HD-радио

Логотип HD-радио.

HD-радио ( HDR ) является товарным знаком технологии внутриполосного внутриканального (IBOC) цифрового радиовещания . HD-радио обычно одновременно транслирует существующую аналоговую радиостанцию ​​в цифровом формате с меньшим шумом и с дополнительной текстовой информацией. HD Radio используется в основном AM и FM радиостанциями в США, Виргинских островах США, Канаде, Мексике и на Филиппинах. с несколькими реализациями за пределами Северной Америки.

Термин «на канале» является неправильным, поскольку система фактически вещает на обычно неиспользуемых каналах, прилегающих к существующей радиостанции . Это оставляет исходный аналоговый сигнал нетронутым, позволяя включенным приемникам переключаться между цифровым и аналоговым сигналом по мере необходимости. В большинстве реализаций FM доступна пропускная способность от 96 до 128 кбит/с. Для высококачественного звука требуется всего 48 кбит/с, поэтому имеется достаточно возможностей для дополнительных каналов, которые HD Radio называет «многоадресной передачей».

HD Radio имеет лицензию, поэтому одновременная трансляция основного канала осуществляется без лицензионных отчислений. Компания зарабатывает на комиссиях за дополнительные многоадресные каналы. Станции могут выбирать качество этих дополнительных каналов; музыкальные станции обычно добавляют один или два канала высокой четкости, в то время как другие используют более низкую скорость передачи данных для голосовых новостей и спортивных состязаний. Раньше этим службам требовались собственные передатчики, часто работающие в диапазоне AM с низкой точностью. При использовании HD одно распределение FM может передавать все эти каналы, и даже его настройки более низкого качества обычно звучат лучше, чем AM.

Хотя он обычно используется в сочетании с существующим каналом, он также имеет лицензию на полностью цифровую передачу. Четыре AM- станции используют полностью цифровой формат: одна находится под экспериментальным разрешением, остальные три — в соответствии с новыми правилами, принятыми FCC в октябре 2020 года. Америка; в Европе станции расположены более плотно.

История

Компания iBiquity разработала HD Radio, и в 2002 году эта система была выбрана Федеральной комиссией по связи США (FCC) в качестве метода цифрового аудиовещания в США. Официально он известен как NRSC‑5, а последняя версия — NRSC‑5‑E.

iBiquity была приобретена DTS в сентябре 2015 года, в результате чего технология HD Radio попала под тот же флаг, что и DTS одноименные театральные системы объемного звучания . Технология и товарные знаки HD Radio впоследствии были приобретены Xperi Holding Corporation в 2016 году.

HD Radio — это один из нескольких стандартов цифрового радио, которые обычно несовместимы друг с другом:

• FMeXtra был конкурирующим стандартом в США, но с 2010-х годов он находился в застое.
• Совместимый AM Digital (CAM‑D) для AM-станций .
• Цифровое аудиовещание (DAB), также известное как Eureka 147, является наиболее распространенным стандартом в Европе.
• Digital Radio Mondiale ( конфигурации DRM‑30 и DRM+ ) предназначалось в основном для коротковолнового радио.

К маю 2018 года iBiquity Digital Co. заявила, что ее технология HD Radio используется более чем 3500 отдельными службами, в основном в США. работает более 2200 служб Для сравнения: в системе DAB .

400 кГц требуется канал шириной Для аналогово-цифровой гибридной передачи HD FM , что делает его внедрение проблематичным за пределами Северной Америки. В Соединенных Штатах FM-каналы расположены на расстоянии 200 кГц друг от друга, а не на 100 кГц в других странах. Кроме того, давняя практика лицензирования FCC , возникшая еще в те времена, когда приемники имели плохую избирательность соседних каналов, назначает станциям в географически перекрывающихся или соседних зонах покрытия каналы, разделенные (по крайней мере) 400 кГц . Таким образом, большинство станций могут передавать тщательно спроектированные цифровые сигналы по соседним каналам, не создавая помех другим местным станциям и обычно без помех в совмещенном канале с удаленными станциями на этих каналах. За пределами США более тяжелая спектральная нагрузка диапазона FM-вещания делает системы IBoC, такие как HD Radio, менее практичными.

FCC не заявила о намерении прекратить аналоговое радиовещание, как это было с аналоговым телевидением . поскольку это не приведет к восстановлению каких-либо прав на радиоспектр , которые могут быть проданы. Таким образом, не существует срока, к которому потребители должны купить HD-ресивер.

Техника

Цифровая информация передается с использованием OFDM с форматом сжатия звука , называемым HDC ( кодирование высокой четкости ). HDC — это собственный кодек , но несовместимый с ним MPEG-4 , основанный на стандарте HE-AAC . Он использует дискретного косинусного преобразования (MDCT) модифицированный алгоритм сжатия аудиоданных .

Станции, оборудованные HD, платят единовременный лицензионный сбор за преобразование своего основного аудиоканала в iBiquity , а также 3% от дополнительных чистых доходов за любые дополнительные цифровые подканалы. технологию HD Radio от Стоимость преобразования радиостанции может составлять от 100 000 до 200 000 долларов. Производители приемников, включающие HD Radio, платят лицензионные отчисления, что является основной причиной того, что его не удалось полностью принять в качестве стандартной функции.

Если приемник HD теряет основной цифровой сигнал (HD‑1), он возвращается к аналоговому сигналу, тем самым обеспечивая бесперебойную работу между новым и старым методами передачи. Дополнительные потоки HD-2 и HD-3 не имеют аналоговой одновременной передачи; следовательно, их звук будет пропадать или «пропускаться» при ухудшении цифрового приема (аналогично пропаданию цифрового телевидения). Альтернативно, сигнал HD может вернуться к более надежному потоку со скоростью 20 кбит/с , хотя качество звука тогда снижается до обычного уровня AM. передача данных Также возможна с метаданными , содержащими названия песен или информацию об исполнителе.

iBiquity Digital утверждает, что система приближается к качеству звука компакт-диска и обеспечивает снижение как помех, так и статических помех. Однако скорость передачи данных в HD Radio существенно ниже, чем на компакт-диске, а цифровые сигналы иногда создают помехи соседним аналоговым станциям диапазона AM . (см. § AM ниже ).

ЯВЛЯЮСЬ

Пример информации, отображаемой при блокировке станции AM HD.

Гибридный режим AM («MA1») использует 30 кГц полосу пропускания (± 15 кГц ) и перекрывает соседние каналы по обе стороны от назначенного станции канала. Некоторые ночные слушатели выразили обеспокоенность, что такая конструкция вредит приему соседних каналов. по этому поводу была подана одна официальная жалоба: владелец WYSL Боб Сэвидж против WBZ в Бостоне.

Пропускная способность канала 30 кГц в диапазоне AM ограничена. Используя репликацию спектрального диапазона, кодек HDC+SBR способен имитировать воспроизведение звуков частотой до 15 000 Гц, обеспечивая тем самым умеренное качество в по полосе пропускания ограниченном диапазоне AM . Гибридный режим HD Radio AM со скоростью примерно 40–60 кбит/с предлагает два варианта, которые могут передавать данные , при этом большинство цифровых станций AM по умолчанию переходят на более надежный режим 40 кбит/с , который обеспечивает избыточность (одни и те же данные передаются дважды).

Цифровой радиосигнал, принимаемый обычным AM-приемником, настроенным на соседний канал, звучит как белый шум – звук «шипение» , или большой водопад, или сильный, устойчивый ветер в густом пологе леса , или что-то подобное.

Полностью цифровой AM

Полностью цифровой AM («MA3») допускает два режима: «Расширенный» и «Только для ядра».

• В расширенном режиме передаются первичные, вторичные и третичные несущие, обеспечивая максимальную пропускную способность 40,2 кбит/с при использовании полосы пропускания 20 кГц станции 0,5 мВ/м на выходе из контура . Внутри этого контура ресивер может декодировать стереозвук вместе с графикой (логотип станции и обложка альбома «Artist Experience») и текстовой информацией (позывной станции, название, альбом и исполнитель).

станции 0,5 мВ/м За пределами контура обычно могут приниматься только основные несущие, что ограничивает максимальную пропускную способность до 20,2 кбит/с , при этом требуется всего 10 кГц . полоса пропускания

• В режиме «только ядро» станция передает только основные несущие.

Когда приемник может декодировать только основные несущие в любом режиме, звук будет монофоническим и может отображаться только текстовая информация. Более узкая полоса пропускания, необходимая в любом полностью цифровом режиме по сравнению с гибридным режимом, снижает возможные помехи станциям, вещающим на соседних каналах, и обратно. Однако в полностью цифровом AM отсутствует аналоговый сигнал для возврата, когда сигнал слишком слаб для того, чтобы приемник мог декодировать основную цифровую несущую.

Четыре станции работали как полностью цифровые/только цифровые вещатели:

• С июля 2018 года WWFD получил специальные временные полномочия от Федеральной комиссии по связи на полностью цифровое вещание.
• WMGG (с января 2021 г.), WFAS (с мая 2021 г.) и WSRO (с декабря 2021 г.) ведут полностью цифровое вещание в соответствии с новыми правилами, принятыми FCC 27 октября 2020 г., которые позволяют любой AM-станции добровольно выбрать переход на полностью цифровое вещание. . Однако впоследствии WMGG отказалась от MA3, а WSRO покинула эфир.

WWFD экспериментировал с использованием цифрового подканала , работая на втором канале (HD2) с низкой скоростью передачи данных, одновременно снижая скорость передачи данных основного канала (HD1). В октябре 2020 года Федеральная комиссия по связи пришла к выводу по результатам экспериментов WWFD :

« [Экспериментальные] записи не подтверждают, что аудиопоток на подканале [ AM ] HD-2 в настоящее время технически осуществим».

FCC требует, чтобы станции, желающие мультиплексировать свои цифровые сигналы AM , запросили и получили разрешение на это; в начале 2020 года он отклонил запрос на мультиплексирование от WTLC .

ФМ

Продолжительность: 1 минута и 8 секунд. 1:08

HD Radio DX во время открытия группы

HD-радиопередатчик

Спектр FM-радиостанции без HD Radio

Спектр FM-радиостанции с HD-радио

HD Radio системы экстренного оповещения Тест с использованием KDKA-FM HD‑1

Гибридный цифровой/аналоговый режим FM с предлагает четыре варианта, которые могут передавать примерно 100, 112, 125 или 150 кбит/ с данных, несущих сжатый цифровой звук ( потерями ), в зависимости от бюджета мощности менеджера станции и желаемого диапазона сигнала. HD FM также обеспечивает несколько чисто цифровых режимов со скоростью до 300 кбит/с и дополнительные функции, такие как объемный звук. Как и AM , чисто цифровой FM обеспечивает «резервное» состояние, при котором он возвращается к более надежному сигналу со скоростью 25 кбит/с .

FM-станции могут разделить свой поток данных на подканалы (например, 88.1 HD‑1, HD‑2, HD‑3) с различным качеством звука. Множество услуг аналогичны цифровым подканалам , присутствующим в ATSC, совместимом с цифровом телевидении, с использованием мультиплексного вещания. Например, некоторые из 40 ведущих радиостанций добавили горячий AC и классический рок в свои цифровые подканалы , чтобы предоставить слушателям больше разнообразия. Станции в конечном итоге могут стать полностью цифровыми, что позволит использовать до трех каналов полной мощности и четырех каналов малой мощности (всего семь). В качестве альтернативы они могли бы транслировать один канал со скоростью 300 кбит/с .

Правила FCC требуют, чтобы один канал одновременно передавал аналоговый сигнал, чтобы, когда основной цифровой поток не может быть декодирован, приемник мог вернуться к аналоговому сигналу. Это требует синхронизации этих двух каналов со значительной задержкой, добавляемой к аналоговой службе. В некоторых случаях, особенно во время тропосферных волноводов, HD-приемник захватывает цифровой поток удаленной станции, даже если на той же частоте есть гораздо более сильная местная аналоговая станция . Без автоматической идентификации станции по аналоговому сигналу приемник не сможет распознать отсутствие корреляции между ними. Слушатель может отключить прием HD (чтобы слушать местную станцию ​​или избежать случайного переключения между двумя станциями) или слушать удаленные станции и попытаться получить идентификатор станции .

Хотя сигналы могут быть синхронизированы на передатчике и достигать приемного оборудования одновременно, то, что слушатель слышит через устройство HD и аналоговое радио, воспроизводимое вместе, может быть явно несинхронизировано. Это связано с тем, что все аналоговые приемники обрабатывают аналоговые сигналы быстрее, чем цифровые радиоприемники обрабатывают цифровые сигналы. Цифровая обработка аналоговых сигналов в HD Radio также задерживает их. Результирующий безошибочный эффект «реверберации» или эха при воспроизведении цифровых и аналоговых радиоприемников в одной комнате или доме, настроенных на одну и ту же станцию, может раздражать. Это более заметно при простой передаче голоса, чем при сложном музыкальном программном содержании.

Станции могут передавать HD через существующие антенны с использованием диплексера , как на AM , или FCC разрешает им использовать отдельную антенну в том же общем месте или на объекте, лицензированном в качестве аналогового вспомогательного устройства , при условии, что он находится на определенном расстоянии. и высота относительно основного аналогового сигнала. Ограничение гарантирует, что две передачи имеют почти один и тот же диапазон вещания и что они поддерживают правильное соотношение мощности сигнала друг к другу, чтобы не вызывать деструктивных помех в любом заданном месте, где они могут быть приняты.

Опыт художника

HD Radio поддерживает услугу «Artist Experience». при котором на приемнике может отображаться передача обложек альбомов, логотипов и другой графики. Обложки альбомов и логотипы отображаются по усмотрению станции и требуют дополнительного оборудования. Производитель HD-радио должен пройти сертификацию iBiquity , которая включает в себя правильное отображение изображения.

Оповещения EAS

С 2016 года новые HD-радио поддерживают оповещения Bluetooth и системы экстренного оповещения (EAS). в котором передача трафика, оповещения о погоде, AMBER и оповещения безопасности могут отображаться на радио. Как и в случае с «Artist Experience», экстренные оповещения отображаются по усмотрению станции и требуют дополнительного оборудования.

Спектр радиостанции HD, отображаемый USB-устройством RTL-SDR. Обычная полоса пропускания обычной FM-станции видна как ширина маркера на верхнем изображении.

Пропускная способность и мощность

FM- шириной до 280 килогерц стереостанциям обычно требуется спектр . Полоса пропускания FM-сигнала определяется путем удвоения суммы пикового отклонения (обычно 75 кГц ) и самой высокой частоты модуляции основной полосы частот (около 60 кГц при RBDS использовании ). Только 15 кГц полосы пропускания основной полосы используется аналоговым монофоническим звуком (основная полоса), а оставшаяся часть используется для стерео , RBDS , пейджинга , службы чтения радио , сдачи в аренду другим клиентам или в качестве канала передатчика/студии для внутренней телеметрии .

В (обычном) гибридном режиме станция имеет ±130 кГц аналоговую полосу пропускания . Основные основные цифровые боковые полосы простираются на ±70 кГц по обе стороны от аналогового сигнала, таким образом занимая полный 400 кГц спектр . В расширенном гибридном режиме аналоговый сигнал ограничен ±100 кГц . Расширенные основные боковые полосы добавляются к основным основным боковым полосам с использованием дополнительных ±30 кГц спектра, созданных за счет ограничения аналогового сигнала. Расширенный гибрид обеспечивает дополнительную пропускную способность примерно до 50 кбит/с. Любые существующие службы поднесущих (обычно на частотах 92 кГц и 67 кГц ), которые необходимо отключить для использования расширенного гибрида, можно восстановить за счет использования цифровых подканалов . Однако это требует замены всего сопутствующего оборудования как у вещателей, так и у всех ресиверов, использующих услуги, переведенные на HD-подканалы.

Отношение мощности аналогового сигнала к цифровому сигналу изначально было стандартизировано как 100:1 (-20 дБн), т.е. мощность цифрового сигнала составляет 1% от мощности аналоговой несущей. Эта низкая мощность, а также равномерный, шумоподобный характер цифровой модуляции снижают вероятность возникновения помех в совмещенном канале с удаленными аналоговыми станциями. В отличие от поднесущих, где снижается общая основной полосы модуляция не снижается аналоговой несущей , мощность . Национальная ассоциация вещателей (NAB) запросила увеличение на 10 дБ (10×). в цифровом сигнале от FCC. Это соответствует увеличению мощности аналоговой несущей на 10%, но не уменьшению аналогового сигнала. Было показано, что это уменьшает аналоговое покрытие из-за помех, но приводит к значительному улучшению цифрового покрытия. Были также протестированы другие уровни, включая увеличение на 6 дБ или четырехкратное увеличение до 4% (-14 дБн или 25:1). Национальное общественное радио выступило против любого увеличения, поскольку оно может привести к увеличению помех для входящих в его состав станций, особенно для их переводчиков , которые являются второстепенными и, следовательно, остаются незащищенными от таких помех. Другие вещательные компании также выступают против (или безразличны), поскольку увеличение мощности потребует для многих дорогостоящих изменений в оборудовании, а и без того дорогая система пока не принесла им никакой пользы.

По-прежнему существуют некоторые опасения, что HD FM увеличит помехи между различными станциями, хотя HD Radio с уровнем мощности 10% соответствует спектральной маске FCC. Североамериканские FM-каналы расположены на расстоянии 200 кГц друг от друга. Станция HD-вещания обычно не будет создавать помех какой-либо аналоговой станции в пределах своего 1 мВ/м контура обслуживания – предела, выше которого FCC защищает большинство станций. Однако сигнал IBOC находится в пределах аналогового сигнала непосредственно соседней станции(й). При предлагаемом увеличении мощности на 10 дБ существует вероятность ухудшения вторых аналоговых сигналов в пределах 1 мВ/м контура .

29 января 2010 года Федеральная комиссия по связи США утвердила отчет и приказ о добровольном увеличении максимальной цифровой эффективной излучаемой мощности (ERP) до 4% от аналоговой ERP (-14 дБс ) , по сравнению с предыдущим максимумом в 1% (-20 дБн). ). Отдельные станции могут подать заявку на скидку до 10% (-10 дБн), если они докажут, что это не создаст вредных помех какой-либо другой станции. Если как минимум шесть подтвержденных жалоб на продолжающиеся радиочастотные помехи другой станции другой станции поступают из мест в пределах лицензированного географического региона обслуживания , создающая помехи станция будет обязана снизить уровень помех до следующего уровня на 4%, 2% (-17 дБ), или 1%, пока FCC окончательно не определит, что помехи были удовлетворительно уменьшены. и связанные с этим расходы несет станция, причинившая помехи Бремя доказывания , а не станция, вызвавшая проблему. Для устаревших FM-станций, которым разрешено превышать предел для своего класса вещания , эти цифры относятся к этому нижнему пределу, а не к их фактической мощности.

Сравнение с другими стандартами цифрового радио

HD против DAB

В некоторых странах реализовано цифровое аудиовещание Eureka-147 (DAB) или более новая версия DAB+ . DAB передает один мультиплекс шириной примерно 1,5 мегагерца (≈1 мегабит в секунду ). Затем этот мультиплекс разделяется на несколько цифровых потоков по 9–12 программ (или станций). Напротив, для HD FM требуется полоса пропускания 400 кГц – совместимая с разносом каналов 200 кГц, традиционно используемым в США – с пропускной способностью 300 кбит/с только в цифровом режиме.

первого поколения В DAB используется аудиокодек MPEG-1 Audio Layer II (MP2), который имеет менее эффективное сжатие, чем более новые кодеки. Типичный битрейт для стереопрограмм DAB составляет 128 килобит в секунду | кбит/с или меньше, и в результате большинство радиостанций, работающих в DAB, имеют худшее качество звука, чем FM в аналогичных условиях. Многие станции DAB также вещают в моно. Напротив, DAB+ использует более новый кодек AAC+ , а HD FM использует кодек, основанный на стандарте MPEG-4 HE - AAC .

До появления DAB+ неэффективное сжатие DAB в некоторых случаях приводило к «понижению» станций со стереофонического режима на монофонический , чтобы включить больше каналов в ограниченную полосу пропускания 1 Мбит/с .

Цифровое радио, такое как DAB, DAB+ и HD FM, часто имеет меньший охват рынков по сравнению с аналоговым FM, радио более дорогое, а прием внутри транспортных средств и зданий может быть плохим, в зависимости от используемых частот. HD Radio имеет большинство этих же недостатков ( см. критические замечания ниже ). С другой стороны, цифровое радио позволяет использовать больше станций и снижает восприимчивость к помехам в сигнале. Однако в Соединенных Штатах, за исключением HD Radio, технологии цифрового вещания, такие как DAB+, не одобрены для использования ни в диапазоне ОВЧ II ( FM ), ни в диапазоне средних волн .

DAB хорошо подходит для национальных сетей вещания, которые предоставляют несколько станций, как это обычно бывает в Европе, тогда как HD больше подходит для отдельных станций.

HD против DRM

Digital Radio Mondiale (DRM 30) — это система, предназначенная в первую очередь для коротковолнового и средневолнового вещания с уже имеющимися в продаже совместимыми радиостанциями. DRM 30 похож на HD AM тем, что каждая станция транслируется по каналам, разнесенным на 10 кГц (или 9 кГц в некоторых регионах) на частотах до 30 МГц . Эти два стандарта также используют одну и ту же базовую схему модуляции (COFDM), а HD AM использует собственный кодек. DRM 30 работает с xHE-AAC , исторически с любым из ряда кодеков, включая AAC, Opus и HVXC . Синхронизация приемника и кодирование данных в HD AM и DRM 30 сильно различаются. По состоянию на 2015 год доступно несколько наборов радиочипсетов, которые могут декодировать AM, FM, DAB , DRM 30 и DRM+ , а также HD AM и HD FM.

Подобно HD AM, DRM позволяет либо гибридное цифро-аналоговое вещание, либо чисто цифровое вещание, DRM позволяет вещателям использовать несколько вариантов:

• Гибридный режим (цифровой/аналоговый) — полоса пропускания аналогового сигнала 10 кГц плюс цифровая полоса пропускания 5 кГц обеспечивает 5–16 кбит/с ; скорость передачи данных
• Полоса пропускания только для цифровой передачи 10 кГц, ограниченная ± 5 кГц от центра канала, обеспечивает скорость 12–35 кбит / с;
• Полоса пропускания только для цифровой передачи 20 кГц с использованием ± 10 кГц (включая половину соседних каналов) обеспечивает скорость 24–72 кбит / с.

На средних волнах фактическая скорость передачи данных DRM варьируется в зависимости от дневной и ночной передачи ( земная волна или небесная волна ) и количества бит, предназначенных для исправления ошибок (устойчивость сигнала).

Хотя DRM предлагает путь роста для вещательных компаний AM , к сожалению, он имеет многие из тех же недостатков, что и DAB и HD AM:

• Меньшее расстояние вещания в гибридном режиме по сравнению с аналоговым AM- сигналом.
• Плохой прием внутри транспортных средств и зданий
• Помехи соседним каналам при использовании режима 20 кГц , хотя в полностью цифровом режиме сигнал укладывается в назначенную маску канала .

DRM+ , другая система, основанная на тех же принципах HD Radio в диапазоне FM, но может быть реализована во всех диапазонах VHF ( 1 , 2 и 3 ), либо как гибридное аналого-цифровое, либо только цифровое вещание, но с полосой пропускания только для цифрового вещания 0,1 МГц, оно обеспечивает скорость передачи данных 186,3 кбит/с. (по сравнению с HD FM с частотой 0,4 МГц и скоростью 300 кбит/с.)

Digital Radio Mondiale представляет собой открытую систему стандартов , хотя и подлежит патентам и лицензированию . HD Radio основано на интеллектуальной собственности iBiquity Digital Co./Xperi Holding Co. Соединенные Штаты используют DRM для ВЧ / коротковолнового вещания.

Принятие и критика

Информированность и охват

Согласно опросу Bridge Ratings от 8 августа 2007 г., на вопрос: «Купили бы вы HD Radio в ближайшие два месяца?» Лишь 1,0% ответили «да» .

Некоторые инженеры вещания выразили обеспокоенность по поводу новой системы HD. Опрос, проведенный в сентябре 2008 года, показал, что небольшой процент участников спутал HD Radio со спутниковым радио .

Многие HD-радиоприемники первого поколения имели нечувствительные приемники, что вызывало проблемы с качеством звука. Уровень цифрового сигнала HD Radio на 10–20 дБ ниже мощности аналогового сигнала передатчика станции. Кроме того, комментаторы отметили, что аналоговая секция некоторых ресиверов уступала более старым моделям, работающим только по аналоговым сигналам.

Однако с 2012 года использование приемников с поддержкой HD значительно увеличилось в большинстве новых автомобилей, а некоторые радиосистемы послепродажного обслуживания как для транспортных средств, так и для домашнего использования содержат приемники HD Radio и специальные функции, такие как Full Artist Experience. iBiquity сообщает, что 78% всего прослушивания радио осуществляется на станциях, вещающих в формате HD. Растет число станций, переходящих на HD или добавляющих подканалы, совместимые с цифровым радио, например, в Сент-Клауде, Миннесота , где многие местные радиостанции обнаруживают, что все больше слушателей настраиваются на их сигналы HD, что, в свою очередь, способствует увеличению продаж. .

Различные стандарты формата и совместимости

Несмотря на то, что стандарты DAB и DRM являются открытыми стандартами и предшествуют HD Radio, ресиверы HD не могут использоваться для приема этих станций при продаже или перемещении за границу (за некоторыми исключениями; станции HD есть в Шри-Ланке , Таиланд , Тайвань , Япония , Румыния и некоторые другие страны).

Приемники DAB и DRM не могут принимать сигналы HD в США. Система HD, которая позволяет станциям AM и FM переходить на цифровой формат без изменения частот, представляет собой другой стандарт цифрового вещания. Отсутствие общего стандарта означает, что HD-ресиверы не могут принимать передачи DAB или DRM из других стран, и наоборот, и что производителям приходится разрабатывать отдельные продукты для разных стран, которые обычно не являются двухформатными.

В то время как семейство кодеков Advanced Audio Coding (AAC) является общедоступным стандартом, кодек HDC существует только в системе HD и является iBiquity коммерческой тайной .

Точно так же DAB или DRM являются открытыми спецификациями, тогда как спецификация HD iBiquity частично открыта, но в основном закрыта.

HD Radio не использует ATSC , стандарт цифрового телевидения в США , и поэтому не может восстановить прежнюю совместимость телевидения и FM-радио, которой пользовались вещательные компании 6-го телеканала. Во времена аналогового телевидения самая нижняя полоса диапазона FM-вещания (87,7–87,9 МГц ) перекрывалась с несущей FM-звука 6-го канала аналогового телевидения США; Поскольку NTSC в стандарте аналогового телевидения для модуляции аудионесущей использовался обычный аналоговый FM, звук телевизионных станций, вещающих на канале 6, можно было услышать на большинстве FM-приемников. На заре телевидения и радио несколько телевизионных станций использовали это совпадение и работали как радиостанции . Полноценные телевизионные станции были вынуждены прекратить аналоговое вещание в июне 2009 года, а маломощные станции прекратили аналоговое вещание к сентябрю 2015 года. Поскольку цифровое телевидение и все стандарты цифрового радио несовместимы, приемники HD не могут принимать сигналы цифрового телевидения. на частоте 87,75 МГц , что устраняет прежнюю совместимость с двумя средами телевизионных станций 6 канала.

Проблемы снижения качества

В рекламе HD Radio часто не разъясняется, что некоторые из его функций несовместимы с другими функциями. Например, система HD описывается как «качество компакт-диска»; однако система HD также позволяет мультиплексировать поток данных между двумя или более отдельными программами. Программа, использующая половину или меньше потока данных, не достигает более высокого качества звука, чем одна программа, допускающая полный поток данных. FCC заявила

«один бесплатный эфирный цифровой поток [должен быть] такого же или более высокого качества, чем существующий аналоговый сигнал станции».

Если FCC запретит аналоговое одновременное вещание, каждая станция будет иметь доступную полосу пропускания более 300 кбит/с , что обеспечит хорошее стереокачество или даже объемный звук вместе с несколькими подканалами и, в меньшей степени, больше свободы для маломощных персональных каналов. FM-передатчики для подключения современных смартфонов , компьютеров и других устройств к устаревшим аналоговым FM-приемникам.

Индустрия телерадиовещания добивается одобрения FCC на будущие модели приемников HD для условного доступа ; то есть сделать дополнительные подканалы доступными только по платной подписке . НДС заключила сделку с iBiquity на предоставление HD Radio зашифрованной системы доставки контента под названием «RadioGuard». NDS утверждает, что RadioGuard «предоставит дополнительные возможности получения дохода».

В основном все существующие FM-приемники, настроенные на канал, передающий сигнал HD, склонны к повышенному шуму аналогового сигнала, называемому «собственным шумом HD-радио», из-за аналоговой демодуляции цифрового сигнала (сигналов). В некоторых высококачественных FM-приемниках в системах качественного воспроизведения этот шум может быть слышен и раздражать. Большинству всех существующих FM-приемников потребуется модификация внутренних фильтров или добавление фильтра после обнаружения, чтобы предотвратить ухудшение качества аналогового сигнала на станциях, транслирующих HD Radio.

Пониженный аналоговый сигнал

Радиостанции имеют лицензию в США на вещание на определенном эффективном уровне излучаемой мощности . В 2008 году лаборатория NPR провела исследование прогнозируемой работы HD-радио, если уровни цифровой мощности были увеличены до 10% от максимальной мощности аналоговой несущей, что теперь разрешено FCC при определенных обстоятельствах, и обнаружила, что цифровой сигнал увеличит радиочастотные помехи на ФМ. Однако расширенное покрытие цифрового HD-сигнала в этом случае превзойдет аналоговое покрытие: на транспортных средствах будет охвачено на 17% больше населения, а в помещениях - на 17% меньше.

Высокие затраты

Затраты на установку системы, включая плату, варьируются от станции к станции в зависимости от размера станции и существующей инфраструктуры. Типичные затраты на начальном этапе составляют не менее нескольких десятков тысяч долларов. плюс годовая плата за канал (3% годового дохода станции). ), подлежащий выплате Xperi за HD‑2 и HD‑3 (HD‑1 не требует роялти). Крупные компании на более крупных медиарынках , таких как iHeartRadio или Cumulus Broadcasting , могут позволить себе внедрить эту технологию на своих станциях. Однако общественные радиостанции, как коммерческие, так и некоммерческие, во многих случаях не могут позволить себе ежегодную плату Xperi в размере 1000 долларов США , взимаемую со станций LPFM . В середине 2010 года было представлено новое поколение оборудования для радиовещания HD Radio, что значительно снизило начальные затраты. внедрения системы.

Приемники HD-радио стоят от 50 до нескольких сотен долларов США по сравнению с обычными FM-радиоприемниками, которые иногда можно найти даже в долларовых магазинах . Хотя исторически затраты на оборудование HD были выше, по мере расширения распространения цены были снижены, а приемники, содержащие HD Radio, становятся все более распространенными, особенно по мере того, как все больше станций вещают в формате HD.

Потребляемая мощность

Обычные аналоговые FM- передатчики обычно работают с « класса C » усилителями , которые эффективны , но не линейны; другого Для HD Radio требуется усилитель класса . Усилитель класса C может работать с общим КПД передатчика более 70%. Цифровые передатчики работают в одном из других классов усилителей – близком к линейному, а линейность снижает эффективность. Современный гибридный FM-передатчик HD обычно достигает эффективности 50–60 %, тогда как FM-передатчик HD, работающий только в цифровом формате, должен обеспечивать эффективность всего 40–45 %. Снижение эффективности приводит к значительному увеличению затрат на электроэнергию и охлаждение.

Программирование

До 2013 года Альянс HD Digital Radio , выступал в качестве связующего звена для станций при выборе недублированных форматов для дополнительных каналов (HD-2, HD-3 и т. д.). Теперь iBiquity работает с основными владельцами станций, чтобы предоставить слушателям различные дополнительные возможности вместо того, чтобы несколько станций независимо решали создать один и тот же формат. Станции HD-1 вещают в том же формате, что и обычные станции FM (и некоторые AM ), и многие из этих станций предлагают один, два или даже три подканала (обозначаемые HD-2, HD-3, HD-4) в дополнение к своим основное программирование.

iHeartRadio продает программы нескольких музыкальных жанров другим конкурирующим станциям, а также транслирует их на своих собственных станциях. Некоторые радиостанции одновременно транслируют свои местные AM-передачи или FM-передачи с низким энергопотреблением на каналах дочерних станций HD-2 или HD-3, например, KMBZ-FM в Канзас-Сити в 6:10 утра KCSP-AM одновременно транслирует программы на 96,5 FM -HD2. Обычной практикой является трансляция старого, снятого с производства формата на каналах HD‑2; например, с недавним исчезновением формата гладкого джаза из аналоговых радиостанций на многих рынках, такие станции, как WDZH-FM в Детройте, штат Мичиган (ранее WVMV), WFAN-FM в Нью-Йорке и WNWV-FM в Кливленд, штат Огайо , программирует плавный джаз на своих диапазонах HD-2 или HD-3. Некоторые станции HD-2 или HD-3 даже ведут одновременное вещание дочерних станций AM . В Сент-Луисе , например, KMOX‑AM в чистом канале (аналоговый сигнал 1120 кГц и HD) одновременно транслируется на канале KEZK-FM 102,5 FM ‑HD3. KBCO‑FM в Боулдере, штат Колорадо , использует свой канал HD‑2 для трансляции эксклюзивных живых записей из своей частной студии звукозаписи. Радио CBS реализует планы по представлению своих наиболее популярных суперстанций на отдаленных рынках ( KROQ-FM в Нью-Йорке, WFAN‑AM во Флориде, а также KFRG-FM и KSCF‑FM в Лос-Анджелесе) через каналы HD‑2 и HD‑3. .

8 марта 2009 года радио CBS открыло первую станцию ​​с подканалом HD4, WJFK-FM в Вашингтоне, округ Колумбия , спортивную радиостанцию , которая также транслирует родственные спортивные передачи WJZ-FM из Балтимора ; Филадельфии в WTEL-AM и WIP-FM ; и WFAN‑AM из Нью-Йорка . С тех пор многие другие каналы также внедрили подканалы HD‑4, хотя и почти на 100% в разговорных форматах из-за снижения качества звука. Например, KKLQ-FM в Лос-Анджелесе использует сигнал HD-4 и транслирует канал «Мормон», 99% которого составляют разговоры.

Общественные вещатели также используют HD Radio. Общественное радио Миннесоты предлагает несколько услуг: KNOW-FM , новостная станция MPR в городах-побратимах , предлагает музыкальный сервис Radio Heartland на 91.1 FM ‑HD2 и дополнительные программы новостей под названием « BBC News and More» на 91.1 FM ‑HD3; KSJN-FM , классическая MPR станция в городах-побратимах , предоставляет « Classic 24 услугу » на частоте 99,5 FM ‑HD2; и KCMP-FM на частоте 89,3 FM в городах-побратимах предлагает музыку для детей и их родителей "Wonderground Radio" на частоте 89,3 FM ‑HD2.

KPCC-FM (Общественное радио Южной Калифорнии) , которое звучит на частоте 89,3 FM в Лос-Анджелесе , предлагает одновременную цифровую трансляцию своего аналогового канала на частоте 89,3 FM -HD1 и MPR музыкального сервиса KCMP-FM на частоте 89,3 FM -HD2 в Лос-Анджелесе.

Общественное радио Нью-Йорка в Нью-Йорке , WNYC (AM) и WNYC-FM ( dba WNYC ), ретранслирует местную программу полностью классической службы WQXR-FM под названием « Q2 » на частоте 93,9 FM -HD2. Сервис запущен в марте 2006 года. 8 октября 2009 года формат был перенесен на WQXR‑HD2 ( WXNY-FM ) на частоте 105,9 FM , когда WQXR-FM был приобретен New York Public Radio в рамках обмена частот с Univision Radio на их прежнюю частоту. Программы на канале WNYC-FM -HD2 теперь представляют собой ретрансляцию WQXR-FM , чтобы обеспечить полное покрытие программ WQXR-FM в той или иной форме, поскольку сигнал 105,9 FM слабее и не покрывает всю территорию.

WMIL-FM в Милуоки предлагает одновременную аудиотрансляцию Fox дочерней компании WITI‑TV на своем подканале HD‑3 с августа 2009 года в рамках соглашения о контенте новостей и погоды между iHeartRadio и WITI‑TV . Это восстановило звук WITI-TV на радиостанции Милуоки после двухмесячного перерыва, последовавшего за переходом на цифровое вещание; 6-го канала В качестве аналоговой телевизионной станции WITI-TV использовала особенность звука 87,7 FM как преимущество, чтобы позволить зрителям слышать выпуски новостей станции и программы Fox на своих автомобильных радиоприемниках.

KYXY‑FM , управляемый CBS в Сан-Диего на частоте 96,5 FM , предлагает свой канал HD‑2 как один из немногих независимых форматов христианской музыки, основанных только на подканалах, на HD Radio. Он получил название «The Crossing» и управляется Тихоокеанским университетом Азуса .

На студенческое радио также повлияло HD Radio: такие станции, как WBJB-FM , общественная станция на территории кампуса колледжа, предлагают студенческую станцию ​​в качестве одного из каналов многоадресной передачи. WKNC-FM в Роли, Северная Каролина , транслирует программы студенческого радио на HD-1 и HD-2, а также электронную танцевальную музыку на радио WolfBytes Radio на WKNC-FM -HD3.

Некоторые коммерческие вещательные компании также используют свои каналы HD‑2 для трансляции программ некоммерческих вещательных компаний. Bonneville International использует свои каналы HD-2 и HD-3 для трансляции канала Mormon Channel , который является полностью некоммерческим и работает исключительно как общественная служба владельца Бонневиля, Церкви Иисуса Христа Святых последних дней . Эта сеть из восьми станций HD-2 и HD-3 была запущена 18 мая 2009 года и полностью заработала в течение двух недель. Кроме того, в Детройте WMXD-FM , городская современная радиостанция для взрослых, транслирует современный христианский формат K-Love в своем диапазоне HD-2 (HD-2 также обеспечивает питание нескольких аналоговых переводчиков в столичном регионе – см. ниже), из-за соглашение между iHeartMedia и K-Love владеющим Educational Media Foundation (EMF), , позволяющее EMF программировать WMXD-FM канал HD-2 . Аналогичным образом, в Лос-Анджелесе сигнал KRRL KLSB 92.3 FM ‑HD3 ретранслирует EMF Air1 97.5 , а в Санта-Барбаре FM транслирует K - Love на своей основной частоте и ретранслирует Air1 на HD‑2 (хотя ни один из них не поддерживает «Artist Experience»). "). В Сент-Луисе, штат Миссури, WFUN 96.3 -HD2 ретранслирует K297BI для станции классической музыки Classic 107.3.

В июле 2018 года в рамках запланированного на год эксперимента WWFD-AM во Фредерике, штат Мэриленд , стала первой AM-станцией , которая отказалась от аналоговых передач и перешла на вещание исключительно в цифровом формате.

Переводчики

Хотя переводчикам вещания запрещено создавать свои собственные программы, FCC разрешила станциям-переводчикам ретранслировать в стандартном аналоговом FM аудиоканале HD Radio основной станции, за которой закреплен переводчик. Это также позволяет владельцам станций, которые уже обычно владеют несколькими станциями на местном и национальном уровне, избежать процесса нормотворчества по изменению таблицы распределения , который может потребоваться для получения новой станции с отдельной лицензией, а также избежать превышения ограничений на контрольный пакет акций, предназначенных для предотвратить чрезмерную концентрацию собственности СМИ . Такие новые станции-переводчики могут блокировать LPFM выход в эфир новых станций на той же территории. Станциям-переводчикам разрешен больший диапазон вещания (за счет менее строгих ограничений по высоте и мощности), чем местного производства станциям LPFM , поэтому они могут занимать площадь, на которой несколько LPFM в противном случае могли бы быть лицензированы .

Помимо противоречивой практики преобразования вторичных радиоканалов основной станции только с HD-сигналом в аналоговый FM в районах, где сигнал основной станции уже может быть легко принят, переводчики также могут использоваться более традиционным способом для расширения диапазона действия. полный контент основной станции, включая немодифицированный основной сигнал и любые подканалы HD Radio, в районах, где станция имеет плохое покрытие или прием, как это делается с помощью удаленного передатчика K202BD в Манти, штат Юта , который ретранслирует как аналоговые и цифровые сигналы KUER-FM из Солт-Лейк-Сити .

Для этого HD-радио может передаваться от главной станции через установку « изогнутой трубы », где транслятор просто выполняет частотный сдвиг всего канала, часто путем простого гетеродинирования . Это может потребовать увеличения полосы пропускания как усилителя , так и радиоантенны, если какая-либо из них слишком узкая для передачи более широкого сигнала HD Radio, а это означает, что, возможно, придется заменить одну или обе. Для трансляторов основной полосы частот , которые используют отдельные приемник и передатчик, требуется передатчик HD Radio, как и для основной станции. От переводчиков не требуется передавать цифровой сигнал HD Radio, и подавляющее большинство существующих переводчиков, которые ретранслируют FM-станции, использующие гибридные сигналы HD, не повторяют HD-часть радиовещания из-за технических ограничений оборудования, разработанного до появления HD. Радиотехника.

Ресиверы

Автомобильная и бытовая/профессиональная

Сигнал HD‑1 на канале КОСТ 103.5 FM в ресивере Volkswagen RCD‑510

К 2012 году на рынке было доступно несколько HD-ресиверов. Базовая модель стоит около 50 долларов США .

Производители автомобильных HD-ресиверов включают в себя:

• Альпийская электроника
• Кларион
• Корпорация Дельфи
• Направленная электроника
• Двойной
• Харман
• Хиршманн Автомобильная связь
• Знаки отличия
• Дженсен
• JVC
• Кенвуд
• пионер
• Sony (снято с производства)
• Вистеон

Большинство производителей автомобилей предлагают HD-ресиверы в качестве аудиопакетов в новых автомобилях, в том числе:

• Форд
• Хонда
• Хюндай
• Ну давай же
• Мазда
• Ниссан
• Субару
• Тесла Моторс
• Тойота
• Фольксваген

Домашнее и офисное прослушивающее оборудование можно приобрести у ряда компаний как в виде компонентных ресиверов, так и в настольных моделях, в том числе:

• Партнеры по аудиодизайну
• Boston Acoustics (снято с производства)
• ДеньСекерра
• каждый
• ДАЙС Электроника
• Направленная электроника
• Знаки отличия
• Дженсен Электроникс
• LG (снято с производства)
• Маранц
• Макинтош
• Онкё
• Полк Аудио
• Радиософия (снято с производства)
• Radio Shack (снято с производства)
• Ротель
• Санжан
• Sony (снято с производства)
• ТЭАК
• Вистеон
• Ямаха

Портативный

Сан-Диего Портативный ресивер Sangean HDR‑14, воспроизводящий канал KPBS-FM HD‑2 « Classical 24 ».

Первоначально портативные HD-приемники не были доступны из-за того, что ранние наборы микросхем были слишком большими для небольшого корпуса и/или требовали слишком большой мощности, чтобы быть практичными для устройства с батарейным питанием. Однако в январе 2008 года на выставке Consumer Electronics Show (CES) в Вегасе Лас - компания iBiquity представила прототип нового портативного приемника размером примерно с пачку сигарет. Две компании выпустили чипсеты с низким энергопотреблением для HD-ресиверов:

• Samsung
• СиПорт

По крайней мере пять компаний выпустили портативные HD-ресиверы:

• Корпорация Coby Electronics выпустила первый портативный HD-приемник — портативный HD-приемник Coby HDR‑700 для AM и FM.
• Griffin Technology выпустила HD-ресивер, предназначенный для подключения к док-разъему Apple iPod или iPhone , с функцией настройки, предоставляемой через программное обеспечение дисплей устройства через мультисенсорный . Этот продукт был снят с производства.
• Best Buy начала продажи Insignia NS‑HD01, портативного устройства собственной торговой марки , 12 июля 2009 года. Это был второй портативный HD-приемник, вышедший на общий рынок, с функцией воспроизведения только FM-диапазона и несъемной перезаряжаемой батареей, которая заряжается через мини-приемник. USB . Устройство Insignia было продано в 2009 году примерно за 50 долларов США — это самый дешевый приемник из имеющихся. К сентябрю 2019 года компания Best Buy прекратила выпуск модели NS‑HD01 в пользу NS-HD02.
• Microsoft выпустила Zune HD 15 сентября 2009 года. Он включал в себя HD-ресивер, встроенный в мультимедийное устройство. Выпуск Zune HD был прекращен в ноябре 2011 года в пользу телефонов Windows Phone .
• Sangean Electronics производит несколько портативных HD-радиоприемников с приемом AM и FM, например портативный приемник Sangean HDR-14.

К 2012 году iBiquity пыталась внедрить чипсеты HDR в мобильные телефоны .

Внешние ссылки

• «ХД Радио» . Цифровое радио HD (hradio.com) (официальный сайт).
• «Цифровое радиовещание IBC для радиостанций AM и FM» . США Федеральная комиссия по связи . Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 г. — Страница общей информации IBOC.
• «Стандарты NRSC» (главная страница). — Сайт со стандартными документами для форматов NRSC HD Radio
• «Канадские радиостанции HD» . Мое HD-радио . Архивировано из оригинала 24 апреля 2018 года . Проверено 22 сентября 2017 г.
• «Тур по передатчику WOR» . hawkins.pair.com . Архивировано из оригинала 21 декабря 2016 года . Проверено 21 мая 2005 г. — информация о ранней установке IBOC
• Рэмси, Марк (16 мая 2005 г.). «Преждевременная смерть HD Radio» . Слушайте 2.0 . Радиоисследование Меркурия. Архивировано из оригинала 3 мая 2007 г. - в редакционной статье обсуждаются маркетинговые проблемы HD Radio.
• Дингус, Дуг (11 марта 2005 г.). HD-радио, аналоговые образцы аудио FM, MP3 и OGG . Open Geek (opengeek.blogspot.com) (аудиоклипы в формате MP3 и OGG). — аудиосэмплы реальных HD-трансляций