Radio digitale DAB+ — come funziona e ne abbiamo davvero bisogno?

Ciao Habr.

Negli ultimi anni si è dibattuto sull'introduzione dello standard radiofonico digitale DAB+ in Russia, Ucraina e Bielorussia. Se in Russia il processo non è ancora avanzato, in Ucraina e Bielorussia sembrerebbe che siano già passati al broadcasting di prova.

Radio digitale DAB+ — come funziona e ne abbiamo davvero bisogno?

Come funziona, quali sono i vantaggi e gli svantaggi, e ne abbiamo davvero bisogno? Scopri di più di seguito.

Tecnologia

L'idea della radio digitale ha iniziato a prendere piede alla fine degli anni '80, quando si è capito che non c'era più spazio nell'intervallo FM per tutti coloro che desideravano trasmettere — nelle grandi città lo spettro libero nella gamma 88-108 MHz era esaurito. In questo senso, il DAB è stato considerato un'eccellente alternativa: si tratta di uno standard digitale che, grazie a una codifica più efficiente, permette di inserire più stazioni. Nella prima versione, il DAB utilizzava il codec MP2, mentre nella seconda versione (DAB+) è stato adottato il più recente HE-AAC. Di per sé, lo standard è piuttosto obsoleto secondo i parametri moderni — la prima stazione DAB è entrata in funzione nel 1995, seguita da una stazione DAB+ nel 2007. Inoltre, in questo caso, l'“età” dello standard è più un vantaggio che uno svantaggio — adesso non è un problema acquistare un ricevitore radio per ogni gusto e budget.

Ci sono molte differenze tra DAB e il tradizionale FM. E non si tratta solo del fatto che uno è 'digitale' e l'altro 'analogico'. La differenza sta nel principio stesso di trasmissione dei contenuti. Nell'FM, ogni stazione trasmette individualmente, mentre nel DAB+ tutte le stazioni sono unite in un 'multiplex', in ciascuno dei quali possono esserci fino a 16 stazioni. Sono previsti diversi canali di frequenza, in modo che i diversi paesi possano scegliere quelli disponibili senza altre interferenze.
Radio digitale DAB+ — come funziona e ne abbiamo davvero bisogno?

Dal punto di vista commerciale, questa differenza solleva numerosi dibattiti tra i broadcaster riguardo a come trasmettere nel multiplex. In passato, i broadcaster ottenevano autonomamente la licenza per la frequenza, acquistavano l'antenna e il trasmettitore; ora la licenza sarà concessa all'operatore del multiplex, che poi affitterà i canali alle stazioni radio. È meglio o peggio? È difficile dirlo, per alcune persone è più comodo avere tutto di proprietà, per altre è più semplice l'affitto.

A proposito, su questo punto, il DAB presenta un enorme e significativo svantaggio per gli ascoltatori — il costo di affitto del multiplex dipende dal bitrate. E se si deve scegliere tra 192 e 64 kbps… a tutti credo sia chiaro cosa verrà scelto. Se nel FM è piuttosto difficile trasmettere con scarsa qualità, nel DAB è persino incentivato economicamente (è chiaro che non è colpa degli sviluppatori dello standard, ma tant'è). I prezzi in Russia sono al momento, ovviamente, sconosciuti, mentre per esempio si possono vedere i prezzi inglesi. qui.

Dal punto di vista tecnico, il multiplex DAB+ rappresenta un segnale a banda larga con una larghezza di spettro di circa 1,5 MHz, ben visibile con un ricevitore RTL-SDR.
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Una descrizione più dettagliata può essere trovata in PDF. qui.

Standard concorrenti

In realtà non ci sono molti. In Europa si usa il DAB+, negli Stati Uniti è popolare lo standard HD Radio, in India sono stati condotti esperimenti con lo standard DRM, ma è difficile dire come siano finiti.

La mappa è un po' obsoleta (in Russia si è testato anche il DRM, ma è stato abbandonato), ma l'idea generale si può comprendere:
Radio digitale DAB+ — come funziona e ne abbiamo davvero bisogno?
(fonte e2e.ti.com/blogs_/b/behind_the_wheel/archive/2014/10/08/sdr-solves-the-digital-radio-conundrum)

A differenza del DAB, i creatori dello standard HD Radio hanno intrapreso un percorso diverso: il segnale digitale è posizionato direttamente accanto a quello analogico, consentendo ai broadcaster di utilizzare le proprie antenne e torri.
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Tuttavia, questo non risolve il problema da cui è iniziato tutto: la mancanza di spazio libero nello spettro. E anche geograficamente (e probabilmente politicamente), l'adozione dello standard europeo nei paesi ex-CIS appare più logica rispetto all'uso dello standard americano: alla fine c'è una scelta maggiore di prodotti europei e acquistare i ricevitori è più facile. Nel 2011 ci sono state ancora menzioni dello standard russo RAVIS, ma tutto si è arenato (e per fortuna, poiché avere un proprio standard digitale incompatibile è la peggiore cosa che si potesse inventare per gli ascoltatori radiofonici).

Test

Passiamo finalmente alla parte pratica, ovvero ai test. In Russia il DAB non funziona ancora, quindi utilizzeremo registrazioni SDR dal multiplex olandese. Chiunque voglia partecipare da altri paesi può inviarci registrazioni in formato IQ; io le elaborerò e preparerò una tabella riepilogativa.

Con cosa si può ascoltare il DAB? Poiché è uno standard digitale, può essere decodificato utilizzando un computer e un ricevitore rtl-sdr. Ci sono due programmi — qt-dab e Welle.io, entrambi capaci di lavorare con rtl-sdr.

Qt-dab sembra un progetto di tesi studentesca, e l'autore chiaramente non si è preoccupato del design: i caratteri non si adattano ai controlli, le finestre non sono scalabili. Ma per noi la cosa più importante è che permette di leggere e scrivere file IQ.
Radio digitale DAB+ — come funziona e ne abbiamo davvero bisogno?

Welle.io è ancora in fase beta, tuttavia funziona molto meglio e decodifica in modo più qualitativo. C'è anche la possibilità di visualizzare molte informazioni di debug aggiuntive:
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Ma welle.io ancora non è in grado di lavorare con i file iq, quindi utilizzeremo Qt-dab.

Per i test, ho caricato 3 file su cloud.mail.ru, ognuno contiene una registrazione di un minuto del multiplex DAB, con una dimensione del file di circa 500MB (questo è il formato delle registrazioni IQ per SDR con una larghezza di banda di 2.4MHz). I file possono essere aperti in Qt-dab, il link per il download è fornito sopra.

File-1: DAB-8A.sdr — cloud.mail.ru/public/97hr/2QjuURtDq. Il multiplex 8A opera sulla frequenza di 195.136MHz e contiene 16 stazioni. Il bitrate di tutte le stazioni è di 64Kbps.
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File-2: DAB-11A.sdr — cloud.mail.ru/public/3VVR/2mvjUjKQD. Il multiplex 11A sulla frequenza di 216.928MHz. Contiene 6 stazioni, con bitrate di 48, 48, 48, 48, 64 e 48KBps rispettivamente.
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File-3: DAB-11C.sdr — cloud.mail.ru/public/3pHT/2qM4dTK4s. Il Multiplex 11C sulla frequenza 220.352 MHz include anche 16 stazioni. I bitrate di tutte le stazioni sono rispettivamente: 80, 80, 80, 80, 56, 96, 80, 64, 56, 48, 64, 64, 64, 96, 80 e 64 Kbps.
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Come si può vedere, non ci sono problemi con il numero di stazioni, ma il problema principale è il bitrate basso. Per quanto riguarda i contenuti, i gusti sono diversi e non intendo discuterne; chi vuole può scaricare i file e ascoltarli da solo. Nelle registrazioni non sono inclusi tutti i multiplex, ma spero che l'idea generale sia chiara.

Conclusioni

Parlando delle prospettive della radio digitale, purtroppo sono piuttosto deludenti. Il principale vantaggio del DAB è un utilizzo più efficace dello spettro, che permette di trasmettere più stazioni. In questo senso, il DAB+ ha senso solo per le città dove non c'è più spazio libero sulla FM. Per la Russia, probabilmente solo Mosca e San Pietroburgo sono in questa situazione; nelle altre città non ci sono tali problemi.

Per quanto riguarda la qualità del suono, dal punto di vista tecnico, il DAB+ può garantire un bitrate fino a 192 Kbit/s, il che offre praticamente un suono HiFi. Nella pratica, come abbiamo visto in precedenza, i broadcaster risparmiano e non superano neanche i 100 Kbit/s. Tra i tre multiplex è emersa solo una (!) stazione che trasmette a 96 Kbps (e non posso definire in altro modo la trasmissione musicale a 48 Kbps se non come un oltraggio — tali emittenti meriterebbero di perdere la licenza;). Quindi, purtroppo, possiamo affermare con una certezza del 99% che passando da FM a DAB la qualità del suono sarà inferiore a quella precedente. Certo, potrebbe essere diverso in altri paesi, ma ecco un esempio di una recensione inglese su YouTube con un titolo eloquente Why DAB sounds so BAD. Tecnica alla base del DAB è buona e non ci sono lamentele in merito, ma a livello economico, "i soldi hanno vinto sul male."

Tornando indietro in Russia, ha senso davvero preoccuparsi e iniziare a trasmettere in DAB? Dal punto di vista del prestigio internazionale, probabilmente sì, per non sembrare agli occhi dei vicini un paese del terzo mondo e, come bonus, affinché le automobili e le radio acquistate in Europa possano ricevere tutte le stazioni. Ma dal punto di vista degli ascoltatori e della qualità del suono, probabilmente non ci saranno vantaggi né nella qualità del suono né nei contenuti, gli utenti non otterranno nulla di più.

Se si pensa a prospettive lontane, probabilmente in futuro il ricevitore radio sarà un dispositivo con una scheda e-sim integrata e un abbonamento a Yandex Music, Spotify o Apple Music all'acquisto. Il futuro è decisamente per i servizi di streaming e contenuti personalizzati. Quanto presto accadrà, lo scopriremo, il tempo dirà.

Fonte: habr.com

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