FM irratiak, etorkizunik ba ote?
Abantaila horiek aipatzen hasi aurretik ordea, komeni da AM eta FM sistemek nola funtzionatzen duten labur adieraztea. Bi sistema hauetan, irratidifusiorako uhin elektromagnetikoak erabiltzen dira, batari anplitudea eta besteari frekuentzia modulatzen zaizkiolarik. Bai batak eta bai besteak, emisoretik hargailuraino irrati-seinaleak bidaltzeko uhin elektromagnetiko “eramalea” erabiltzen du. Desberdintasuna kodetzeko eran dute. Beste edozein uhinek bezalaxe, elektromagnetikoek ere frekuentzia (hertzetan ematen den bibrazio-kopurua segundoko) eta anplitudea dituzte. Modulazioa, uhin eramalean parametro hauetako bat aldatzea da.
AM sistema
Anplitudea modulatzen denean (AM sisteman), igortzen den uhinari intentsitatea modulatzen zaio. Adibidez, mikrofonoan jasotako soinuaren seinaleak tentsio elektrikoak induzitzen ditu eta tentsio elektriko horien aldaketen arabera modulatzen da uhina.
AM sistemako transmisioak dira zaharrenak eta teknikoki lortzen errazenak. Frekuentzi banda nahikoa estua hartzen dute, baina parasito nahiz interferentzia ugari jasotzen dituzte. Uhin elektromagnetikoak sortzen dituen edozerk (lanpara fluoreszenteak, motore elektrikoak, automobilen instalazio elektrikoak, eta abarrek) eragiten dizkio interferentziak. Bestetik, emisoretik urrundu ahala ahuldu egiten dira. Dena den, AM-ko emisioa irrati-hargailuan entzuten da, baina parasitoz betea.
Horrez gain, AM sisteman parasitorik egon ezta ere, hargailuetan berriz osatzen den soinuak 50 eta 6.000 Hz bitarteko frekuentziak bakarrik ditu, eta giza entzumenak 20 eta 20.000 Hz bitartekoak jasotzeko ahalmena du. Batez ere soinuaren tonu altuak galtzen dira, beraz.
FM sistema
FM edo frekuentzia modulatzen deneko sisteman, akats hauek konponduta geratzen dira. Hemen soinuak eragindako tentsio-aldaketen arabera uhinaren frekuentzia aldatzen da. Igortzen den uhinaren potentzia konstante mantentzen da eta parasitoen eragina jasan gabe errazago transmititzen dira seinaleak.
Emisore eta hargailuaren arteko distantziak ere ez du entzuten den soinuaren kalitatean eraginik, hargailua emisoreak hartzen duen esparruan badago. Teorian behintzat, FM-ko emisioak oso ongi entzuten dira ala bestela ez dira entzuten. Automobiletako hargailuetan maiz gertatzen da hori. Ongi entzuten ari zarela, bapatean hitza joan egiten da. Uhin eramalearen fasean gainera, transmisioaren kalitatea kalte daiteke batzuetan; zerora pasatzear dagoenean batez ere.
Dena den, FM-ko frekuentziak AM-koak baino askoz ere handiagoak direlako soinu beteagoa transmititzen da, hau da, giza entzumenak hartzen duen 20 eta 20.000 Hz bitarteko tarte osoa hartuz. Horrez gain, frekuentzia handiagoan bigarren uhin eramalea (edo “azpieramale” deitzen dena) igor daiteke, soinu estereofonikoa transmititzearren.
Gaur egun FM da soinua behar bezala entzuteko dagoen sistema bakarra, baina hargailuko sintonizadoreari eragitea aski da emisore ugariegi dagoela konturatzeko. FM-rako frekuentzi banda estua delako, emisoreak elkarrengandik oso hurbil egoten dira eta emisore batek ondokoari zaratak eragiten dizkio. Automobilez zoazenean adibidez, zaila da programa bat bidaia osoan (luze samarra bada) kalitate onean entzutea. Horretarako oraingo emisoreen potentzia handiagotu ala errepikagailu gehiago jarri beharko lirateke. Errepikagailuak ordea, frekuentzia horretan bertan emititu ezin duelako beste bat behar du, eta horrek lehendik oso beteta dagoen frekuentzi banda are gehiago asetzen du.
ZI edo zenbakizko irratidifusioa
Zenbakizko irratidifusioan, AM eta FM-ko oztopo horiek erraz gaindi daitezke. Sistema honetan izan ere, ez zaio ez anplitudeari eta ez frekuentziari eragiten. Seinalea egotea ala ez egotea hartzen da kontutan. Nolabait esan, morsea bezalakoa da.
Zenbakizko teknikak (edo teknika digitalak) gainera, gero eta gehiago erabiltzen dira programen produkzioan eta grabazioan. Interesgarria da, beraz, grabazio, emisore, transmisio eta hargailuak (soinua sortu eta igortzen denetik etxean entzuten denerainoko katea osoa, alegia) digitalizatuta edukitzea; horrela laserrezko disko konpaktuen kalitatea lortzen bait da.
Bretainiako Rennesen CCETT (Centre commun d’etudes de télédifusion et télécommunications) erakundeak honelako sistema bat prestatu du. DAB (“Digital Audio Broadcasting” edo zenbakizko soinu-difusioa) izenez bataiatu dute.
Sistema honetan uhin eramalea bada, baina ez zaio ez anplitudea eta ez frekuentzia modulatzen. Seinalea zenbakikuntza bitarrean kodetzen da eta “0” eta “1”ez osatutako segida da (“0” = seinalerik ez, eta “1” = seinalea badago). Horrela hargailuan distantziak edo inguruak ez dute distortsiorik sortzen. Uhina oso ahula edo parasitoz josia izanik ere, hargailuak identifikatzen badu ozen eta garbi berreraikiko du mezua.
Soinua zenbakiz kodetzeko, disko konpaktuak grabatzeko bezala jokatu behar da. Soinua nolabait zatitu egin behar da (segundoko 48.000 zati gutxi gorabehera) eta zati bakoitza neurtzen da. Zati edo lagin bakoitza bihurgailu analogiko/digital batek neurtu egiten du. Beste era batera esanda, tentsioa voltetan neurtu eta emaitza zenbaki bitarretan ematen du.
Bihurgailua, pisatzeko balantza dela pentsa dezakegu. Balantzaren platerean ipintzen diren pisuak orain volt-zatiak izango dira, kiloen ordez. Neurketa bakoitzean bihurgailuak zein “pisu” erabili dituen esaten du. “Pisuak” berriz, 2 zenbakiaren berredura osoetan mailakatuta daude. 107 milivolteko tentsioa adibidez, zenbaki bitarrez “1101011” ematen du, 2 6 tik 2 0 rainoko potentziak dauden ala ez adieraziz. Lehenbizi “1” dago, beraz 26 kontatu behar da. Gero berriz “1” dago, beraz 2 5 ere bai. Ondoren “0” azaltzen da, beraz 2 4 ez dago, etab. Horregatik azkenean honakoa dugu: 2 6 + 2 5 + 0 + 2 3 + 0 + 2 1 + 2 0 = 107. Gure 107 zenbakia kodetzeko zazpi “pisu” edo bit erabili ditugu eta balio handiagoak neurtzeko, bit gehiago erabili behar dira.
Zortzi bit erabilita, 0tik 255erainoko balioak unitateko saltoaz eman daitezke. Seinalea 1/256eko doitasunaz kodetu dela esaten da. Bit gehiago erabiliko bagenitu ordea, doitasun handiagoak lortuko lirateke.
Doitasun hori hain zuzen seinale/zarata erlazioari dagokio, eta normalean dezibeletan ematen da hi-fi aparatuetan. Dezibeletan emateko, doitasunaren logaritmo hamartarra bider 20 egiten da. Gure adibidean 8 bit erabilita, 48 dezibel inguru lortzen dira. Disko konpaktuetan 14 bit erabiltzen dituzte eta doitasuna 1/32768koa da. Dezibeletan emanda, 90,3 (audio-aparatuak egiten dituztenek horregatik esaten dute seinale/zarata erlazioa “90 dB baino handiagoa” dela).
Doitasuna eta soinuaren kalitatea hobetzeko saio honetan ordea, irratiak transmiti daitekeen seinale-kopuruari dagokionez bere mugak ditu. Disko konpaktua bezala programa estereofonikoa zenbakizko sistemaz transmititzeko, segundoko bi aldiz 768.000 bit emititu beharko lirakete (768 kilo-bit kanal bakoitzeko). 16 bitetan kodetuta (14 kodeketan eta 2 kontrolean erabilita) 48.000 lagin pisatu eta emititu beharko lirateke. Teknikoki hori egin daiteke, baina emisore batek bakarrik frekuentzi banda osoa beretzat beharko luke eta sarea berehala geratuko litzateke beteta.
AM edo FM sistemetan estudiotik emisorera seinale elektriko gisa igortzen da audio-seinalea. Uhin eramaileak anplitudea edo frekuentzia modulatuta transmititzen ditu seinaleak. Hargailuak uhin horiek desmodulatu egiten ditu, estudioko seinalea pertur-baziorik gabe eta ahalik eta ongien berreraikitzearren.
Zenbakizko irratidifusioan, soinua segundoko 48.000 aldiz neurtzen da. (1) laginketa da. Lagin bakoitzak 16 biteko zenbakia (0 eta 1 zeinuz osatua) du. 16 biteko zutabe bakoitzak lagin baten anplitudea adierazten du (2). Taula horretatik beste bat lortzen da, honetan soinuak frekuentzien arabera duen banaketa adierazten delarik. 24.000 hertzerainoko espektro entzungarria 750 hertzeko 32 tartetan banatzen da (3) eta entzun daitezkeen soinuei dagozkien bitak bakarrik mantentzen dira. Hautespen honek zenbakizko sekuentzia ematen du; Musicam trama izenekoa (4). Trama hau emisoreak 256 biteko “paketetan” igortzen du, beste 256 bitez berriz ere kodetuta. Horrela igorritako mezua babestuta dago transmisioan informazioa galtzen bada ere. 512 bit horietako bakoitza oinarrizko seinale bihurtzen da. Kodetzaile batek 512 seinale horiek uhin konplexua osatuz konbinatu egiten ditu, gero irrati-uhin gisa transmiti dadin (5). Hargailuak jasotako uhina, deskodegailura bidaltzen da (6). Uhina deskonposatu eta oinarrizko 512 seinaleak ateratzen ditu 256 bitak osatuz (7). Beste deskodetzaile batek trama-zatia “deskonprimatu” egiten du, anplitude-koadroa emanez (8). Azkenik, bihurgailu digital/analogikoak soinu-uhina osatzen du (9). Emisoreak igorritako soinuaren eta hargailuan entzundakoaren artean ia ez da diferentziarik igartzen.
Oharra: Argazki hau ongi ikusteko jo ezazu PDF-ra.
Seinaleak konprimatu nahian
CCETT erakundeak duen lan garrantzitsuena, zenbakizko irratidifusioan soinuaren kalitatea kaltetu gabe igorritako seinale-kopurua murriztea edo “konprimatzea” da. Horretarako bi gai hartu dituzte abiapuntutzat. Batetik, estudioko mikrofonoek jasotako soinu guztiak hartzen dituzte zenbakizko seinaleek, eta bestetik giza entzumenak ezin ditu soinu-mota guztiak jaso. Giza entzumenak, 20 eta 20.000 Hz bitarteko frekuentziak besterik ez ditu hartzen eta bi soinu elkarren ondoren segundo-ehuneneko tarteaz jasotzen baditu ere, soinu bakar gisa sentitzen ditu. Aldi berean bi soinu, bata intentsitate handikoa eta bestea txikikoa, jasotzen dituenean ere, ozena besterik ez du bereizten, bestea mozorrotuta geratu zaiolako. Bestela esan, CCETTko ikerleek badakite seinale-mota asko kenduta ere entzuleak kalitate bereko soinua jaso dezakeela.
Beraz, injineruek orain duten lanik zailena alferrikako datuak (eta horiek bakarrik) kenduko dituen “konprimagailu” elektronikoa egitea da. Egin dituzten ikerketetan ordea, emaitza harrigarriak lortu dituzte: kodetutako informazioaren % 85 alferrikakoa da! Horregatik “Musicam” izenez bataiatu duten konprimagailuak audio-seinaleen multzoa 768 kbit/s-tik 128 kbit/s-raino murrizten du, beti ere soinuaren kalitatea disko konpaktukoen parean mantenduz.
Stockholm-en egindako bilera batean, guztiz entzumen oneko hirurogei profesional bildu ziren, eta Musicam-ekin grabatutako musika entzun erazi zitzaienean, zuzenean sortu eta entzundakoarekin konparatuta ez zuten ia batere diferentziarik nabaritu.
Bide batez honakoa ere esan daiteke: alegia, disko konpaktuetan soinu-kalitate berari eutsiz sei aldiz seinale gutxiago grabatuta ere konpon daitekeela. Bestela esanda, ordubeteko grabazioa daukan disko konpaktuan sei ordukoa sar daitekeela.
Interferentziarik ez
Zenbakizko irratitransmisioan parasitoak erraz uzten dira bazterrean, baina lan horretan bere mugak daude. Normalean hirietan izaten dira zailtasun handienak, eraikinetan irrati-uhinak isladatuta parasitoak sortzen direlako.
Optikan bezalaxe, edifizioek elkarrekiko duten kokaera eta distantziaren arabera, uhinen batuketa- edo kenketa-fenomenoak gertatzen dira. Emisio-uhina eta isladatua fasean badaude, anplitudea bikoiztu egiten da, baina aurkako fasean badaude anplitudea ezabatu egiten da. Muturreko bi kasu hauez gain, tarteko beste guztiak ere gertatzen dira, noski. Horregatik hirietan badira uhina (dela zenbakizkoa dela bestelakoa) entzun ezin deneko zonak. Automobilean zoazela nabarmentzen da hori argi eta garbi.
Interferentzia hori ordea, frekuentzia jakin batean bakarrik gertatzen da edifizioak dauden leku bakoitzean. Bi frekuentzia desberdineko uhinak baleude berriz, ez legoke interferentziarik. Horregatik zenbakizko irratidifusioan frekuentzia bakarra erabili ordez bat baino gehiago erabiltzea nahi dute. Interferentziak eragozteko moduan bereiztuta uhin azpieramale bat baino gehiago egongo lirateke. Frekuentzia bateko informazioa beste frekuentzian ere errepikatuta joango litzateke, eta bateko guztia galduta ere bestetik informazio osoa eskuratuko litzateke.
Beste abantaila bat, errepikagailu asko eduki arren emisore jakin bat beti frekuentzia berean hartzeko aukera litzateke. Zenbakizko irratidifusioan errepikagailuak seinaleak frekuentzia berean har eta igor ditzake. Horrela batetik frekuentzi banda ez da betetzen eta bestetik emisoreen potentzia txikiagoa izan daiteke. Baina agian abantaila nagusia (automobiletako irrati-hargailuentzat batipat) irrati-emisore bakoitzak hartzen duen lurralde osorako frekuentzia bakar bat besterik ez erabiltzea izango da.
Etorkizunean zer?
Frantzian sistema hau Rennesen probatua dute eta 1995. urterako Frantzia osora zabaltzea espero da. Horretarako oraindik hargailuetan programak deskodetzeko zirkuitu integratuak miniaturizatu egin behar dituzte, aparatuak tamainaz orain arte bezalakoak izan daitezen.
Diotenez, zenbakizko irratidifusioa oso zabaldua egongo da hemendik hamar urtera. Hasieran FM sistemari lehia egingo dio eta denboraldi batez biek iraungo dute elkarren ondoan. Gero ordea, musikako disko arrunt eta konpaktuarekin gertatuta bezala, zenbakizkoa gailenduko da. Izan ere irratiak gaur egun duen eginkizunaz gain beste batzuk ere hartuko ditu bere gain. Audio-hargailua ordenadore-terminal bilakatuko da eta entzuten ari den kantuaren letra pantailan irakurri ahal izango da. Letra inprimatzerik ere izango da, noski.
Beste aukera batzuk ere izango ditu: irratiz ematen ari den berriarekin batera fotoak eta mapak pantailan ikusi ahal izatea, atzerriko programak itzultzea, etab.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
