Radio FM, y a-t-il un avenir?

1992/02/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Irudiak/Soinuak

Cependant, avant de commencer à mentionner ces avantages, il convient d'indiquer brièvement le fonctionnement des systèmes AM et FM. Les deux systèmes utilisent des ondes électromagnétiques pour la radiodiffusion, modulant l'amplitude et la fréquence d'une d'entre elles. L'une comme l'autre utilisent une onde électromagnétique « porteuse » pour envoyer des signaux radio de la station au récepteur. La différence est codifiable. Comme toute autre onde, les électromagnétiques ont la fréquence (nombre de vibrations par seconde dans les hertz) et l'amplitude. La modulation consiste à modifier un de ces paramètres dans l'onde portante.

Système AM

La plupart des stations actuelles utilisent le système FM pour la radiodiffusion. Jusqu'à quand ?

Lorsque l'amplitude est modulée (dans le système AM), l'onde émise est modulée intensité. Par exemple, le signal sonore contenu dans le microphone induit des tensions électriques et l'onde est modulée en fonction des variations de ces tensions électriques.

Les transmissions du système AM sont les plus anciennes et techniquement faciles à obtenir. Ils occupent une bande de fréquences assez étroite, mais ils reçoivent beaucoup de parasites et d'interférences. Les interférences sont dues à tout ce que produit l'onde électromagnétique (lampes fluorescentes, moteurs électriques, installations électriques automobiles, etc. ). D'autre part, comme ils s'éloignent de l'émetteur, ils s'affaiblissent. Cependant, l'émission en am est écoutée sur le récepteur radio mais pleine de parasites.

En outre, la présence de parasites dans le système AM fait que le son qui est reconstitué dans les récepteurs a seulement des fréquences de 50 à 6.000 Hz et la capacité de l'audition humaine entre 20 et 20.000 Hz. Par conséquent, les tons élevés du son sont principalement perdus.

Système FM

Dans le système où la fréquence sera modulée ou FM, les erreurs suivantes sont corrigées. Ici, la fréquence d'onde est modifiée en fonction des variations de tension produites par le son. La puissance de l'onde émise reste constante et il est plus facile de transmettre les signaux sans l'influence des parasites.

La distance entre la station et le récepteur n'influence pas non plus la qualité du son que l'on entend si le récepteur se trouve dans l'enceinte récepteur. En théorie, les émissions de FM sont très bien entendues ou pas entendues. C'est une chose habituelle dans les récepteurs automobiles. Quand vous écoutez bien, le mot va. En outre, dans la phase d'onde portante, la qualité de la transmission peut être parfois affectée, surtout quand elle est sur le point de passer à zéro.

Cependant, parce que les fréquences de fm sont beaucoup plus grandes que celles de am, un son plus complet est transmis, c'est à dire couvrant l'ensemble de la gamme qui couvre l'oreille humaine entre 20 et 20.000 Hz. De plus, une deuxième onde porteuse (ou “subexemplaire”) peut être émise à une fréquence plus élevée pour transmettre un son stéréo.

Aujourd'hui FM est le seul système qui permet d'écouter correctement le son, mais il suffit d'actionner le tuner du récepteur pour réaliser qu'il y a trop de stations. Comme il s'agit d'une bande étroite de fréquences FM, les émetteurs sont très proches les uns des autres et un émetteur produit des bruits à son voisin. Par exemple, lorsque vous voyagez en voiture, il est difficile d'écouter un programme tout au long du voyage (si c'est long) avec une bonne qualité. Pour cela, il faudrait augmenter la puissance des stations actuelles ou ajouter plus de répéteurs. Cependant, le répéteur a besoin d'une nouvelle fréquence, car il ne peut pas émettre sur la même fréquence, ce qui satisfait encore plus la bande de fréquences déjà pleine.

CI ou radiodiffusion numérique

En radiodiffusion numérique, ces obstacles AM et FM sont facilement surmontables. Ce système n'affecte ni l'amplitude ni la fréquence. L'existence ou non de signal est prise en compte. C'est comme une morse.

En outre, les techniques numériques (ou numériques) sont de plus en plus utilisées dans la production et l'enregistrement de programmes. Il est donc intéressant d'avoir numérisé les enregistrements, les stations, les transmissions et les récepteurs (toute la chaîne de la création et de l'émission sonore à l'écoute à la maison), obtenant ainsi la qualité des disques compacts laser.

Le CCETT (Centre commun d’études de télédiffusion et télécommunications) de Rennes (Bretagne) a préparé un système de ces caractéristiques. Baptisée DAB (Digital Audio Broadcasting) ou diffusion sonore numérique.

Dans ce système, si c'est une onde portante, il n'est pas modulé ni amplitude ni fréquence. Le signal est encodé en numération binaire et est une succession de “0” et “1” (0” = sans signal et “1” = s'il y a un signal). Ainsi, la distance ou l'environnement du récepteur ne déforme pas. Bien que l'onde soit très faible ou parasitaire, si le récepteur l'identifie, il reconstruira le message en haut et propre.

Pour encoder le son numériquement, il faut agir comme pour graver des disques compacts. Le son doit être divisé en quelque sorte (environ 48.000 parties par seconde) et chaque partie est mesurée. Chaque partie ou échantillon est mesuré par un convertisseur analogique/numérique. C'est-à-dire, il mesure la tension en volts et donne le résultat en nombres binaires.

Le convertisseur est une balance pour peser. Les poids qui sont placés sur le plateau de la balance deviennent des fragments de volts au lieu de kilos. Indique le “poids” utilisé par le convertisseur dans chaque mesure. Les « poids » sont échelonnés dans les rénovations complètes du numéro 2. La tension est de 107 millivolts, par exemple, avec des nombres binaires donne «1101011» indiquant s'il y a des puissances de 2 6 à 2 0 ou pas. Tout d’abord, il y a « 1 », donc il faut compter 26. Puis il est “1”, donc aussi 2 5. Ci-dessous est indiqué “0” donc il n'y a pas 2 4, etc. C'est pourquoi à la fin nous avons: 2 6 + 2 5 + 0 + 2 3 + 0 + 2 1 + 2 0 = 107. Pour coder notre numéro 107, nous avons utilisé sept « poids » ou bits et pour mesurer des valeurs supérieures, il faut utiliser plus de bits.

En utilisant huit bits, les valeurs de 0 à 255 peuvent être prises avec le saut unitaire. On dit que le signal a été encodé avec une précision de 1/256. Cependant, si plus de bits étaient utilisés, plus de précisions seraient obtenues.

Cette précision se réfère au rapport signal/bruit, qui se produit normalement en décibels dans les appareils hifi. L'application en décibels est effectuée en multipliant le logarithme décimal de précision par 20. En utilisant 8 bits dans notre exemple, nous obtenons environ 48 décibels. Les disques compacts utilisent 14 bits et la précision est de 1/32768. En décibels, 90,3 (c’est pourquoi les fabricants d’appareils audio disent que le rapport signal/bruit est «supérieur à 90 dB»).

Cependant, dans cette tentative d'améliorer la précision et la qualité du son, la radio a ses limites quant au nombre de signaux qui peuvent être transmis. Comme le disque compact, pour la transmission du programme stéréo par le système numérique, il faudrait émettre 768.000 bits deux fois par seconde (768 kilo-bit par canal). Encodés en 16 bits (14 en codage et 2 en contrôle), 48.000 échantillons doivent être pesés et émis. Techniquement cela peut être fait, mais seulement un émetteur devrait rester avec toute la bande de fréquences et le réseau serait immédiatement rempli.

Le signal audio est envoyé comme signal électrique dans les systèmes AM ou FM studio à la station. L'onde porteuse transmet les signaux en modulant l'amplitude ou la fréquence. Le récepteur démodule ces ondes pour que le signal d'étude soit le mieux reconstruit sans percussion. En radiodiffusion numérique, le son est mesuré 48.000 fois par seconde. (1) est un échantillonnage. Chaque échantillon a un nombre de 16 bits (composé de 0 et 1 signes). Chaque colonne de 16 bits représente l'amplitude d'un échantillon (2). De cette table on obtient une autre, dans laquelle on indique la distribution du son par fréquences. Le spectre audible jusqu'à 24.000 hertz est divisé en 32 fentes de 750 hertz (3) et seuls les bits correspondant aux sons audibles sont conservés. Cette sélection donne une séquence numérique appelée Musicam trame (4). La station émet cette trame en « paquets » 256 bits, codés à nouveau avec 256 bits supplémentaires. Le message ainsi émis est protégé par la perte d'informations pendant la transmission. Chacun de ces 512 bits devient un signal de base. Un encodeur combine ces 512 signaux formant une onde complexe pour être ensuite transmis comme une onde radio (5). L'onde reçue par le récepteur est envoyée au décodeur (6). Décompose l'onde et émet les signaux de base 512 formant 256 bits (7). Un autre déco "décompresse" la partie des trames, en donnant un tableau d'amplitude (8). Enfin, le convertisseur numérique/analogique constitue l'onde sonore (9). Entre le son émis par la station et celui écouté sur le récepteur, il n'y a guère de différence.

Remarque: Pour voir cette photo, vous pouvez aller au pdf.

Essayer de compresser les signaux

Le travail le plus important de CCETT consiste à réduire ou « compresser » le nombre de signaux émis dans la radiodiffusion numérique sans endommager la qualité du son. Pour cela, ils sont partis de deux thèmes. D'une part, les signaux numériques couvrent tous les sons recueillis par les microphones de l'étude et, d'autre part, l'oreille humaine ne peut pas recevoir toutes sortes de sons. L'oreille humaine se limite aux fréquences comprises entre 20 et 20.000 Hz et bien qu'elle reçoive deux sons consécutifs avec un intervalle de centièmes de seconde, elle les sent comme un seul son. Quand il reçoit à la fois deux sons, l'un de haute intensité et l'autre de basse intensité, il ne distingue que le son, car l'autre est déguisé. En d'autres termes, les chercheurs du CCETT savent que malgré l'élimination de nombreux types de signaux, l'auditeur peut recevoir un son de la même qualité.

Par conséquent, le travail le plus difficile que les ingénieurs ont maintenant est la réalisation d'un «compresseur» électronique qui élimine les données inutiles (et seulement ceux-ci). Cependant, dans leurs recherches, ils ont obtenu des résultats étonnants: 85% de l'information codée est inutile! Par conséquent, le compresseur baptisé « Musicam » réduit l'ensemble des signaux audio de 768 kbit/s à 128 kbit/s, tout en maintenant la qualité du son face aux disques compacts.

Lors d'une réunion à Stockholm, une soixantaine de professionnels de très bonne audition se sont rassemblés, qui, en écoutant la musique enregistrée avec Musicam, ont créé en direct et n'ont guère apprécié les différences par rapport à ce qu'ils ont entendu.

On peut aussi dire qu'en gardant la même qualité sonore sur les disques compacts, on peut corriger en enregistrant jusqu'à six fois moins de signaux. Autrement dit, le disque compact avec une heure d'enregistrement peut durer six heures.

Sans interférences

Dans la radiotransmission numérique les parasites sont facilement écartés, mais dans ce travail il y a leurs limitations. Ce sont généralement les villes qui présentent les plus grandes difficultés, car en reflétant les ondes radio dans les bâtiments, des parasites se produisent.

Comme dans l'optique, selon la disposition et la distance entre les bâtiments, des phénomènes d'addition ou de soustraction des ondes se produisent. Si l'onde d'émission et la réflexion sont en phase, l'amplitude est doublée, mais si elles sont en opposition, l'amplitude est éliminée. En plus de ces deux cas extrêmes, bien sûr, tous les cas intermédiaires sont donnés. C'est pourquoi dans les villes il ya des zones où vous ne pouvez pas entendre l'onde, que ce soit numérique ou non. Cela se manifeste clairement dans la voiture.

Cependant, cette interférence se produit uniquement à une fréquence déterminée à chaque endroit des bâtiments. S'il y avait des ondes de deux fréquences différentes, il n'y aurait pas d'interférences. C'est pourquoi ils veulent que la radiodiffusion numérique utilise plusieurs fréquences au lieu d'une seule fréquence. Séparés de façon à éviter des interférences, il y aurait plusieurs sous-courants d'onde. L'information d'une fréquence serait répétée à l'autre fréquence, et si tout l'un était perdu on obtiendrait l'information complète.

L'implantation de la radiodiffusion numérique nécessitera un nouvel équipement pour les études.

Un autre avantage est que, en dépit d'avoir de nombreux répéteurs, un émetteur spécifique peut toujours être pris sur la même fréquence. En radiodiffusion numérique, le répéteur peut recevoir et émettre des signaux sur la même fréquence. D'une part, la bande de fréquences n'est pas remplie et de l'autre, la puissance des stations peut être inférieure. Mais peut-être le principal avantage, surtout pour les récepteurs radio des voitures, que seule une fréquence soit utilisée pour tout le territoire occupé par chaque station de radio.

Dans le futur quoi ?

En France, ce système est testé à Rennes et devrait être étendu à toute la France en 1995. Pour cela, ils doivent encore miniaturiser les circuits intégrés de décodage des programmes dans les récepteurs, de sorte que les appareils sont de taille similaire à ce qui a été fait jusqu'ici.

Ils disent que la radiodiffusion numérique sera très répandue dans dix ans. Initialement, il sera en concurrence avec le système FM et pendant un certain temps, les deux resteront ensemble. Ensuite, comme pour le disque simple et compact de musique, le numérique prévaudra. Et c'est qu'en plus de la fonction de la radio aujourd'hui, il assumera également d'autres. Le récepteur audio deviendra terminal d'ordinateur et la lettre de la chanson que vous écoutez peut être lue à l'écran. Vous pouvez également imprimer la lettre.

D'autres options sont de pouvoir afficher des photos et des cartes à l'écran avec les nouvelles qui sont diffusées par radio, traduire des programmes étrangers, etc.