowego z modulacją częstotliwości (FM), która "utrzymuje" analogowe radio do dzisiaj. W latach pięćdziesiątych mamy kolejną rewolucję po wynalezieniu tranzystora przez fizyka William Bradford Shockleya wraz z Johnem Bardeenem i Walterem Brattainem. Rozpoczęło to erę miniaturowych odbiorników zasilanych bateryjnie.

W 1961 roku w USA rozpoczyna się nadawanie audycji stereofonicznych na falach UKF. Kolejne przełomowe kroki, to wykorzystanie kwarcowej stabilizacji i cyfrowej syntezy częstotliwości, w wyniku czego końcowe lata XX wieku, zafundowały nam co raz lepsze radioodbiorniki bez denerwującego "odpływania fali", nazywane potocznie "cyfrowym radiem", choć z prawdziwą cyfryzacją radiofoniczną miały mało wspólnego. Przesyłanie dźwięku nadal odbywało się w sposób analogowy, jednak dostrojenie do konkretnej częstotliwości, na której nadawała stacja oraz detekcja sygnału - odbywała się z pomocą układów cyfrowych. Pozwala to na daleko posuniętą miniaturyzację i polepszenie parametrów zarówno od strony wysokiej częstotliwości (np. czułość odbiornika, stabilizacja częstotliwości), jak i od strony pasma akustycznego, wygoda użytkowania także uległa znacznej poprawie.

Pod koniec lat siedemdziesiątych, postanowiono opracować system, który umożliwiałby transmisję dodatkowych danych cyfrowych razem z audycją radiową. Swoje projekty opracowywało kilka państw, jednak ostatecznie najlepszy okazał się projekt Szwedów. W roku 1986 Międzynarodowy Komitet Radiokomunikacyjny (CCIR) zalecił właśnie ten system do transmisji danych i tak powstał RDS (Radio Data System) w Europie, a posiadające kosmetyczne różnice RBDS (Radio Broadcast Data System) w USA. W Polsce nadawanie z tym systemem pojawiło się w latach dziewięćdziesiątych. RDS umożliwia przesłanie danych z prędkością 1187,5 bitów na sekundę oraz posiada mechanizm korekcji błędów. Za jego pośrednictwem można przesłać takie dane jak nazwa stacji - 8 znaków, dowolny tekst do 64 znaków, aktualny czas i datę, kod informujący o typie nadawanego programu (31 rodzajów), informacje drogowe oraz informacje o innych częstotliwościach danej stacji, co pozwala przełączyć się automatycznie na silniejszy sygnał. W 2014 roku opracowano wersję 2.0 standardu, która podwaja przepływność danych oraz umożliwia przekazywanie dłuższych tekstów z kodowaniem UTF-8, co pozwoliło na transmisję znaków z języków azjatyckich. Wprowadzono też możliwość przesłania logo graficznego wraz ze wsparciem szablonów HTML/CSS dla urządzeń mobilnych.

Prawdziwe cyfrowe radio

Istota cyfrowego radia, to dźwięk przekształcony do postaci zer i jedynek w procesie kwantyzacji, czyli podzielenia sygnału analogowego na skończoną ilość odcinków (przedziałów czasowych) i przypisaniu wartości z określonego zbioru. Następnie dane cyfrowe zostają skompresowane (określonym koderem) i przesłane drogą radiową, a następnie zdekodowane w odbiorniku i po przekształceniu przetwornikiem C/A (cyfrowo - analogowym) na sygnał akustyczny - wyemitowane przez zestaw głośnikowy. Taki sposób transmisji radiowej, powinien dostarczyć do słuchacza dźwięk o wysokiej jakości, pozbawiony zakłóceń i szumów.

W 2003 roku Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU), zatwierdził standard transmisji cyfrowej dla stacji radiowych w paśmie od 153kHz do 30MHz AM o nazwie DRM (Digital Radio Mondiale). System przekazu został zdefiniowany w czterech klasach ochronnych z czterema profilami (od A do D). Klasy ochronne umożliwiają dobór wymaganej odporności na zakłócenia, kosztem przepływności bitowej. W standardowej konfiguracji (pasmo do 10kHz), system zapewnia przepływność od około 6kbit/s do 30kbit/s. Aby możliwe było przesłanie głosu w tak wąskim paśmie, potrzebny jest kodek dźwięku o wysokiej kompresji. Podstawowym kodowaniem jest AAC, a dokładniej MPEG-4 HE-AAC (High Efficiency Advanced Audio Coding) oraz kilka odmian, ukierunkowanych na transmisję samej mowy, tak aby wykorzystać maksymalnie dostępną przepływność.

Szybkość transmisji można zwiększyć na wyższych częstotliwościach nadawania przez rozszerzenie kanału do 20kHz lub nawet do 100kHz w najnowszej wersji standardu DRM+ z kanałami nadawczymi o częstotliwości do 174MHz . Uzyskana szybkość transmisji dochodzi do 186kbit/s, co zwiększa znacznie możliwości i zapewnia dużo lepszą jakość audycji. Opinie niezależnych (prywatnych) testerów niestety nie były bardzo radosne. Obiecywano wspaniały dźwięk na falach średnich i długich o jakości porównywalnej z UKF, jednak bardzo duża kompresja nie pozostawiła złudzeń - przy tak niskich wartościach bit rate, nie da się przesłać dźwięku bez zniekształceń. W audycjach gdzie przeważa mowa (np. serwisy informacyjne) jest to jeszcze do zaakceptowania, ale w przypadku muzyki jest to niewystarczające. Kolejnym problemem są zakłócenia w tym paśmie, poradzono sobie co prawda z tymi pochodzącymi od wyładowań atmosferycznych, ale pozostałe nadal utrudniają transmisję, co powoduje zrywanie synchronizacji i zanik dźwięku. DRM znalazł również zastosowanie w krótkofalarstwie, jednak używa się tam raczej kodeków na wolnej licencji, które są dostosowane do ograniczonego pasma ludzkiego głosu, co umożliwia ciekawą "zabawę" i wiele radości z uzyskanego potwierdzenia QSL (jest to forma pocztówki od korespondenta).

Już w latach osiemdziesiątych zaczęto prowadzić konsultacje nad nowym standardem cyfrowego radia w europie. Po kilku latach testów i próbnych emisji, dopiero w roku 1995 uruchomiono pierwsze stacje regularnie nadające w systemie DAB (Digital Audio Broadcasting). Do emisji cyfrowych planowano wykorzystać istniejące pasmo UKF 88-108MHz, jednak ostatecznie zrezygnowano z niego na rzez pasma w zakresie 174–240 MHz (oznaczony jako tryb I) oraz zdefiniowano dodatkowy zakres częstotliwości w przedziale 1452–1492 MHz (tryb II lub pasmo L) również dla transmisji satelitarnej. W roku 1999 pojawiły się pierwsze konsumenckie odbiorniki z obsługą nowego standardu. Początkowo używano kodeka dźwięku MPEG-1 Audio Layer 2 (mp2), jednak w 2006 roku opracowano odświeżoną wersję standardu DAB+ i umożliwiono w nim użycie nowego kodeka HE-AAC, co pozwoliło na większą kompresję i lepsze wykorzystanie dostępnego miejsca. Maksymalna możliwa przepływność wyniosła 1184 kbit/s w tzw. multipleksie, w którym może być przesyłane kilka stacji radiowych jednocześnie. Wraz z dźwiękiem można przesłać praktycznie te same informacje co w RDS i dodatkowo EPG (przewodnik programowy) oraz dane graficzne.

Polskie radio cyfrowe DAB, rozpoczęło swoją przygodę w 2009 roku, kiedy to rozpoczęto emisje testowe wraz firmą Emitel. Z końcem roku 2013 uruchomiono pierwszy komercyjny multipleks Polskiego Radia. Aktualnie działa kilkanaście nadajników w Polsce, które emitują multipleks w skład którego wchodzą programy Polskiego Radia: Jedynka, Dwójka, Trójka, Czwórka, Radio Poland, PR24, Rytm oraz program regionalny. Od 1 stycznia 2015 roku uruchomiono nadajniki, obejmujące zasięgiem Gdańsk, Kielce, Kraków i Poznań. Ostatecznie pełna cyfryzacja Polskiego radia ma nastąpić do końca 2020 roku. (źródło:http://dabplus.pl/)

Praktyka

Korzystając z okazji uruchomienia DAB+ w Krakowie, postanowiłem przyjrzeć się jak to wygląda w praktyce. Nie posiadam jak na razie sprzętowego odbiornika cyfrowego, jednak nie jest to specjalnie problem dla posiadaczy tunerów komputerowych DVB.

W większości nowych urządzeń są one również przystosowane do odbioru cyfrowego radia. Właściciele odbiorników zbudowanych na układzie Realteka, powinny się bardziej ucieszyć, gdyż można wykorzystać do odbioru bardzo ciekawy program o nazwie "DAB Player". Dodatkowym atutem jest polska lokalizacja i prosta obsługa, choć ma całkiem spore możliwości. Ciekawy jest moduł "Informacji o multipleksie", gdzie zapoznać się można z aktualnym jego wykorzystaniem, wartościami przepływności czy aktualnego SNR, który pozwoli ocenić siłę i jakość odbieranego sygnału. Możliwości aplikacji na tym się nie kończą i dostajemy do tego możliwość nagrania strumienia wprost na dysk w wybranym formacie (mp4/mp2, wave, mp3). Możemy również zaprogramować nagrywanie według daty i godziny.

Po analizie dostępnych stacji radiowych, dochodzimy do wniosku, że jakość nie jest szczytem możliwości. Większość strumieni jest nadawana z dość niską przepływnością na poziomie od 64-112kbit/s i tylko jeden (Dwójka) 128kbit/s. Niestety jest gorzej niż by się wydawało - podane przepływności, to wartość dla całego kanału, zawierającego ścieżkę audio i dane dodatkowe, które zabierają średnio 5-6% miejsca. Efekt jest taki, że jakość raczej nie jest wyższa od dobrej stacji FM, a znowu obiecywano jakość na poziomie CD-Audio. Najgorzej jest z muzyką, gdzie możemy usłyszeć charakterystyczne, metaliczne brzmienie. Życzył bym sobie transmisji na poziomie 192kbit/s, to miałoby sens - a tak boję się, że otrzymamy tylko substytut prawdziwego radia. Dziwi też trochę tak odległy termin pełnego wprowadzenia DAB+ w Polsce, przecież do 2020 roku będziemy mieli zapewne nowy standard na horyzoncie i wszystko zacznie się od nowa...

 

sprzęt oprogramowanie inne

Komentarze

0 nowych
  #1 31.01.2015 21:36

Nie Szfedów tylko Szwedów :D

  #2 31.01.2015 22:37

No właśnie - jakość ponoć fatalna z tego co czytałem na forach. Chyba jednak nie ma się co w to pchać. Jakość CD - w czasach gdy najpopularniejsze stacje to... zresztą wiadomo co to za stacje. O ile cyfrowa telewizja się sprawdziła, o tym FM wciąż daje radę. Ja słucham dwu stacji na krzyż i nie potrzebuję nic więcej. I uwielbiam takie prawdziwe radio. A do muzyki mam głównie streaming typu Spotify.

saturno   9 #3 31.01.2015 23:06

//Dziwi też trochę tak odległy termin pełnego wprowadzenia DAB+ w Polsce//

A mnie cieszy.
Mam dość fajne radio analogowe i nie śpieszy mi się żeby parę stówek wyrzucić w błoto.

Azi   10 #4 31.01.2015 23:27

SzFedów a Szwedów... Nie, abym się czepiał, ale razi, czyli kłuje w oczy.

WolfX   12 #5 31.01.2015 23:32

@saturno: Mnie też.
Co ja bym począł z moją unitrą T3015?

bravo   16 #6 31.01.2015 23:37

@saturno: Wprowadzenie cyfrowej emisji, a wyłączenie analogu nie musi iść w parze - zważywszy, że działają na innych częstotliwościach. Dlatego mogłyby działać równolegle przez jakiś czas i nie byłoby problemu.

@Azi: Dzięki, poprawione.

  #7 01.02.2015 00:09

Program pierwszy PR nadal nadaje na falach długich, więc z wprowadzeniem DAB+ na innym zakresie pasm nie widzę problemów.
Trochę szkoda że na razie rozgłośnie niezbyt odważnie poczynają sobie z tym standardem i oferują dosyć słabe źródła strumieni. Sam fakt wprowadzenia kolejnego standardu cyfrowej transmisji każe zastanawiać się czy jest sens wprowadzać DAB+ na szeroką skalę.

Sam bym widział szansę w standardzie który przewidywał obsługę kodera Opus lub innego na wolnej licencji który dałby szansę rozgłośniom akademickim/studenckim i lokalnym (jeden problem mniej). Poza tym chyba HE-AAC może być kłopotliwy w implementacji w budżetowych urządzeniach, co miałoby znaczenie gdyby cyfrowe radio miałoby być nośnikiem informacji alarmowych (nie tylko w postaci tekstu).

Życzyłbym sobie miejsca w eterze na mniejsze rozgłośnie, gdyż komercyjne ogólnopolskie rozgłośnie zazwyczaj mają bardzo podobny program i bardzo ograniczoną playlistę.
Jedynie do czego się nadaje większość nieznośnych (w mojej skromnej opinii) radiostacji, to do pobieżnego wskazywania czasu. Po beznadziejnych reklamach można się zorientować kiedy czas na przerwę w pracy.

To co jeszcze fajnie byłoby zaadaptować w nowszych pasmach to TMC jeżeli spory procent stacji radiowych miałby porzucić nadawanie w obecnie przydzielonych pasmach.

marrrysin   6 #8 01.02.2015 00:42

Wprowadzenie cyfrowej transmisji nie ma żadnego plusa (no, EPG, niech będzie), a wiele wad - m.in. wymiana odbiorników w samochodach, niska jakość itp.

bravo   16 #9 01.02.2015 09:25

@marrrysin: Biorąc pod uwagę to co jest obecnie oferowane na DAB+, to faktycznie wygląda to jak w powiedzeniu: "Wymienił stryjek, siekierkę na kijek". Jednak z punktu widzenia całej technologii, to wystarczy skupić się na jakości, a nie na ilości. Odpowiednio wysoki bit rate, aby zachować dobrą jakość. Korzyść z tego taka, że można wyemitować więcej stacji w jednej częstotliwości, a jak ktoś zacznie nadawać sygnał wielokanałowy, to będziemy mieli coś ciekawego. Ale faktycznie, jak to wszystko pójdzie w kierunku jak największej ilości marnych stacji w jednym multipleksie, to będzie słabo...

moh3r   10 #10 01.02.2015 10:13

@bravo: Będzie tak jak z DVB-T (i polskimi kanałami na satelicie) - upchać jak najwięcej. Nie bez powodu nasze kanały w HD wyglądają niewiele lepiej niż zachodnie SD przeskalowane do HD (o jakiści naszego SD nie wspominając).

Cenobith   3 #11 01.02.2015 11:12

Radio DAB miałoby w Polsce sens tylko gdyby na multipleksach powstawały stacje stricte tematyczne np. poświęcone rockowi progresywnemu. Jednocześnie nie wyobrażam sobie aby jakakolwiek stacja, nawet ta najambitniejsza zdecydowała się na puszczenie za jednym zamachem 52-minutowego kawałka "The Ocean" grupy Galleon.

Autor edytował komentarz.
Jack_Daniels   7 #12 01.02.2015 11:29

Ja uważam że przyszłości należy do kabli. Widać to po TV gdzie "oszczędza" się na bitrate. Każdy kto ceni dobry obraz wybierze płytę, albo odbiór przez internet. W eterze nie da się "upchnąć" zbyt wiele ze względu na szerokość pasma.

xomo_pl   20 #13 01.02.2015 11:59

jeśli tylko nie wymyślą wyłączania analogowego radia to niech sobie wprowadzają cyfrowe...

fiesta   14 #14 01.02.2015 12:14

@trzy_grosze (niezalogowany): "Program pierwszy PR nadal nadaje na falach długich, "
Mówisz o tym jazgocie którego słuchać się nie da ??
Na szczęście dla wiernych słuchaczy "Jedynki" nadają i również na paśmie UKF.

Co do jakości to fakt słuchać cyfrowej puszki przy takiej jakości nadawania to mija się z celem, równie dobrze można posłuchać na necie.

  #15 01.02.2015 16:45

Smutne to wszystko, że nowsza technika nie potrafi dać przynajmniej takiej samej jakości dźwięku jak poprzednia- tylko metaliczny bulgot.
Normalnie cofanie się a nie krok do przodu, ze względu na głupie myślenie , że więcej stacji niższej jakości to jest to na co czekają słuchacze.
No właśnie nie jest, ale kto to rozumie...liczy się następny kanał do sprzedaży reklam.

kvasir1   10 #16 01.02.2015 20:59

Polskie Radio wprowadza tak dokładniej bo nadawcy prywatni nie palą się do pomysłu podwójnego płacenia, raz za analog dwa za cyfrowe.
Po za tym nie ma żadnego terminu wprowadzenia radia cyfrowego, ani UE ani KRRiT nie określiła
@Anonim niestety tu masz racje, ilość nie jakość

  #17 03.02.2015 18:25

do kvasir1..jest dokładnie odwrotnie do przyczyny braku zainteresowania nadawców prywatnych cyfrową naziemną transmisją.50lat UKF w analogu szedł w kierunku coraz lepszej jakości odbioru.Sygnał stereo jednak dodatkowo wymagał zwiększenia mocy nadajników,by z luksusem był słyszalny bez tzw szumów konwertera.Mówiąc prościej.Sygnał mono był słyszalny dalej a stereo gorzej przy tej samej mocy nadajnika.To akuratnie dotyczy radia publicznego.Obligatoryjnie są przepisami związani obowiązkiem dosłać swoją wiązką jak największy obszar.Nastąpi cyfryzacja i co mamy;Radio publiczne na tym zarobi.Reklamodawcy przerzucą tam gros zleceń. Obniżą swoje koszta dwie strony.Radio publiczne,bo obniży się cena za mniejszą moc nadajników.Nadajniki..co wielu jeszcze nie wie - nie są związane razem z radiem i telewizją jako jedna integracja firmy.Tak było kiedyś.Tu stracą nadawcy prywatni.Ich dzieli dodatkowo walka między sobą o klienta.Taka sieczkarnia jak RMF sobie poradzi.Nastawiony na miejskie biura i młodzieżówkę bez odbiorczej ambicji.Jednak są jeszcze na analogu miejskie maluśkie stacje.które zniszczą się wzajemnie,bo paradoks cyfryzacji tak obniży wszystkim koszta własne,że byle burak z setką składaczków CD pod pachą zechce otworzyć swoje radio w blokowisku.Ma dwa sposoby emisji.3metrowa wieżyczka na dachu,albo prześle swoje łącze przez sieć internetu na silniejszy multipleks i kisić się będą upakowane wszystkie podobne sobie jak śledzie w beczce.Bez ambicji twórczych.Tam wiadomości,pogoda,sport i okoliczne plotki bzdety poda ci burak z interii,wirtualnej polski.Dwie minuty zerwanej muzyki i gwóźdź programu - reklama.Pozostanie odbiorca.Ten po 50tce.Który wspomni.Były c-z-t-e-r-y programy.Do ich odbioru warto było kupić oddzielny tuner,oddzielny wzmacniacz,korektor dźwięku.Było co posłuchać.Twardogłowym o PRL-owskiej biedzie tego nie będę tłumaczyć.Anglicy z tej branży potrafili kiedyś powiedzieć.Polacy mają jedną rzecz dobrą.Swoje radio.

  #18 10.12.2015 15:51

@marek 2010 (niezalogowany): MAsz rację człowieku, na "wieczory płytowe" czekało się jak na ucztę, a wcześniej trzeba było zdobyć taśmę, ech...