Od počátků rozhlasového vysílání se k přenášení pořadů ze studií k posluchačům používaly analogové systémy. Nyní, vzhledem k rostoucímu počtu vysílací a programové služby, frekvenční pásma přidělená AM a FM rádiu v mnoha oblastech světa jsou plná. Výsledné přetížení v rádiovém spektru vedlo ke snížení kvality příjmu a stalo se skutečným omezením dalšího růstu. Dále v hustě obydlených oblastech příjem FM v autě a přenosných zařízení bývají velmi špatná. Negativní vliv má i vícecestné šíření způsobené odrazy signálu a zastíněním kvůli vysokým budovám v městské zástavbě.

Digitální přenosové technologie mohou v současnosti nabídnout zlepšené pokrytí a kvalitu příjmu. V zásadě je digitální rádio technologická aplikace, při níž je zvuk zpracováván a přenášen v toku binárních čísel. Princip není nový, ale ranné systémy terestriálního přenosu zvuku (NICAM 728) vyžadovaly velkou šířku pásma a neefektivní využití spektra. Rychlý vývoj digitálních kódovacích technik (OFDM) z konce minulého století nás dovedl k efektivnějšímu využití spektra a větší kapacitě šířených kanálů. Digitální komprese audio systémů přinesla zlepšenou kvalitu při menším bitovém toku. Nezanedbatelným fenoménem zejména v dnešní době je i podstatné snížení energetických nároků na vysílače.

Dnes je celosvětově standardizováno analogové vysílání s amplitudovou a frekvenční modulací, což umožňuje použít jeden standardizovaný přijímač v jakémkoli místě na světě. Ideálně by universální digitální systém měl umožnit dosáhnout na své posluchače přes terestrické, satelitní, kabelové a internetové připojení. Avšak pro digitální systémy, které jsou ovlivňovány různými požadavky trhu, místními, národními nebo i dalšími zájmy (nezapomínejme na dnes opět aktuální politické a cenzurní zásahy) vedou ve svém důsledku k velké diferenciaci v různých částech světa a globální standard se stal neuskutečnitelným.

Mezi satelitní digitální audio systémy patří WorldSpace jako ITU digitální systém D spuštěný v roce 1998, nebo severoamerická XM Radio a Sirius Satellite Radio v provozu od roku 2000. Terestrické audio systémy jsou v principu dvojího typu: „kanály mimo pásmo“ (OBC – Out of Band Channels) a „kanály v pásmu“ IBOC (In Band On Channels). Podívejme se proto podrobněji alespoň na tři zemské digitální audio systémy.

DAB/DAB+

DAB/DAB+ je dnes ve světě nejvíce zastoupeným digitálním rozhlasovým standardem typu OBC, které vyžadují samostatný nový příděl spektra. Jeho počátky se datují do roku 1985, kdy vznikl v Evropské unii projekt Eureka 147 a pilotní projekty proběhly v roce 1995 ve Velké Británii, Dánsku a Švédsku. Na to navázalo WorldDab Forum , které nejdříve standardizovalo v ETSI DAB+ po úspěšném spuštění v roce 2009 na Maltě, v Australii a Švýcarsku. Rozšíření DAB rádia, jako čistého digitálního standardu, ve světě znázorňuje podle organizace Worldadab.org následující obrázek.

Z této mapky vyplývá, že plně zavedené regulérní vysílání (světle zelená barva) v systému DAB/DAB+ je ve 30 zemích, zejména v Evropě. Z neevropských zemí je sytém rozvinut v Austrálii s pokrytím 64 % obyvatelstva, Tunisko má pokrytí 75 % nebo Kuvajt 100 %. V dalších 25 zemí (tmavě zelená) jsou dnes testy nebo ukončená regulace. Z evropských zemí sem spadá mimo jiné Bulharsko, Lucembursko, Slovensko, Estonsko, ale i třeba Turecko s pokrytím 30 %. Modře označené země na obrázku projevily určitý zájem o zavedení DABu a patří mezi ně Ruská federace, Lotyšsko a Litva, nebo Moldavsko a Rumunsko. Další údaje o počtu prodaných přijímačů, nových aut vybavených DAB přijímači, počtech posluchačů, penetraci v domácnostech a další je možno získat z přiložené infografiky, kterou WorldDab shromáždil kromě jiného z údajů svých členů, výzkumných agentur nebo vysílatelů.

Zajímavé jsou údaje srovnávající počet národních rozhlasových stanic FM a DAB. Žádné nevysílají frekvenčně modulované signály v Norsku, kde již FM vysílání bylo ukončeno v roce 2017. Ve Švýcarsku, kde se plánuje ukončení FM vysílání v příštím roce, je 70 DAB stanic exkluzivně digitálně a 54 v souběžném analogovém a digitálním provozu. V dalších zemích, jako je Velká Británie, Itálie, Německo nebo Dánsko, je poměr mezi FM a DAB stanicemi výrazně ve prospěch DABu.

Podle údajů EBU z února roku 2020 je možno konstatovat stálý nárůst digitálního vysílání v Evropě, přičemž jednoznačně narůstá podíl DAB+ oproti původnímu DAB. Celkem 83 % evropských rozhlasových stanic vysílá pouze v DAB+. Ačkoli se původní standard DAB postupně vyřazuje ve prospěch DAB+, Spojené království je nejnáročnější případ, protože je tam 92 % digitální nabídky současně prostřednictvím standardů DAB i DAB+, což je daň za nejrannější nasazení digitálního rozhlasu. Původní DAB standard v Evropě je zachován ještě jen ve Španělsku a Rumunsku, jak vyplývá z následujícího obrázku (zdroj: EBU Media Intelligence Service – Digital Radio 2020).

Poměr standardů DAB a DAB+. Světle modré země jsou se smíšeným provozem DAB/DAB+, tmavě modré vysílají už jen v novějším DAB+. (zdroj: EBU Media Inteligence Service)

Digital Radio Mondiale (DRM)

Mezi digitální standardy založené na smíšeném analogovém a digitálním principu v přidělené šířce pásma, nazývané IBOC (In Band On Channel) patří DRM, který jsme nedávno popsali v článku v souvislosti s připravovaným testem v jižních Čechách na středních vlnách:

Co je digitální rozhlas DRM? Jak fungují digitálně střední vlny

Tento systém je zaveden v Indii, Pákistánu, Indonésii, Číně a Brazílii. V Indii je v provozu 35 DRM středovlnných vysílačů a tři krátkovlnné, což pokryje až 900 mil lidí. Již přes čtyři miliony aut je osazeno DRM přijímači a jezdí po indických silnicích. Další země využívají pro vysílání také programy na krátkých vlnách, ale úspěšné nasazení po testech je i v pásmu VKV (87,5 – 108 MHz) jako simulcast. To umožňuje ponechat FM šíření programů a postupně zavést přechod na digitál. DRM multiplexy mohou být zprovozněny mezi stávajícími FM rozhlasovými stanicemi, aniž by se navzájem rušily. Kvalita zvuku odpovídá stávající kvalitě FM vysílání při použití MPEG-4 xHE-AAC s bitovou rychlostí minimálně 30 kb/s. Digital Radio Mondiale (DRM) byl schválen ITU pro použití mimo Severní Ameriku a území USA.

Technologie HD Radio

V září 2002 schválila FCC (Federální komunikační komise USA) proprietární iBiquity další IBOC schéma digitálního zvukového vysílání HD Radio, který vylepšuje kvalitu zvuku na středních vlnách i v pásmu II velmi krátkých vln. Technologie HD Radio byla vyvinuta společností iBiquity Digital se sídlem ve Spojených státech; jedná se obchodní známku a jak upozorňují její vlastníci, HD v „HD Radio“ neznamená v žádném případě „High Definition“ nebo „Hybrid Digital“. Systém byl navržen tak, aby nabízel digitální rozhlasové služby pro oblasti, kde omezené možnosti spektra brání přidělování nových frekvencí pro digitální vysílání. Technologie HD Radio umožňuje vysílatelům současně vysílat jak analogový, tak i digitální signál bez potřeby dalšího spektra.

Tomu napomáhá i větší odstup mezi nosnými (10 kHz) ve středovlnném pásmu ve Spojených státech na rozdíl od evropských 9 kHz. Systém HD Radio využívá nedostatečně využívaných částí spektra (postranních pásem) na obou stranách analogové nosné (jak je definováno „frekvenční maskou“) a implementuje opětovné použití frekvence zahrnutím digitální nosné v kvadraturní modulaci ke stávající analogové nosné. V obou případech jsou analogové signály v těsné blízkosti digitálních signálů a je třeba dávat velký pozor, aby se zabránilo jakémukoli vzájemnému rušení. Dvě sady subnosných OFDM jsou superponovány nad a pod střední frekvencí analogové nosné, jak je znázorněno na obrázku níže. Na základě škálování subnosné existují různé režimy provozu (hybridní, rozšířený hybrid a vše digitální) v závislosti, zda se jedná o AM nebo FM.

Spektrum pro Hybridní režim AM HD Radio Technologie. Tento základní hybridní režim vysílání umožňuje přenos až 36 kbps audio služby. Přenos využívá tři pásma digitálních nosných na různých úrovních výkonu, které minimalizují rušení mezi stanicemi.

Systém HD Radio nabízí kromě jiného následující funkce: zvuk v kvalitě CD v pásmu FM a zvuk v kvalitě FM v pásmu AM; digitální pokrytí téměř ekvivalentní stávajícímu analogovému pokrytí – pokud dojde ke ztrátě digitálního signálu, systém se automaticky připojí k analogovému záložnímu signálu, aby pokrytí nebylo nikdy menší než stávající pokrytí; dále pokročilé technologie kódování a časová diverzita mezi analogovými a digitálními signály zajišťují dostatečně robustní signál.

Spektrum pro „vše digitální“ režim FM HD Radio Technologii, ve kterém je odstraněn analogový signál a šířka postranních pásem primárního digitálního signálu je plně rozšířena. Navíc tento průběh umožňuje přenos digitálních sekundárních postranních pásem s nižším výkonem ve spektru uvolněném analogovým FM signálem. Přibližně 300 kb/s kapacita je k dispozici v tomto režimu (All Digital).

Systém HD Radio také umožňuje vysílatelům nabízet nové datové služby nesouvisející se zvukovým vysíláním. Některé stanice vysílají zprávy, sport, počasí, a další informace, ke kterým lze přistupovat stisknutím tlačítka na obrazovce přijímače. Systém HD Radio lze použít k vysílání dopravních aktualizací, novinek a mapové informace pro automobilové navigační systémy rychleji než Radio Data Systém (RDS) nebo satelitní systémy, a to bez jakýchkoli poplatků za používání mobilních sítí.
Přijímače tak mohou poslouchat standardní analogový i digitální kanál. Tato technologie umožňuje rozhlasovým stanicím vysílat jeden nebo více programů kromě programu analogových kanálů. Rozhlasové stanice HD Radio používají nosné frekvence v rozsahu 535 kHz až 1705 kHz pro AM vysílání a v rozsahu od 88 do 108 MHz pro FM vysílání.

Systém HD Radio byl autorizován pro komerční spuštění ve Spojených státech, Mexiku, Panamě a na Filipínách a testován v několika dalších zemích, jako je Brazílie, Argentina, Chile, Čína, Thajsko, Vietnam, Indonésie, Austrálie, Nový Zéland, a z evropských zemí například ve Švýcarsku, Francii nebo na Ukrajině a v Rumunsku. Systém je v současnosti v provozu na více než 2200 stanicích po celých Spojených státech a na přibližně 75 stanicích v ostatních zemích.

Mezi další systémy schématu IBOC se řadí i čínský CDR, v následující tabulce uvedený jako China Digital, který ve své podstatě je jen rozšířením amerického HD Radio avšak s vyšším datovým přenosem.

Tabulka technických parametrů různých audio přenosových systémů s výjimkou japonského ISDB-TSB, který má společnou segmentovou strukturu s pozemním digitálním TV vysíláním.

Internetové rádio

Zatímco konvenční AM a FM rozhlas je tu již století, digitální rádio přes vysílače desetiletí, internet otevřel nové možnosti. Nyní se internetové rádio stává dospělým mediem s osobitým charakterem. Během posledních let rádio přes IP se zaměřilo na technické inovace a provozní experimenty. Existují desítky tisíc rozhlasových stanic od portálů až po individuální streamovací stanice. Jeho úspěch je často podmíněn znalostí značky stanice z klasického vysílání a spojením s rozhlasovým vysíláním po zemských sítích.

Poměr poslechovosti na různých platformách v některých evropských zemích (zdroj: WorldDab)

Výše zmíněná infografika dokumentuje na příkladu některých zemí poměr poslechových hodin různých platforem digitálního vysílání, internetové rádio IP je v mnohých případech na podobné úrovni jako DAB. Zajímavé je také poslech rádia přes digitální televizi DTV ve Velké Británii a Belgii.
Internetové rádio nově definuje obsah rádia. Nejen, že představuje novou hudbu a formáty mluveného projevu, ale také je umí doplnit textem, grafikou a videem. To umožňuje uživatelům poslouchat široký výběr zvukových položek, kdykoli a kdekoliv se nachází pohodlně. Tyto rádiové služby na vyžádání mohou dramaticky ovlivnit způsoby poslechu a poslechové návyky, jak v současné době dokumentuje obliba podcastů. Digitální rozhlasové přijímače v dnešní době bývají již vybaveny i příjmem internetového rádia přes domácí sítě a umožňují pomocí podcastů poslouchat zvolený pořad na vyžádání (že by AOD= Audio on Demand?), jak dokumentují následující snímky.

„Rádio bude nadále úspěšné, pouze pokud budeme pokračovat v inovacích. Propojená auta jsou jednou z klíčových oblastí, kde rostoucí přijetí Android Automotive pravděpodobně povede k významným úsporám. Mnohé z nových trendů v rádiu jsou spojeny se schopností ukládat informace lokálně. To má dopad jak na aplikace (s růstem podcastů), tak na distribuci, což umožňuje bezproblémovou kombinaci živého, push multicast a unicast obsahu, aniž byste věděli, odkud pochází,“ řekl v úvodu Digitálního Rozhlasového Summitu 2021 technický ředitel EBU Antonio Arcidiacono a letos k tomu přidal, že cílem je dosáhnout na své publikum všemi možnými prostředky, které podporují příjem i z jiných zemí a být na všech dostupných platformách.

Audio mixer photo created by pvproductions – www.freepik.com