Hlavní navigace

Rádia v době digitální? Využívejme dostupné technologie na maximum

Autor: Pure

V dnešním světě digitálních multimédií nám zůstává jeden velký analogový ostrov – pozemské rozhlasové vysílání VKV-FM. Jaké jsou důvody, proč tento ostrov opustit? Opravdu potřebujeme v době internetu rozhlasové vysílače?

Doba čtení: 9 minut

Sdílet

Přes dvacet let téměř každý z nás využívá mobilní telefon, jehož fungování je založeno na principech digitální radiové komunikace. Přes deset let téměř každý z nás sleduje televizní vysílání šířené prostřednictvím digitálního systému. Za rok budeme mít touto dobou za sebou z větší části i přechod na DVB-T2. Původní analogové alternativy systémů se v těchto případech vytratily z běžného použití.

Oproti tomu pozemské rozhlasové vysílání zůstává stále doménou analogového systému VKV-FM, přestože digitální systémy i v našich podmínkách už 20 let klepou na dveře a dožadují se pozornosti. V omezeném rozsahu u nás řadu let vysílá několik rozhlasových multiplexů v systému DAB/DAB+ a základní hybnou silou digitalizace se stal veřejnoprávní Český rozhlas.

Na zásadní tah v podobě budování systematického pokrytí celého území připraveného i pro privátní stanice však stále čekáme. A to nikoliv z důvodu technických omezení, ale vinou stavu legislativy v uplynulých letech i vlažného postoje části soukromých vysílatelů.

V současnosti je potřeba hodnotit význam digitálního rozhlasového vysílání z trochu jiného pohledu než před dvaceti lety. Na mobilním telefonu je možné téměř odkudkoliv poslouchat živé vysílání rozhlasových stanic z celého světa prostřednictvím internetového streamu, číst plné verze zpravodajských serverů i nahlížet do programových průvodců stanic, včetně odkazů na archivní záznamy. Argumenty o zvuku blížícím se kvalitě CD, doprovodných informacích a obrázkových slide-show k jednoznačnému přesvědčení o potřebě přejít na digitální rozhlasové vysílání dnes nepostačí.

Následují text přináší zhodnocení přetrvávajícího významu pozemského digitálního rozhlasového vysílání i jeho zasazení do současného multimediálního světa.

Nejčastěji se setkávám se dvěma k digitálnímu rozhlasu kritickými názory. První říká, že digitální rozhlasové vysílání nepotřebujeme, protože je analogové VKV-FM dostačující. A druhý, že digitální rozhlasové vysílání nepotřebujeme, protože distribuci signálu rozhlasových stanic vyřeší všudypřítomný internet.

Přenosné rádio s obrázkovou slide show a textovými informacemi
Autor: Karel Mikuláštík

Přenosné rádio s obrázkovou slide show a textovými informacemi

Plusy analogového vysílání

Analogový systém pro pozemské stereofonní rozhlasové vysílání v pásmu velmi krátkých vln, nazývaný zjednodušeně VKV-FM, nabízí při dobrých radiových podmínkách velmi kvalitní přenos zvuku limitovaný pouze kvalitou dnes určitě digitální linky ze studia na vysílač. Žádná další přidaná hodnota v podobě HD, Ultra HD ani 3D se v případě stereofonního přenosu zvuku ve srovnání s přenosem obrazu nekoná, snad jen s výjimkou šíření vícekanálového zvuku pro speciální aplikace související například s filmovými projekcemi.

Moderní „analogové“ VKV-FM rozhlasové přijímače navíc dokáží, paradoxně díky digitálnímu zpracování vstupního radiového signálu, do určité míry potlačit subjektivní důsledky slabšího signálu a rušení známé ze starších přijímačů s čistě analogovým zpracováním radiového signálu.

VKV-FM vysílání doplněné standardně o RDS (Radio Data System) přenáší mimo jiné název stanice, textové informace i data umožňující přelaďování autorádií v rámci jednoho programu, popřípadě přepnutí na aktuálně probíhající dopravní zpravodajství z jiné stanice nebo jiného zdroje audiosignálu. Na jednodušším přijímači vybaveném pouze textovým displejem tak nemusí běžný posluchač na první pohled ani poslech rozlišit, zda přijímá analogové, či digitální vysílání.

Negativa analogového vysílání

V analogovém systému se okamžité hodnoty zvukového signálu (v podstatě nekonečně mnoho stavů) bezprostředně promítají do spektra vysílaného radiového signálu a na přijímací straně zase naopak. Analogový systém je limitovaný především šumem, dále pak rušením a zkreslením přenášeného signálu vlivem vícecestného šíření.

Zvukové podání vysílaného audiosignálu se upravuje modulačními procesory tak, aby byly maximálně využity možnosti přiděleného vysokofrekvenčního spektra v rámci povolených mezí. Většinou kvůli tomu dochází k významné kompresi dynamiky i ovlivnění spektrálního průběhu původního audiosignálu.

Moderní VKV-FM přijímače používají SDR (Software Defined Radio) zpracování radiového signálu, jehož zadáním je snížit nepříznivé efekty analogového systému na minimum. Vstupní vysokofrekvenční signál je v přijímači záhy navzorkován a dále je zpracováván digitálně. Přijímače tohoto ražení se ve velké míře více než deset let instalují do automobilů, máme je v mobilních telefonech i v digitálně laděných přenosných přijímačích.

Rozhlasové přijímače s SDR zpracováním při horším signálu nešumí ani příliš neprskají a podobně. Eliminace zmíněných nepříznivých jevů však samozřejmě není zadarmo. Moderní analogové přijímače poměrně brzy při snižování úrovně přijímaného signálu postupně zmenšují separaci levého a pravého audiokanálu. Při ještě slabším přijímaném signálu pak u prakticky monofonního audiosignálu navíc dochází k zužování spektra užitečného zvukového signálu. Tyto fenomény doprovázejí vysoké procento území příjmu. Důsledkem je, že plnohodnotný stereofonní příjem provází například posluchače v automobilu, pokud zrovna nejezdí kolem vysílače, pouze zlomek cesty.

Digitální vysílání

V evropském prostoru jsou pro nahrazení stávajícího analogového vysílání VKV-FM standardizované a aliancí EBU (European Broadcasting Union) doporučené systémy DAB+ a DRM+ vycházející z podobných principů jako systémy pro digitální televizní vysílání.

Přidělené frekvenční spektrum vyplňuje několik set nosných kmitočtů modulovaných čtyř-, případně šestnáctistavovou modulací. Přijímač je schopen jednotlivé stavy rozlišit i při dost zašumělém (slabém) nebo zkresleném vysokofrekvenčním signálu. Protichybové zabezpečení přenášených dat pak dokáže opravit, nebo alespoň detekovat řadu chyb i v případě špatného určení konkrétního stavu modulace.

Kapesní DAB rádio Technisat
Autor: Karel Mikuláštík

Kapesní DAB rádio Technisat je v půdorysu menší než půlka kreditní karty

Díky tomu digitální systém vyžaduje pro stejné pokrytí o více než jeden řád nižší výkon vysílače v přepočtu na jednu rozhlasovou stanici. Systém s více nosnými kmitočty a ochranným intervalem pak také do značné míry řeší problémy vícecestného šíření elektromagnetických vln, resp. možnost využít pro vysílání na stejném kmitočtu více vysílačů. V oblasti pokrytí digitální systém vždy přináší stejný plnohodnotný stereofonní audiosignál, stejně (ne)kvalitní, jako byl na začátku vysílacího řetězce.

Na vyšší efektivitě digitálního přenosu oproti analogovému se samozřejmě podílí také zdrojové kódování audiosignálu. Kodeky HE-AAC (High-Efficiency Advanced Audio Coding) použité v systémech pro digitální rozhlasové vysílání nabízejí solidní subjektivně vnímanou kvalitu zvuku v širokém rozsahu datových toků (cca 40–128 kb/s).

U datových toků na horní hranici uvedeného rozmezí se dá hovořit o kvalitě srovnatelné se zvukem přehrávaným z CD nosiče. U nízkých datových toků si však řada náročnějších posluchačů stěžuje na horší zvukový zážitek ve srovnání s VKV-FM.

Na kvalitu výstupního zvukového signálu má vyjma datového toku také vliv řetězec zpracování zdrojového audiosignálu (kodéru) a nastavení řady jeho parametrů. Dá se říci, že se jedná o určitý druh alchymie, jejímž cílem je připravit zvuk takový, který většina posluchačů přijme a jenž ocení i „fajnšmekři“.

Použití nižších datových toků je bohužel u systému umožňujícího přenášet najednou větší počet rozhlasových stanic velmi svůdné. Ušetřený datový tok je možné – vyjma přidání dalších stanic – investovat do vyššího zabezpečení radiového přenosu.

Softwarový přijímač, kde je vidět i konstelační diagram čtyřstavové modulace
Autor: Karel Mikuláštík

Softwarový přijímač, kde je vidět i konstelační diagram čtyřstavové modulace

Digitální rozhlas versus internet

Pozemské rozhlasové vysílání, v odborné terminologii označované jako „broadcast“, umožňuje v oblasti pokrytí signálem příjem prakticky neomezenému počtu posluchačů. Internetový přenos rozhlasového vysílání oproti tomu stále převážně funguje v režimu „simulcast“ – ke každému posluchači proudí separátní datový tok přes řadu síťových prvků. Každý další posluchač zvyšuje náklady za internetové šíření.

Služby streamovacích serverů u nás v České republice využívají v současné době v jeden konkrétní okamžik až desetitisíce posluchačů v celkovém pohledu, u jednotlivých stanic se může jednat o stovky až tisíce posluchačů. Pokud bychom chtěli všechny posluchače obsloužit výhradně pomocí internetového vysílání, zmíněné počty by vyrostly přibližně stonásobně.

Dnešní představa o tom, že na internetu je vše vlastně „zadarmo“, by pravděpodobně vzala za své. Náklady na mnohonásobné rozšíření serverové kapacity, zvýšené nároky na internetovou infrastrukturu i řešení „úzkých hrdel“, by zajisté chtěl někdo zaplatit.

Pozemské vysílání pro stávající broadcastery představuje jakousi výstavní skříň, kde se o přízeň posluchačů utkávají s omezenou množinou regionálních a celoplošných stanic, často cílených na rozličné preference posluchače. V bezbřehém světě tisíců internetových stanic různých žánrů hraje do karet tuzemským stanicím jazyková bariéra a právě známost stanic nabytá pomocí rozhlasového éteru.

Internetové vysílání není příliš spolehlivé v případě řešení krizových událostí. Zkušenosti hovoří o přetížení serverů i internetových spojů, případně i o dlouhodobějších výpadcích připojení. Internetový přenos vysílání rozhlasových stanic je naopak vynikající pro poslech specializovaných programů, které není hlavně z finančních důvodů reálné umístit do pozemského vysílání.

Poslech se může uskutečňovat díky mobilním sítím čtvrté generace téměř kdekoliv, byť výdrž baterie znatelně klesne. Ve vnitřních prostorách, kde není ani pokrytí mobilních sítí, pomohou sítě Wi-Fi. Od uživatelů skrytých za obrazovky, klávesnice, myši a sluchátka svých počítačů připojených nejlépe na pevné internetové sítě by bylo bláhové požadovat, aby poslouchali rozhlasové vysílání jinak než prostřednictvím svých PC.

Analogové versus digitální vysílání

Moderní vysílače i přijímače pro VKV-FM dnes provádějí drtivou část zpracování signálu digitálně. Analogový signál se tak v řetězci vysílač–přijímač vyskytuje prakticky jen od bloku výkonového zesílení na vysílací straně po vstupní díl přijímače. Do rozhlasového éteru „pumpujeme“ nasimulovaný analogový signál určený pro moderní i letité VKV-FM přijímače v obavě, že si posluchač nebude ochoten koupit nový přijímač pro digitální vysílání, který se ale od toho moderního „analogového“ ve své podstatě příliš neliší.

Z výše uvedeného je patrné, že s dostupnými digitálními prostředky použitými pro analogové účely maříme klidně i 90 % vysílané energie, což bychom v případě přechodu stávajícího rozsahu vysílání do digitální formy nemuseli.

Ukázka vysokofrekvečního signálu o šířce 2 MHz s náhledem do pásma VKV-FM - cca 7 programů z blízkých i vzdálenějších vysílačů.
Autor: Karel Mikuláštík

Ukázka vysokofrekvečního signálu o šířce 2 MHz s náhledem do pásma VKV-FM – cca 7 programů z blízkých i vzdálenějších vysílačů.

Často se skloňuje všemi pády, že jsou přijímače pro digitální rozhlasové vysílání drahé.

Jak toto tvrzení obstojí ve srovnání s tím, že velká část domácností bude muset v nadcházejícím roce bez mrknutí oka doplnit své televizory o nový DVB-T2 set-top box, nebo rovnou koupit televizi novou? Nebo s tím, že velká část populace od žáků prvního stupně základní školy po mladší důchodce propadla mámení několikanásobně dražších chytrých telefonů, které každému rozhodně nebudou stačit/sloužit déle než maximálně pět let?

Ukázka vysokofrekvečního signálu o šířce 2 MHz s DAB+ multiplexem nesoucím 15 rozhlasových stanic
Autor: Karel Mikuláštík

Ukázka vysokofrekvečního signálu o šířce 2 MHz s DAB+ multiplexem nesoucím 15 rozhlasových stanic

Nové přijímače pro digitální rozhlas většinou disponují dobrou citlivostí na radiový signál, snadným (automatickým) naladěním stanic a dobrým zvukem reproduktoru. U moderních audiosystémů pracujících s dalšími digitálními zdroji audiosignálu je synergie s přijímačem digitálního rozhlasu poskytujícím signál ve stejném nebo podobném formátu jako ostatní zdroje zřejmá.

Troufám si zde vyslovit myšlenku, že dobře promyšlená digitalizační kampaň může dokonce vést k renesanci poslechu rozhlasu.

Řada rozhlasových stanic, které se dlouhá léta prostřednictvím postupně koordinovaných vysílačů VKV-FM malých výkonů lopotně propracovávají k většímu pokrytí, se díky digitalizaci rozhlasového vysílání dostane k plnohodnotnému celoplošnému pokrytí.

Díky současné dobré pozici internetového šíření rozhlasového vysílání nemusí být systémy pro pozemské digitální rozhlasové vysílání dimenzovány na pokrytí významněji stíněných vnitřních prostor budov, kde je možné si snadno vypomoci například Wi-Fi. Náklady na digitální pokrývání tak mohou být dále nižší než v případě analogového vysílání.

CIF-tip-temata1

Pozemní digitální rozhlasové vysílání má své místo v multimediálním světě. Můžeme ho chápat jako základní rozhlasovou platformu, kterou smysluplně doplňují další systémy pro přístup k vysílání rozhlasových stanic – internetové připojení, satelitní vysílání, kabelová TV, IPTV… Většina moderních komponent vysílacího řetězce analogového VKV-FM už pracuje na základě principů digitální techniky. Přechod na digitální vysílání je tedy logickým krokem k úspornější a pestřejší budoucnosti.

Pro zdárný průběh rozhlasové digitalizace je důležité, aby se systémové úspory a zisky rozprostřely mezi hráče na vysílací straně rozhlasového hřiště. Je také potřeba, aby posluchači přijali nový stav pozitivně na základě dostatečné zvukové kvality, minimálně srovnatelné s ostatními dostupnými zdroji, i díky rozšíření programové nabídky o stanice, které v daném regionu nemusely být dosud k dispozici.