Radio FM, hai futuro?
1992/02/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria
Con todo, antes de comezar a mencionar estas vantaxes, é conveniente indicar brevemente o funcionamento dos sistemas AM e FM. En ambos os sistemas utilízanse ondas electromagnéticas paira a radiodifusión, modulando a amplitude e a frecuencia dunha delas. Tanto una como outra utilizan una onda electromagnética “portadora” paira enviar sinais de radio desde a emisora até o receptor. A diferenza é codificable. Do mesmo xeito que calquera outra onda, os electromagnéticos teñen frecuencia (número de vibracións por segundo nos hertzios) e amplitude. A modulación consiste en modificar un destes parámetros na onda portante.
Sistema AM
Cando se modula a amplitude (no sistema AM), a onda emitida se modula intensidade. Por exemplo, o sinal de son contida no micrófono induce tensións eléctricas e a onda se modula en función das variacións de devanditas tensións eléctricas.
As transmisións do sistema AM son as máis antigas e tecnicamente fáciles de conseguir. Ocupan una banda de frecuencias bastante estreita, pero reciben moitos parásitos e interferencias. As interferencias son debidas a todo o que produce a onda electromagnética (lámpadas fluorescentes, motores eléctricos, instalacións eléctricas de automóbiles, etc.). Doutra banda, a medida que se afasta do emisor debilítanse. Con todo, a emisión en am escóitase no receptor de radio pero chea de parásitos.
Ademais, a presenza de parásitos no sistema AM fai que o son que se recompón nos receptores teña só frecuencias de 50 a 6.000 Hz e a capacidade da audición humana de entre 20 e 20.000 Hz. Por tanto, pérdense principalmente os tons altos do son.
Sistema FM
No sistema no que se modulará a frecuencia ou FM quedan emendados os seguintes erros. Aquí modifícase a frecuencia da onda en función das variacións de tensión producidas polo son. A potencia da onda emitida mantense constante e é máis fácil transmitir os sinais sen que se produza a influencia dos parásitos.
A distancia entre a emisora e o receptor tampouco inflúe na calidade do son que se ouve si o receptor atópase no recinto receptor. En teoría, as emisións de FM óuvense moi ben ou non se ouven. Isto é algo habitual nos receptores de automóbiles. Cando estás a escoitar ben, a palabra vaise. Ademais, na fase de onda portante, a calidade da transmisión pode verse afectada ás veces, sobre todo cando está a piques de pasar a cero.
Con todo, debido a que as frecuencias de fm son moito maiores que as de am, transmítese un son máis completo, é dicir, abarcando todo o rango que abarca o oído humano entre 20 e 20.000 Hz. Ademais, nunha frecuencia maior pódese emitir una segunda onda portadora (ou “subejemplar”) paira transmitir un son estereofónico.
Hoxe en día FM é o único sistema que permite escoitar correctamente o son, pero basta con accionar o sintonizador do receptor paira darse conta de que hai demasiadas emisoras. Ao tratarse dunha banda estreita de frecuencias paira FM, os emisores atópanse moi próximos entre si e un emisor produce ruídos ao seu veciño. Por exemplo, cando viaxas en coche, é difícil escoitar un programa durante toda a viaxe (si é algo longo) con boa calidade. Paira iso habería que aumentar a potencia das emisoras actuais ou engadir máis repetidores. Con todo, o repetidor necesita una nova frecuencia, xa que non pode emitir nesa mesma frecuencia, o que satisfai aínda máis a banda de frecuencias xa chea.
CI ou radiodifusión numérica
En radiodifusión numérica, estes obstáculos AM e FM son facilmente superables. Neste sistema non se afecta nin á amplitude nin á frecuencia. Tense en conta a existencia ou non de sinal. É como un morse.
Ademais, as técnicas numéricas (ou dixitais) son cada vez máis utilizadas na produción e gravación de programas. É interesante por tanto ter dixitalizados as gravacións, emisoras, transmisións e receptores (toda a cadea desde a creación e emisión de son até a escoita en casa), obtendo así a calidade dos discos compactos láser.
O CCETT (Centre commun d’etudes de télédifusion et télécommunications) de Rennes (Bretaña) preparou un sistema destas características. Bautizada como DAB (Dixital Audio Broadcasting) ou difusión sonora numérica.
Neste sistema, si é una onda portante, non se lle modula nin amplitude nin frecuencia. O sinal se codifica en numeración binaria e é una sucesión de “0” e “1” (0” = sen sinal e “1” = si hai sinal). Desta forma a distancia ou a contorna do receptor non distorsionan. Aínda que a onda é moi débil ou parasitaria, se o receptor identifícaa, reconstruirá a mensaxe no alto e limpo.
Paira codificar o son numericamente hai que actuar como paira gravar discos compactos. O son hai que dividilo dalgunha maneira (unhas 48.000 partes por segundo) e mídese cada parte. Cada parte ou mostra é medido por un convertidor analóxico/dixital. É dicir, mide a tensión en voltios e dá o resultado en números binarios.
O convertidor é una balanza paira pesar. Os pesos que se colocan no prato da balanza pasan a ser fragmentos de voltios en lugar de quilos. Indica o “peso” que utilizou o conversor en cada medida. Os “pesos” están graduados nas remodelacións completas do número 2. A tensión é de 107 milivolts, por exemplo, con números binarios dá “1101011” indicando se hai potencias de 2 6 a 2 0 ou non. Primeiro está “1”, polo que hai que contar 26. Logo está “1”, por tanto tamén 2 5. A continuación indícase “0” polo que non hai 2 4, etc. Por iso ao final temos: 2 6 + 2 5 + 0 + 2 3 + 0 + 2 1 + 2 0 = 107. Paira codificar o noso número 107 utilizamos sete “pesos” ou bits e paira medir valores superiores é necesario utilizar máis bits.
Utilizando oito bits, os valores de 0 a 255 pódense dar co salto unitario. Dise que o sinal se ha codificado cunha precisión de 1/256. Con todo, se se usasen máis bits obteríanse maiores precisións.
Esta precisión refírese á relación sinal/ruído, que normalmente se dá en decibeis nos aparellos hifi. A aplicación en decibeis realízase multiplicando o logaritmo decimal da precisión por 20. Utilizando 8 bits no noso exemplo obtéñense uns 48 decibeis. En discos compactos utilizan 14 bits e a precisión é de 1/32768. En decibeis, 90,3 (por iso os fabricantes de aparellos de audio din que a relación sinal/ruído é “superior a 90 dB”).
Con todo, neste intento de mellorar a precisión e a calidade do son, a radio ten as súas limitacións en canto ao número de sinais que se poden transmitir. Do mesmo xeito que o disco compacto, paira a transmisión do programa estereofónico polo sistema numérico, deberíanse emitir 768.000 bits dúas veces por segundo (768 quilo-bit por canle). Codificados en 16 bits (14 en codificación e 2 en control) deberíase pesar e emitir 48.000 mostras. Tecnicamente isto pódese facer, pero só un emisor debería quedar con toda a banda de frecuencias e a rede quedaría inmediatamente chea.
Nota: Paira ver esta foto podes ir ao pdf.
Tentando comprimir os sinais
O traballo máis importante de CCETT consiste en reducir ou “comprimir” o número de sinais emitidos na radiodifusión numérica sen danar a calidade do son. Paira iso partiron de dous temas. Por unha banda, os sinais numéricos abarcan todos os sons recolleitos polos micrófonos do estudo e, por outro, o oído humano non pode recibir todo tipo de sons. O oído humano limítase ás frecuencias comprendidas entre 20 e 20.000 Hz e aínda que recibe dous sons consecutivos cun intervalo de centésimas de segundo, sente como un só son. Cando recibe á vez dous sons, uno de alta intensidade e outro de baixa intensidade, tan só distingue ao son, xa que o outro quedou disfrazado. Noutras palabras, os investigadores do CCETT saben que a pesar de eliminar moitos tipos de sinais, o oínte pode recibir un son da mesma calidade.
Por tanto, o traballo máis difícil que teñen agora os enxeñeiros é a realización dun “compresor” electrónico que elimine os datos innecesarios (e só estes). Con todo, nas súas investigacións obtiveron resultados sorprendentes: o 85% da información codificada é inútil! Por iso, o compresor bautizado como “Musicam” reduce o conxunto de sinais de audio de 768 kbit/s a 128 kbit/s, mantendo sempre a calidade do son fronte aos discos compactos.
Nunha reunión celebrada en Estocolmo reuníronse preto de sesenta profesionais de moi boa audición, que ao escoitarse a música gravada con Musicam, crearon en directo e apenas apreciaron diferenzas respecto do escoitado.
Tamén se pode dicir que mantendo a mesma calidade de son nos discos compactos, pódese arranxar gravando até seis veces menos sinais. É dicir, que o disco compacto cunha hora de gravación pode ter una duración de seis horas.
Sen interferencias
Na radiotransmisión numérica os parásitos son facilmente descartados, pero neste traballo existen as súas limitacións. Normalmente son as cidades as que presentan maiores dificultades, xa que ao reflectir as ondas de radio nos edificios prodúcense parásitos.
Do mesmo xeito que na óptica, en función da disposición e distancia entre edificios, prodúcense fenómenos de adición ou subtracción de ondas. Se a onda de emisión e a reflectida están en fase, a amplitude duplícase, pero si están en oposición a amplitude elimínase. Ademais destes dous casos extremos, por suposto, danse todos os casos intermedios. Por iso nas cidades hai zonas nas que non se pode ouvir a onda, xa sexa numérica ou non. Isto maniféstase claramente no coche.
Con todo, esta interferencia só se produce nunha frecuencia determinada en cada lugar dos edificios. Se houbese ondas de dúas frecuencias diferentes, non habería interferencias. Por iso queren que na radiodifusión numérica utilícense varias frecuencias en lugar dunha soa frecuencia. Separadas de forma que se eviten interferencias, existirían varias subcorrientes de onda. A información dunha frecuencia repetiríase na outra frecuencia, e si perdésese todo o un obteríase a información completa.
Outra vantaxe é que, a pesar de ter moitos repetidores, un emisor concreto sempre se pode tomar na mesma frecuencia. En radiodifusión numérica, o repetidor pode recibir e emitir sinais na mesma frecuencia. Por unha banda, a banda de frecuencias non se enche e por outro, a potencia das emisoras pode ser menor. Pero quizá a principal vantaxe, sobre todo paira os receptores de radio dos automóbiles, sexa que só se utilice una frecuencia paira todo o territorio que ocupa cada emisora de radio.
No futuro que?
En Francia este sistema está probado en Rennes e espérase que paira 1995 esténdase a toda Francia. Paira iso aínda teñen que miniaturizar os circuítos integrados de descodificación de programas nos receptores, de maneira que os aparellos sexan de tamaño similar ao que se fixo até agora.
Din que a radiodifusión numérica estará moi estendida dentro de dez anos. Inicialmente competirá co sistema FM e durante un tempo ambos permanecerán xuntos. Despois, como sucedeu co disco simple e compacto de música, prevalecerá o numérico. E é que ademais da función da radio na actualidade, tamén asumirá outras. O receptor de audio converterase en terminal de computador e a letra da canción que está a escoitar poderase ler en pantalla. Tamén se poderá imprimir a letra.
Outras opcións son poder ver en pantalla fotos e mapas xunto coa noticia que se está emitindo por radio, traducir programas estranxeiros, etc.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
