Ràdio FM, hi ha futur?
1992/02/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria
No obstant això, abans de començar a esmentar aquests avantatges, és convenient indicar breument el funcionament dels sistemes AM i FM. En tots dos sistemes s'utilitzen ones electromagnètiques per a la radiodifusió, modulant l'amplitud i la freqüència d'una d'elles. Tant l'una com l'altra utilitzen una ona electromagnètica “portadora” per a enviar senyals de ràdio des de l'emissora fins al receptor. La diferència és codificable. Igual que qualsevol altra ona, els electromagnètics tenen freqüència (nombre de vibracions per segon en els hertzs) i amplitud. La modulació consisteix a modificar un d'aquests paràmetres en l'ona portant.
Sistema AM
Quan es modula l'amplitud (en el sistema AM), l'ona emesa es modula intensitat. Per exemple, el senyal de so continguda en el micròfon indueix tensions elèctriques i l'ona es modula en funció de les variacions d'aquestes tensions elèctriques.
Les transmissions del sistema AM són les més antigues i tècnicament fàcils d'aconseguir. Ocupen una banda de freqüències bastant estreta, però reben molts paràsits i interferències. Les interferències són degudes a tot el que produeix l'ona electromagnètica (llums fluorescents, motors elèctrics, instal·lacions elèctriques d'automòbils, etc.). D'altra banda, a mesura que s'allunya de l'emissor s'afebleixen. No obstant això, l'emissió en am s'escolta en el receptor de ràdio però plena de paràsits.
A més, la presència de paràsits en el sistema AM fa que el so que es recompon en els receptors tingui només freqüències de 50 a 6.000 Hz i la capacitat de l'audició humana d'entre 20 i 20.000 Hz. Per tant, es perden principalment els tons alts del so.
Sistema FM
En el sistema en el qual es modularà la freqüència o FM queden esmenats els següents errors. Aquí es modifica la freqüència de l'ona en funció de les variacions de tensió produïdes pel so. La potència de l'ona emesa es manté constant i és més fàcil transmetre els senyals sense que es produeixi la influència dels paràsits.
La distància entre l'emissora i el receptor tampoc influeix en la qualitat del so que se sent si el receptor es troba en el recinte receptor. En teoria, les emissions d'FM se senten molt bé o no se senten. Això és una cosa habitual en els receptors d'automòbils. Quan estàs escoltant bé, la paraula es va. A més, en la fase d'ona portant, la qualitat de la transmissió pot veure's afectada a vegades, sobretot quan està a punt de passar a zero.
No obstant això, pel fet que les freqüències de fm són molt majors que les d'am, es transmet un so més complet, és a dir, abastant tot el rang que abasta l'oïda humana entre 20 i 20.000 Hz. A més, en una freqüència major es pot emetre una segona ona portadora (o “subejemplar”) per a transmetre un so estereofònic.
Avui dia FM és l'únic sistema que permet escoltar correctament el so, però n'hi ha prou amb accionar el sintonitzador del receptor per a adonar-se que hi ha massa emissores. En tractar-se d'una banda estreta de freqüències per a FM, els emissors es troben molt pròxims entre si i un emissor produeix sorolls al seu veí. Per exemple, quan viatges amb cotxe, és difícil escoltar un programa durant tot el viatge (si és una cosa llarga) amb bona qualitat. Per a això caldria augmentar la potència de les emissores actuals o afegir més repetidors. No obstant això, el repetidor necessita una nova freqüència, ja que no pot emetre en aquesta mateixa freqüència, la qual cosa satisfà encara més la banda de freqüències ja plena.
CI o radiodifusió numèrica
En radiodifusió numèrica, aquests obstacles AM i FM són fàcilment superables. En aquest sistema no s'afecta ni a l'amplitud ni a la freqüència. Es té en compte l'existència o no de senyal. És com un morse.
A més, les tècniques numèriques (o digitals) són cada vegada més utilitzades en la producció i enregistrament de programes. És interessant per tant tenir digitalitzats els enregistraments, emissores, transmissions i receptors (tota la cadena des de la creació i emissió de so fins a l'escolta a casa), obtenint així la qualitat dels discos compactes làser.
El CCETT (Centri commun d’etudes de télédifusion et télécommunications) de Rennes (Bretanya) ha preparat un sistema d'aquestes característiques. Batejada com DAB (Digital Àudio Broadcasting) o difusió sonora numèrica.
En aquest sistema, si és una ona portant, no se li modula ni amplitud ni freqüència. El senyal es codifica en numeració binària i és una successió de “0” i “1” (0” = sense senyal i “1” = si hi ha senyal). D'aquesta forma la distància o l'entorn del receptor no distorsionen. Encara que l'ona és molt feble o parasitària, si el receptor la identifica, reconstruirà el missatge enlaire i net.
Per a codificar el so numèricament cal actuar com per a gravar discos compactes. El so cal dividir-lo d'alguna manera (unes 48.000 parts per segon) i es mesura cada part. Cada part o mostra és mesurat per un convertidor analògic/digital. És a dir, mesura la tensió en volts i dóna el resultat en nombres binaris.
El convertidor és una balança per a pesar. Els pesos que es col·loquen en el plat de la balança passen a ser fragments de volts en lloc de quilos. Indica el “pes” que ha utilitzat el convertidor en cada mesura. Els “pesos” estan escalonats en les remodelacions completes del número 2. La tensió és de 107 milivolts, per exemple, amb nombres binaris dóna “1101011” indicant si hi ha potències de 2 6 a 2 0 o no. Primer està “1”, per la qual cosa cal comptar 26. Després està “1”, per tant també 2 5. A continuació s'indica “0” pel que no hi ha 2 4, etc. Per això al final tenim: 2 6 + 2 5 + 0 + 2 3 + 0 + 2 1 + 2 0 = 107. Per a codificar el nostre número 107 hem utilitzat set “pesos” o bits i per a mesurar valors superiors és necessari utilitzar més bits.
Utilitzant vuit bits, els valors de 0 a 255 es poden fer amb el salt unitari. Es diu que el senyal s'ha codificat amb una precisió de 1/256. No obstant això, si s'usessin més bits s'obtindrien majors precisions.
Aquesta precisió es refereix a la relació senyal/soroll, que normalment es dóna en decibels en els aparells hifi. L'aplicació en decibels es realitza multiplicant el logaritme decimal de la precisió per 20. Utilitzant 8 bits en el nostre exemple s'obtenen uns 48 decibels. En discos compactes utilitzen 14 bits i la precisió és de 1/32768. En decibels, 90,3 (per això els fabricants d'aparells d'àudio diuen que la relació senyal/soroll és “superior a 90 dB”).
No obstant això, en aquest intent de millorar la precisió i la qualitat del so, la ràdio té les seves limitacions quant al nombre de senyals que es poden transmetre. Igual que el disc compacte, per a la transmissió del programa estereofònic pel sistema numèric, s'haurien d'emetre 768.000 bits dues vegades per segon (768 quilo-bit per canal). Codificats en 16 bits (14 en codificació i 2 en control) s'hauria de pesar i emetre 48.000 mostres. Tècnicament això es pot fer, però només un emissor hauria de quedar-se amb tota la banda de freqüències i la xarxa quedaria immediatament plena.
Nota: Per a veure aquesta foto pots anar al pdf.
Intentant comprimir els senyals
El treball més important de CCETT consisteix a reduir o “comprimir” el nombre de senyals emesos en la radiodifusió numèrica sense danyar la qualitat del so. Per a això han partit de dos temes. D'una banda, els senyals numèrics abasten tots els sons recollits pels micròfons de l'estudi i, per un altre, l'oïda humana no pot rebre tot tipus de sons. L'oïda humana es limita a les freqüències compreses entre 20 i 20.000 Hz i encara que rep dos sons consecutius amb un interval de centèsimes de segon, els sent com un sol so. Quan rep alhora dos sons, un d'alta intensitat i un altre de baixa intensitat, tan sols distingeix al so, ja que l'altre ha quedat disfressat. En altres paraules, els investigadors del CCETT saben que malgrat eliminar molts tipus de senyals, l'oïdor pot rebre un so de la mateixa qualitat.
Per tant, el treball més difícil que tenen ara els enginyers és la realització d'un “compressor” electrònic que elimini les dades innecessàries (i només aquests). No obstant això, en les seves recerques han obtingut resultats sorprenents: el 85% de la informació codificada és inútil! Per això, el compressor batejat com “Musicam” redueix el conjunt de senyals d'àudio de 768 kbit/s a 128 kbit/s, mantenint sempre la qualitat del so enfront dels discos compactes.
En una reunió celebrada a Estocolm es van reunir prop de seixanta professionals de molt bona audició, que en escoltar-se la música gravada amb Musicam, van crear en directe i a penes van apreciar diferències respecte a l'escoltat.
També es pot dir que mantenint la mateixa qualitat de so en els discos compactes, es pot arreglar gravant fins a sis vegades menys senyals. És a dir, que el disc compacte amb una hora d'enregistrament pot tenir una durada de sis hores.
Sense interferències
En la radiotransmissió numèrica els paràsits són fàcilment descartats, però en aquest treball existeixen les seves limitacions. Normalment són les ciutats les que presenten majors dificultats, ja que en reflectir les ones de ràdio en els edificis es produeixen paràsits.
Igual que en l'òptica, en funció de la disposició i distància entre edificis, es produeixen fenòmens d'addició o sostracció d'ones. Si l'ona d'emissió i la reflectida estan en fase, l'amplitud es duplica, però si estan en oposició l'amplitud s'elimina. A més d'aquests dos casos extrems, per descomptat, es donen tots els casos intermedis. Per això a les ciutats hi ha zones en les quals no es pot sentir l'ona, ja sigui numèrica o no. Això es manifesta clarament en el cotxe.
No obstant això, aquesta interferència només es produeix en una freqüència determinada en cada lloc dels edificis. Si hi hagués ones de dues freqüències diferents, no hi hauria interferències. Per això volen que en la radiodifusió numèrica s'utilitzin diverses freqüències en lloc d'una sola freqüència. Separades de manera que s'evitin interferències, existirien diverses subcorrientes d'ona. La informació d'una freqüència es repetiria en l'altra freqüència, i si es perdés tot l'u s'obtindria la informació completa.
Un altre avantatge és que, malgrat tenir molts repetidors, un emissor concret sempre es pot prendre en la mateixa freqüència. En radiodifusió numèrica, el repetidor pot rebre i emetre senyals en la mateixa freqüència. D'una banda, la banda de freqüències no s'omple i per un altre, la potència de les emissores pot ser menor. Però potser el principal avantatge, sobretot per als receptors de ràdio dels automòbils, és que només s'utilitzi una freqüència per a tot el territori que ocupa cada emissora de ràdio.
En el futur què?
A França aquest sistema està provat en Rennes i s'espera que per a 1995 s'estengui a tota França. Per a això encara han de miniaturitzar els circuits integrats de descodificació de programes en els receptors, de manera que els aparells siguin de grandària similar al que s'ha fet fins ara.
Diuen que la radiodifusió numèrica estarà molt estesa dins de deu anys. Inicialment competirà amb el sistema FM i durant un temps tots dos romandran junts. Després, com va succeir amb el disc simple i compacte de música, prevaldrà el numèric. I és que a més de la funció de la ràdio en l'actualitat, també assumirà unes altres. El receptor d'àudio es convertirà en terminal d'ordinador i la lletra de la cançó que està escoltant es podrà llegir en pantalla. També es podrà imprimir la lletra.
Altres opcions són poder veure en pantalla fotos i mapes juntament amb la notícia que s'està emetent per ràdio, traduir programes estrangers, etc.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
