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HDラジオ（HDR）[1]は、インバンドオンチャネル（IBOC）デジタルラジオ放送技術の商標です。HDラジオは通常、既存のアナログラジオ局をデジタル形式で、ノイズが少なくテキスト情報を追加して同時放送します。HDラジオは主に米国、米領バージン諸島、カナダ、メキシコ、フィリピンのAMおよびFMラジオ局で使用されており、 [要出典]北米以外でもいくつか実装されています。
インバンド オンチャネル (IBOC) HD ラジオは、アナログ AM および FM 信号と同じチャネルの未使用部分でデジタル信号を送信します (インバンド オンチャネル)。その結果、ラジオは両方の信号を受信するように設計しやすくなり、HD ラジオの HD は「ハイ デフィニション」ではなく「ハイブリッド デジタル」の略です。HD ラジオは、まず放送局のアナログ信号にチューニングしてから、デジタル信号を探します。ヨーロッパの DRM システムは HD ラジオと同様のチャネルを共有しますが、ヨーロッパの DAB システムはデジタル送信に異なる周波数を使用します。[2]
「オン チャネル」という用語は誤った呼び方です。このシステムは、実際には既存のラジオ局の割り当てに隣接する、通常は使用されていないチャネルで放送を行うからです。これにより、元のアナログ信号はそのまま残り、有効な受信機は必要に応じてデジタルとアナログを切り替えることができます。ほとんどの FM 実装では、96 ～ 128 kbit/s の容量が利用できます。ハイファイ オーディオに必要なのは 48 kbit/s だけなので、HD ラジオでは「マルチキャスト」と呼ばれる追加チャネル用の容量は十分にあります。
HD ラジオは、メイン チャンネルの同時放送がロイヤリティフリーとなるようにライセンスされています。同社は、追加のマルチキャスト チャンネルの料金で収益を上げています。放送局は、これらの追加チャンネルの品質を選択できます。音楽局は通常、1 つまたは 2 つの高忠実度チャンネルを追加しますが、音声のみのニュースやスポーツには低ビット レートを使用する局もあります。以前は、これらのサービスには独自の送信機が必要で、多くの場合、低忠実度の AM でした。HD では、1 つの FM 割り当てでこれらのチャンネルすべてを伝送でき、低品質設定でも通常は AM よりも音質が優れています。
通常は既存のチャンネルと組み合わせて使用されますが、全デジタル送信のライセンスも取得しています。4 つのAM放送局が全デジタル形式を使用しており、1 つは実験的な認可に基づいており、他の 3 つは2020 年 10 月にFCCが採択した新しい規則に基づいています。このシステムは、北米での FM 放送チャンネルの割り当てがまばらであることに依存しているため、他の地域ではほとんど使用されていません。ヨーロッパでは、放送局の間隔はより狭くなっています。
歴史
iBiquityはHDラジオを開発し、このシステムは2002年に米国連邦通信委員会（FCC）によって米国のデジタル音声放送方式として選定されました。[3] [4]正式にはNRSC-5と呼ばれ、最新バージョンはNRSC-5-Eです。[5]
iBiquityは2015年9月にDTSに買収され、 HDラジオ技術はDTSの同名の劇場サラウンドサウンドシステムと同じブランドになりました。 [6] HDラジオ技術と商標はその後、2016年にXperi Holding Corporationに買収されました。
HD ラジオは、一般的に互いに互換性のないいくつかのデジタルラジオ規格の 1 つです。
- FMeXtra は競合する米国の標準規格でしたが、2010 年代以降停滞しています。
- AM 放送局に対応した AM デジタル(CAM-D) に対応しています。
- デジタルオーディオ放送(DAB)、別名Eureka 147 は、ヨーロッパで最も一般的な規格です。
- Digital Radio Mondiale ( DRM-30およびDRM+構成) は、主に短波ラジオ向けに設計されました。
2018年5月までに、iBiquity Digital社は、同社のHDラジオ技術が主に米国の3,500以上の個別サービスで使用されていると主張しました。[7]これに対し、 DABシステムで運用されているサービスは2,200を超えています。
HD FMアナログデジタルハイブリッド伝送には400kHz 幅のチャンネルが必要であるため、北米以外での採用は難しい。米国ではFMチャンネルの間隔は200kHz であるのに対し、 その他の地域では100kHzである。さらに、受信機の隣接チャンネル選択性が悪かった時代から続くFCCの長年の免許慣行では、地理的に重なり合う、または隣接するカバレッジエリアにある局には、少なくとも400kHz離れたチャンネル が割り当てられている。したがって、ほとんどの局は、他の地元局に干渉することなく、また通常はそれらのチャンネル上の遠方の局との同一チャンネル干渉なしに、慎重に設計されたデジタル信号を隣接チャンネルで送信できる。[8]米国以外では、FM放送帯域のスペクトル負荷が大きいため、HDラジオなどのIBoCシステムは実用的ではない。
FCCは、アナログテレビの場合のようにアナログラジオ放送を終了する意向を示していない。[3]なぜなら、売却可能な無線周波数の権利が回復されないためである。したがって、消費者がHD受信機を購入しなければならない期限はない。
技術
デジタル情報は、HDC（High-Definition Coding）と呼ばれるオーディオ圧縮フォーマットでOFDMを使用して送信されます。HDCは、 MPEG-4標準HE-AACをベースにした独自のコーデックですが、互換性はありません。[9] HDCは、修正離散コサイン変換（MDCT）オーディオデータ圧縮アルゴリズムを使用します。[10]
HD 対応の放送局は、主要なオーディオ チャンネルをiBiquityの HD ラジオ技術に変換するための 1 回限りのライセンス料を支払い、追加のデジタル サブチャンネルについては純収入の 3% を支払う。 [11]ラジオ局の変換コストは 10 万ドルから 20 万ドルになることがある。[12] HD ラジオを組み込んだ受信機メーカーはロイヤリティを支払うが、これが HD ラジオが標準機能として完全に採用されなかった主な理由である。[13]
HD レシーバーがプライマリ デジタル信号 (HD-1) を失うと、アナログ信号に戻るため、新しい伝送方法と古い伝送方法の間でシームレスな操作が可能になります。追加の HD-2 および HD-3 ストリームにはアナログ同時放送がありません。そのため、デジタル受信が劣化すると、サウンドがドロップアウトまたは「スキップ」します (デジタル テレビのドロップアウトと同様)。代わりに、HD 信号はより堅牢な 20 kbit/sストリームに戻ることができますが、その場合、サウンド品質は従来の AM レベルに低下します。メタデータで曲名やアーティスト情報を提供する データ放送も可能です。
iBiquity Digitalは、このシステムはCD品質のオーディオに近づき、干渉と雑音の両方を低減すると主張している。[14]しかし、HDラジオのデータレートはCDよりも大幅に低く、デジタル信号は隣接するアナログAMバンド局に干渉することがあります。（以下の§ AMを参照）。
午前
AMハイブリッドモード（「MA1」）は 30kHzの帯域幅（± 15kHz）を使用し、放送局の割り当てチャンネルの両側で隣接チャンネルが重複します。 [15]夜間のリスナーの中には、この設計により隣接チャンネルの受信が損なわれるのではないかと懸念する人もいます。 [16] [17]この件に関して、WYSLのオーナーであるボブ・サベージがボストンのWBZに対して正式な苦情を申し立てました。
AM帯域の30kHzチャンネルの容量 には限りがあります。スペクトル帯域の複製を使用することで、 HDC+SBRコーデックは15,000Hzまでの音の再現をシミュレートすることができ、帯域幅が狭いAM帯域で適度な品質を実現します。[18] HDラジオAMハイブリッドモードには、約40〜60kbit/sのデータを伝送できる2つのオプションがあり 、ほとんどのAMデジタル局は、冗長性（同じデータが2回放送される）を備えた、 より堅牢な40kbit /sモードをデフォルトにしています。
従来のAM受信機で隣接チャンネルにチューニングされたデジタルラジオ信号を受信すると、ホワイトノイズのような「ヒス」音に聞こえます。、または大きな滝、または密林の樹冠を通過する強く安定した風、または同様のもの。
オールデジタルAM
全デジタルAM（「MA3」）では、「拡張」と「コアのみ」の2つのモードが使用可能です。[19]
- 拡張モードでは、プライマリ、セカンダリ、およびターシャリ キャリアが送信され、 ステーションの 0.5 mV/m輪郭までの 20 kHzの帯域幅を使用しながら、 最大 40.2 kbit/sのスループットが可能になります。この輪郭内では、ステレオ オーディオ、グラフィック (ステーションのロゴと「アーティスト エクスペリエンス」アルバムのアートワーク)、およびテキスト情報 (ステーションのコールサイン、タイトル、アルバム、およびアーティスト) を受信機でデコードできます。
- コアのみモードでは、ステーションはプライマリキャリアのみを送信します。
受信機がどちらのモードでもプライマリキャリアしかデコードできない場合、音声はモノラルになり、テキスト情報のみが表示されます。ハイブリッドモードと比較して、どちらの全デジタルモードでも必要な帯域幅が狭いため、隣接チャンネルで放送している局との干渉の可能性が減ります。[20]しかし、全デジタルAMでは、受信機がプライマリデジタルキャリアをデコードするには信号が弱すぎる場合にフォールバックするためのアナログ信号がありません。
4 つの放送局が完全デジタル / デジタル専用放送局として運営されています。
- WWFDは2018年7月からFCCから全デジタル放送を行うための特別な暫定権限を与えられている。 [21]
- WMGG（2021年1月以降）、WFAS（2021年5月以降）、WSRO（2021年12月以降）は、2020年10月27日にFCCが採択した新しい規則に基づいて、AM放送局が自主的に全デジタル放送に切り替えることを選択できるようにし、全デジタル放送を行っている。[22]しかし、その後WMGGはMA3を廃止し、WSROは放送を停止した。[23]
WWFDはデジタルサブチャネルの使用を実験し、第2チャネル（HD2）を低データレートで運用しながら、第1チャネル（HD1）のデータレートを低下させた。[24] 2020年10月、FCCはWWFDの実験 から次のように結論付けた。
- 「[実験的]記録は、 [ AM ] HD-2サブチャンネル上のオーディオストリームが現在技術的に実現可能であることを証明するものではない」[25]
FCCは、デジタルAM信号を多重化したい放送局に対し、多重化の許可を申請して取得することを義務付けている。 [25] 2020年初頭、FCCはWTLCからの多重化要求を拒否した。[26]
FM
FMハイブリッド デジタル/アナログ モードには、ステーション マネージャーの電力予算と必要な信号範囲に応じて、 約 100、112、125、または 150 kbit/sのデータ伝送 (非可逆) 圧縮デジタル オーディオを伝送できる 4 つのオプションがあります。HD FM には、最大 300 kbit/s のレートでサラウンド サウンドなどの追加機能を有効にする、いくつかの純粋なデジタル モードもあります。AMと同様に、純粋なデジタルFM は、より堅牢な 25 kbit/s信号に戻る「フォールバック」状態を提供します 。
FM局はデータストリームをオーディオ品質の異なるサブチャンネル（88.1 HD-1、HD-2、HD-3など）に分割できます。この多重サービスは、多重化放送を使用するATSC準拠のデジタルテレビのデジタルサブチャンネルに似ています。たとえば、トップ40局の中には、ホットなACやクラシックロックをデジタルサブチャンネルに追加して、リスナーに多様性を提供しているところもあります。[27]最終的には全デジタル化が進む可能性があり、フルパワーチャンネルを3つ、ローパワーチャンネルを4つ（合計7つ）使用できるようになります。あるいは、1つのチャンネルを300 kbit/sで放送することもできます 。
FCC規則では、1つのチャネルをアナログ信号のサイマルキャストにし、主要なデジタルストリームをデコードできない場合に受信機がアナログ信号にフォールバックできるようにする必要があります。これには2つの同期が必要であり、アナログサービスに大幅な遅延が追加されます。場合によっては、特に対流圏ダクティングイベント中は、同じ周波数ではるかに強力なローカルアナログ専用局があるにもかかわらず、HD受信機が遠方の局のデジタルストリームにロックオンすることがあります。アナログ信号で局を自動的に識別しないと、受信機は2つの間に相関関係がないことを認識できません。[a]リスナーは、HD受信をオフにするか（ローカル局を聴くため、または2つの局間でランダムに切り替わるのを避けるため）、遠方の局を聴いて局IDを取得しようとする可能性があります。
信号は送信機で同期され、受信機器に同時に到達しますが、HD ユニットとアナログ ラジオを同時に再生すると、リスナーが聞く音は明らかに同期していない場合があります。これは、すべてのアナログ受信機がアナログ信号を処理する速度が、デジタル ラジオがデジタル信号を処理する速度よりも速いためです。HD ラジオでのアナログ信号のデジタル処理も、アナログ信号を遅延させます。同じ部屋または家で、同じ放送局に合わせ、デジタル ラジオとアナログ ラジオを再生すると、紛れもない「リバーブ」またはエコー効果が生じ、不快になることがあります。これは、複雑な音楽番組コンテンツよりも、単純な音声送信で顕著になります。[b]
放送局は、 AMと同様にダイプレクサーを使用して既存のアンテナから HD を送信できます。また、FCC によって、メインのアナログ信号から一定の距離と高さ以内であれば、同じ一般的な場所またはアナログ補助として認可された場所で別のアンテナを使用することが認められています。この制限により、2 つの送信がほぼ同じ放送範囲を持ち、受信される任意の場所で 破壊的な干渉を引き起こさないように、信号強度の適切な比率が維持されることが保証されます。
アーティスト体験
HDラジオは「アーティストエクスペリエンス」 [28]と呼ばれるサービスをサポートしており、アルバムアート、ロゴ、その他のグラフィックの送信を受信機に表示することができます。アルバムアートとロゴは放送局の裁量で表示され、追加の機器が必要です。HDラジオメーカーは、アートワークを適切に表示することを含むiBiquity認定に合格する必要があります。
EASアラート
2016年以降、新しいHDラジオはBluetoothと緊急警報システム（EAS）警報[29]をサポートしており、交通、気象警報、 AMBER 、セキュリティ警報の送信をラジオに表示できます。「アーティストエクスペリエンス」と同様に、緊急警報は放送局の裁量で表示され、追加の機器が必要です。
帯域幅と電力
FM ステレオ局は通常、最大 280 キロヘルツのスペクトルを必要とします。FM 信号の帯域幅は、ピーク偏差 (通常 75 kHz ) と最高ベースバンド変調周波数 ( RBDS使用 時はおよそ 60 kHz ) の合計を 2 倍にして求められます。ベースバンド帯域幅の15 kHzのみがアナログモノラルオーディオ (ベースバンド) によって使用され、残りはステレオ、RBDS、ページング、ラジオ読み上げサービス、他の顧客へのレンタル、または社内テレメトリ用の送信機/スタジオ リンクとして使用されます。
（通常の）ハイブリッドモードでは、放送局のアナログ帯域幅は±130 kHzです。主要な主デジタルサイドバンドは、アナログ 信号の両側に ±70 kHz拡張されるため、400 kHzのスペクトル全体を占めます。拡張ハイブリッドモードでは、アナログ信号は±100 kHzに制限されます。拡張プライマリサイドバンドは、アナログ信号を制限することによって作成された追加の±30 kHzのスペクトルを使用して、メインプライマリサイドバンドに追加されます 。 [30]拡張ハイブリッドは、最大約50 kbit/sの追加容量を提供します。[31]拡張ハイブリッドを使用するためにシャットダウンする必要がある既存のサブキャリアサービス（通常は92 kHzと67 kHz ）は、デジタルサブチャネルを使用して復元できます。ただし、これには、放送局とHDサブチャネルにシフトされたサービスを使用するすべての受信機の両方で、すべての関連機器を 交換する必要があります。
アナログ信号とデジタル信号の電力比は、当初 100:1 (-20 dBc) に標準化されました。つまり、デジタル信号の電力はアナログ搬送波電力の 1% です。この低電力と、デジタル変調の均一でノイズのような性質により、遠方のアナログ局との同一チャネル干渉の可能性が低減します。ベースバンド変調全体が削減されるサブキャリアとは異なり、 アナログ搬送波 電力は削減されません。全米放送事業者協会(NAB) は、FCC にデジタル信号の 10 dB (10 倍) の増加[32] を要求しました。これは、アナログ搬送波電力の 10% の増加に相当しますが、アナログ信号は減少しません。これにより、干渉のためにアナログ カバレッジが減少することが示されましたが、デジタル カバレッジは大幅に改善されます。6 dB または 4 倍の 4% (-14 dBc または 25:1) への増加を含む他のレベルもテストされました。ナショナル・パブリック・ラジオは、増強によって加盟局、特に二次的な放送局であるためそのような干渉から保護されていない放送トランスレータへの干渉が増加する可能性があるため、いかなる増強にも反対している。他の放送局も、増強には多くの放送局で高価な機器の変更が必要になり、すでに高価なシステムでは今のところ何のメリットも得られていないため、反対（または無関心）している。
HDラジオは10%の電力レベルでFCCのスペクトルマスク内に収まるものの、HD FMが異なる局間の干渉を増大させるのではないかという懸念が依然としてある。[33] 北米のFMチャンネルは200kHz間隔で配置されている 。HD放送局は、通常、1mV /mの サービスコンター（FCCがほとんどの局を保護する上限）内ではアナログ局に干渉を及ぼすことはない。しかし、IBOC信号は、すぐ隣の局のアナログ信号内に存在している。提案されている10dBの電力増加により、1mV /mの コンター内で2番目に隣接するアナログ信号の劣化を引き起こす可能性がある。[34] [35] [36]
2010年1月29日、米国FCCは、最大デジタル実効放射電力（ERP）を、これまでの最大1%（−20 dBc）からアナログERPの4% （−14 dBc ）に自主的に引き上げるという報告書と命令を承認した。 [37]個々の放送局は、他の放送局に有害な干渉を引き起こさないことを証明できれば、最大10%（−10 dBc）までの軽減を申請できる。他の放送局への継続的なRF干渉について、その放送局の免許サービス地域内の場所から少なくとも6件の確認された苦情があった場合、干渉局は、FCCが最終的に干渉が十分に軽減されたと判断するまで、次のレベルである4%、2%（−17 dB）、または1%に軽減することが求められる。[38]問題を引き起こした放送局ではなく、干渉を受けた放送局が立証責任とそれに関連する費用を負う。放送クラスの制限を超えたままになることが許可されている、適用除外のFM 局の場合、これらの数値は実際の電力ではなく、下限値に対する相対値です。
他のデジタルラジオ規格との比較
HD 対 DAB
一部の国では、 Eureka-147 デジタル オーディオ放送(DAB) または新しいDAB+バージョンを導入しています。DAB は、約 1.5メガヘルツ幅 (≈1 メガビット/秒)の単一のマルチプレックスを放送します 。このマルチプレックスは、9 ～ 12 のプログラム (またはステーション) の複数のデジタル ストリームに分割されます。対照的に、HD FM は、 米国で従来使用されている 200 kHz のチャネル間隔と互換性のある 400 kHz の帯域幅と、 デジタルのみのモードで 300 kbit/sの機能を必要とします。
第一世代のDABはMPEG-1 Audio Layer II (MP2)オーディオコーデックを使用していますが、これは新しいコーデックよりも圧縮効率が低いです。DABステレオプログラムの一般的なビットレートは128キロビット/秒以下であり、その結果、DABのほとんどのラジオ局は同様の条件下でFMよりも音質が劣っています。[39]多くのDAB局もモノラルで放送しています。対照的に、DAB+は新しいAAC+コーデックを使用し、HD FMはMPEG-4 HE - AAC標準に基づくコーデックを使用します。
DAB+が導入される前は、DABの非効率的な圧縮により、限られた1Mbit/sの帯域幅により多くのチャンネルを含めるために、 ステレオからモノラルに放送局を「ダウングレード」するケースもありました。[40]
DAB、DAB+、HD FM などのデジタルラジオは、アナログ FM に比べてカバー範囲が狭い場合が多く、ラジオはより高価で、使用する周波数によっては車内や建物内での受信状態が悪い場合があります。HD ラジオにもこれらの欠点のほとんどがあります (以下の批判を参照)。一方、デジタルラジオでは放送局の数が増え、信号障害の影響を受けにくくなります。ただし、米国では、HD ラジオを除き、DAB+ などのデジタル放送技術は、VHF バンド II ( FM ) や中波バンドでの使用が承認されていません。
DAB は、ヨーロッパで一般的な複数の放送局を提供する全国放送ネットワークに適していますが、HD は個別の放送局に適しています。
HD 対 DRM
デジタル・ラジオ・モンディアル(DRM 30) は、すでに販売されている互換ラジオとともに、 主に短波および中波放送用に設計されたシステムです。DRM 30 は、各局が 10 kHz (地域によっては 9 kHz) 間隔のチャンネルを介して最大 30 MHz の周波数で放送されるという点で、HD AM に似ています。2 つの規格は同じ基本変調方式 (COFDM) を共有し、HD AM は独自のコーデックを使用します。DRM 30 はxHE-AACで動作し、歴史的には AAC、Opus、 HVXCなど、多数のコーデックのいずれかで動作します。受信機の同期とデータ コーディングは、HD AM と DRM 30 で大きく異なります。2015 年現在、AM、FM、DAB、DRM 30 とDRM+、HD AM および HD FM をデコードできるラジオ チップセットがいくつかあります。
HD AM と同様に、DRM ではハイブリッド デジタル アナログ放送または純粋なデジタル放送のいずれかが許可され、放送局は複数のオプションを使用できます。
- ハイブリッド モード (デジタル/アナログ) - 10 kHz アナログと 5 kHz デジタル帯域幅により、5～16 kbit/sのデータ レートが可能になります。
- チャネル中心の ±5 kHz に限定された 10 kHz のデジタル専用帯域幅により、12～35 kbit/s が可能になります。
- ±10 kHz（隣接チャネルの半分を含む）を使用する 20 kHz デジタルのみの帯域幅では、24～72 kbit/s が可能になります。
中波では、実際の DRM ビット レートは、昼間の送信と夜間の送信 (地上波と空中波) およびエラー訂正専用のビット量 (信号の堅牢性) によって異なります。
DRM はAM 放送局に成長の道を提供しますが、残念ながらDABや HD AM と同じ欠陥を多く抱えています。
- ハイブリッドモードではアナログAM信号に比べて放送距離が短い
- 車内や建物内での受信状態が悪い
- 全デジタル モードでは信号が指定されたチャネル マスク内に収まりますが、20 kHzモードを使用すると隣接チャネルと干渉が発生します 。
DRM+は、FM帯域のHDラジオと同じ原理に基づいた異なるシステムですが、すべてのVHF帯域（1、2、3）で実装でき、[41]ハイブリッドアナログデジタルまたはデジタルのみの放送として、0.1MHzのデジタルのみの帯域幅で186.3kbit/sのデータレートを可能にします[ 42 ] [ 43] （ 0.4MHzのHD FMでは300kbpsを可能にします）
Digital Radio Mondialeは、特許とライセンスの対象ではあるものの、オープンスタンダードシステムです。HDラジオは、 iBiquity Digital Co. / Xperi Holding Co.の知的財産に基づいています。 米国では、HF /短波放送にDRMを使用しています。[44]
受容と批判
認知度と報道
2007年8月8日にブリッジ・レーティングスが実施した調査によると、「今後2か月以内にHDラジオを購入しますか？」という質問に対して、 「はい」と回答したのはわずか1.0%でした。[45]
一部の放送技術者は新しいHDシステムに対して懸念を表明している。[46] 2008年9月に実施された調査では、少数の参加者がHDラジオと衛星ラジオを混同していた。[47]
第一世代のHDラジオの多くは受信機の感度が低く、音質に問題があった。HDラジオのデジタル信号レベルは、放送局の送信機のアナログ信号電力より10～20dB低い。さらに、一部の受信機のアナログ部分は、古いアナログのみのモデルに比べて劣っていると評論家は指摘している。[48]
しかし、2012年以降、ほとんどの新型車でHD対応受信機の採用が大幅に増加し、車載用と家庭用の両方でHDラジオ受信機とFull Artist Experienceなどの特別な機能を備えたアフターマーケットのラジオシステムがいくつかあります。iBiquityの報告によると、ラジオを聴く人の78%はHDで放送する局で聴取されています。[49] HDに切り替えたり、デジタルラジオと互換性のあるサブチャンネルを追加したりする局が増えています。ミネソタ州セントクラウドでは、多くの地元ラジオ局でHD信号を聴くリスナーの数が増えており、それが売り上げにプラスに働いています。[50]
異なるフォーマットと互換性の標準
DABとDRM規格はオープン規格であり、HDラジオより前から存在していたが、HD受信機を海外に売却または移動した場合、これらの放送局を受信するために使用することができなくなった（例外として、スリランカ、[51] [更新が必要] タイ、台湾、日本、ルーマニア、その他いくつかの国にはHD放送局がある）。
DAB およびDRM受信機は、米国では HD 信号を受信できません。AMおよびFM局が周波数を変更せずにデジタルにアップグレードできるようにする HD システムは、異なるデジタル放送規格です。共通規格がないため、HD 受信機は他の国の DAB または DRM 放送を受信できず、その逆も同様です。そのため、メーカーは国ごとに別々の製品を開発する必要があり、通常はデュアル フォーマットではありません。
Advanced Audio Coding (AAC) コーデック ファミリは公開文書化された標準ですが、HDC コーデックは HD システム内にのみ存在し、iBiquity の 企業秘密です。
同様にDABやDRMはオープン仕様ですが、iBiquityのHD仕様は部分的にオープンですが、大部分は非公開です。[説明が必要] [52]
HDラジオは、米国のデジタルテレビ規格であるATSCを使用していないため、テレビチャンネル6の放送局が享受していた以前のテレビとFMラジオの互換性を回復できません。アナログテレビの時代には、FM放送帯域の最も低い部分（87.7〜87.9MHz ）が、米国のアナログテレビのチャンネル6のFM音声搬送波と重なっていました。 [d] NTSCアナログテレビ規格では、従来のアナログFMを使用して音声搬送波を変調していたため、チャンネル6で放送するテレビ局の音声は、ほとんどのFM受信機で聞くことができました。テレビとラジオの初期には、いくつかのテレビ局がこの重なりを利用してラジオ局として運営されていました。フルパワーテレビ局は2009年6月にアナログ放送の停止を余儀なくされ、低出力局は2021年7月までにアナログ放送を停止した。デジタルテレビとすべてのデジタルラジオ規格は互換性がないため、HD受信機は87.75MHz周波数でデジタルテレビ信号を受信できず 、チャンネル6テレビ局の以前のデュアルメディア互換性が失われました。87.75でオーディオキャリアを放送する現在の低出力ATSC 3.0チャンネル6局にはHDラジオがありません。[引用が必要]
品質低下の懸念
HDラジオのプロモーションでは、その機能の一部が他の機能と相互に互換性がないことが明確に示されないことがよくあります。たとえば、HDシステムは「CD品質」と説明されていますが、HDシステムでは、 2つ以上の別々のプログラム間でデータストリームを多重化することもできます。データストリームの半分以下を使用するプログラムでは、完全なデータストリームが許可された単一のプログラムよりも高いオーディオ品質を実現できません。FCCは、
FCC がアナログ同時放送を禁止した場合、各放送局は 300 kbit/sを超える帯域幅を利用できるようになるため、複数のサブチャネルとともに、優れたステレオ品質やサラウンド サウンドオーディオも実現できます。また、低電力の個人用 FM 送信機の自由度も高まり、最新のスマートフォン、コンピューター、その他のデバイスを従来のアナログ FM 受信機とペアリングできるようになります。
放送業界は、将来の HD 受信機モデルについて、条件付きアクセス、つまり追加のサブチャンネルを有料サブスクリプションでのみ利用できるようにするための FCC 承認を求めています。[要出典] NDS [e]は、HD ラジオに「RadioGuard」と呼ばれる暗号化されたコンテンツ配信システムを提供するためにiBiquityと契約を結びました。[54] NDS は、RadioGuard が「追加の収益を生み出す可能性を提供する」と主張しています。
HD 信号を放送するチャンネルにチューニングされた既存の FM 受信機のほとんどすべては、デジタル信号のアナログ復調により、「HD ラジオ自己ノイズ」と呼ばれるアナログ信号のノイズが増加する傾向があります。高品質再生システムの一部の高忠実度 FM 受信機では、このノイズが聞こえ、不快になることがあります。既存の FM 受信機のほとんどすべてでは、HD ラジオを放送する局のアナログ信号品質の低下を防ぐために、内部フィルターを変更するか、後検出フィルターを追加する必要があります。
アナログ信号の減少
米国では、ラジオ局は特定の有効放射電力レベルで放送する許可を得ている。2008年、NPRラボは、デジタル電力レベルをFCCが特定の状況下で現在許可している最大アナログキャリア電力の10％に増加した場合のHDラジオの予測運用に関する研究を行い、デジタル信号がFMのRF干渉を増加させることを発見した。しかし、強化されたデジタルHD信号のカバレッジはアナログのカバレッジを超え、車内では17％多くの人口がカバーされるが、屋内では17％減少する。[55]
高いコスト
料金を含むシステム導入コストは、放送局の規模や既存のインフラによって異なる。一般的なコストは、初期費用が少なくとも数万ドル[f]で、さらにHD-2およびHD-3の場合、Xperiに支払うチャンネルごとの年間料金（放送局の年間収益の3% [要出典]）がかかる（HD-1にはロイヤルティ料金はかからない）。iHeartRadioやCumulus Broadcastingなど、より大規模なメディア市場の大企業であれば、自社の放送局にこの技術を導入する余裕がある。しかし、営利・非営利を問わずコミュニティラジオ局は、多くの場合、LPFM局に課せられる年間1,000ドルのXperi料金を支払う余裕がない。2010年半ばに、新世代のHDラジオ放送機器が導入され、システム導入の初期費用[f]が大幅に削減された。
HD ラジオ受信機の価格は、 1 ドルショップでも時々見つかる通常の FM ラジオと比べて、約50ドルから数百ドルです。歴史的には HD ハードウェアのコストは高かったものの、採用が増えるにつれて価格が下がり、HD ラジオを搭載した受信機はより一般的になりつつあります。特に、HD 形式で放送する放送局が増えるにつれて、その傾向が強まっています。[引用が必要]
消費電力
従来のアナログのみの FM 送信機は、通常、効率的ではあるが線形ではない「クラス C」アンプで動作します。HD ラジオには、異なるアンプ クラスが必要です。クラス C アンプは、送信機全体の効率が70% を超える状態で動作できます。[g]デジタル送信機は、線形に近い他のアンプ クラスの 1 つで動作しますが、線形性によって効率が低下します。最新のハイブリッド HD FM 送信機は通常、50 ～ 60% の効率を実現しますが、HD デジタルのみの FM 送信機は 40 ～ 45% しか実現できません。効率が低下すると、電気代と冷却コストが大幅に増加します。
プログラミング
2013年まで、HDデジタルラジオアライアンス[h]は、放送局が追加チャンネル（HD-2、HD-3など）に重複しないフォーマットを選択するための連絡役を務めていました。現在、iBiquityは放送局の主要所有者と協力して、複数の放送局が個別に同じフォーマットを作成するのではなく、リスナーにさまざまな追加の選択肢を提供しています。HD-1放送局は通常のFM（および一部のAM）放送局と同じフォーマットで放送しており、これらの放送局の多くは、メインの番組を補完するために1つ、2つ、または3つのサブチャンネル（HD-2、HD-3、HD-4と指定）を提供しています。
iHeartRadio は、自社の放送局で放送するだけでなく、他の競合局にもさまざまな音楽ジャンルの番組を販売しています。一部の局では、地元のAM放送や低出力 FM放送を姉妹局の HD-2 または HD-3 チャンネルで同時放送しています。たとえば、カンザスシティのKMBZ-FM は、610 AM KCSP-AMの番組を 96.5 FM -HD2 で同時放送しています。HD-2 チャンネルでは、古い廃止された形式を放送するのが一般的です。たとえば、最近多くの市場でアナログラジオからスムーズジャズ形式が消えたことに伴い、ミシガン州デトロイトのWDZH-FM (旧 WVMV)、ニューヨーク市のWFAN-FM、オハイオ州クリーブランドのWNWV-FMなどの局では、HD-2 または HD-3 バンドでスムーズジャズを放送しています。一部の HD-2 または HD-3 局では、姉妹AM 局と同時放送しています。たとえば、セントルイスでは、クリアチャンネルのKMOX-AM (1120 kHzアナログおよび HD) がKEZK-FM 102.5 FM -HD3 で同時放送されています。コロラド州ボルダーのKBCO-FM は、HD-2 チャンネルを使用して、プライベート録音スタジオからの独占ライブ録音を放送しています。CBSラジオは、HD-2 および HD-3 チャンネルを介して、より人気のあるスーパーステーションを遠方の市場 (ニューヨーク市ではKROQ-FM 、フロリダではWFAN-AM、ロサンゼルスではKFRG-FMとKSCF-FM ) に導入する計画を実行中です。
2009年3月8日、CBSラジオは、ワシントンDCのスポーツラジオ局WJFK-FMをHD4サブチャンネルを持つ最初の局として開設した。この局は、姉妹スポーツ局であるボルチモアのWJZ-FM、フィラデルフィアのWTEL-AMとWIP-FM、ニューヨークのWFAN-AMも放送している。[i] [56]それ以来、他の多くのチャンネルもHD-4サブチャンネルを実装しているが、音質の低下により、ほぼ100%トークベースのフォーマットとなっている。たとえば、ロサンゼルスのKKLQ-FMはHD-4信号を運用し、99%トークのThe Mormon Channelを放送している。[57]
公共放送局も HD ラジオを採用している。ミネソタ公共ラジオはいくつかのサービスを提供している。ツインシティーズのMPR ニュース局KNOW-FMは、91.1 FM -HD2 で音楽サービスRadio Heartland を、 91.1 FM -HD3で「 BBC News and More」という追加のニュース番組を提供している。ツインシティーズのクラシックMPR局KSJN-FMは、99.5 FM -HD2 で「Classical 24 」サービスを提供している。ツインシティーズの89.3 FMにあるKCMP-FM は、89.3 FM -HD2で子供とその親向けの音楽「Wonderground Radio」を提供している 。[58]
ロサンゼルスの89.3FMで放送されている KPCC-FM（南カリフォルニア公共ラジオ）は、ロサンゼルスの89.3FM- HD1のアナログチャンネル と89.3FM-HD2の MPRの音楽サービスKCMP-FMのデジタル同時放送を提供しています。 [59]
ニューヨーク市のニューヨーク公共ラジオ、WNYC (AM)とWNYC-FM ( dba WNYC ) は、 WQXR-FMのローカル番組のクラシック音楽のみのサービス「Q2」を 93.9 FM -HD2 で再放送している。このサービスは 2006 年 3 月に開始された。[60] 2009 年 10 月 8 日、ニューヨーク公共ラジオがユニビジョン ラジオとの周波数交換の一環としてWQXR-FMを買収した際に、このフォーマットは105.9 FMの WQXR -HD2 ( WXNY-FM ) に移行された。現在、 WNYC-FM -HD2 チャンネルの番組はWQXR-FMの再放送であり、105.9 FMの信号が弱く、エリア全体をカバーしていないため、何らかの形で WQXR-FM の番組を完全にカバーしている。
ミルウォーキーのWMIL-FM は、iHeartRadio とWITI-TV間のニュースおよび天気予報コンテンツ契約の一環として、2009 年 8 月から HD-3 サブチャンネルでFox系列局WITI -TV の音声同時放送を行っています。これにより、デジタル移行後の 2 か月間の中断の後、 WITI-TV の音声がミルウォーキーのラジオで復活しました。チャンネル 6 のアナログテレビ局であるWITI-TV は、87.7 FM の音声特性を利点として活用し、視聴者がカーラジオで同局のニュース番組やFox の番組を聞けるようにしました。
KYXY‑FM は、サンディエゴのCBSが96.5 FMで運営しており、HD ラジオで数少ない「サブチャンネルのみ」の独立したキリスト教音楽ベースのフォーマットの 1 つとして HD‑2 チャンネルを提供しています。「The Crossing」というブランド名で、アズサ パシフィック大学が運営しています。
大学ラジオも HD ラジオの影響を受けており、大学キャンパス内の公共ラジオ局であるWBJB-FMなどのラジオ局は、マルチキャスト チャネルの 1 つとして学生が運営するラジオ局を提供しています。ノースカロライナ州ローリーのWKNC-FM は、HD-1 および HD-2 で大学ラジオ番組を放送し、WKNC-FM- HD3のWolfBytes Radioでエレクトロニック ダンス ミュージックを放送しています。
一部の商業放送局も、自社のHD-2 チャンネルを使用して非営利放送局の番組を放送しています。ボンネビル・インターナショナルは、 HD-2 および HD-3 チャンネルを使用してモルモン・チャンネルを放送しています。このチャンネルは完全に非営利であり、ボンネビルの所有者である末日聖徒イエス・キリスト教会の公共サービスとしてのみ運営されています。8 つの HD-2 および HD-3 ステーションからなるこのネットワークは、2009 年 5 月 18 日に開始され、2 週間以内に完全に機能しました。また、デトロイトでは、都市部のアダルト・コンテンポラリー・ステーションであるWMXD-FMが、 HD-2 バンドでコンテンポラリー・クリスチャンK-Loveフォーマットを放送しています(HD-2 は、大都市圏のいくつかのアナログ・トランスレータにも供給されています - 下記参照)。これは、iHeartMedia とK-Love の所有者であるEducational Media Foundation (EMF)の間の合意により、EMF がWMXD-FMの HD-2 チャンネルをプログラムできるようにしたためです。同様に、ロサンゼルスのKRRL 92.3 FM -HD3 信号はEMFのAir1 を再放送し、サンタバーバラのKLSB 97.5 FMはプライマリ周波数でK-Love を放送し、 HD-2 でAir1 を再放送します(ただし、どちらも「アーティスト エクスペリエンス」をサポートしていません)。ミズーリ州セントルイスでは、WFUN 96.3 -HD2 がクラシック音楽局 Classic 107.3 の K297BIを再放送します。
2018年7月、1年間の計画された実験の一環として、メリーランド州フレデリックのWWFD-AMは、アナログ送信を廃止し、デジタルのみで放送する最初のAM放送局となった。 [61]
翻訳者
放送トランスレータは独自の番組を制作することを禁じられているが、 FCC は、トランスレータ局が、トランスレータが割り当てられている主要局の HD ラジオ チャンネルの音声を標準アナログFMで再放送することを物議を醸しながら許可している。これにより、すでに地元および全国で複数の局を所有している局の所有者は、新しい別個のライセンス局を取得するために必要な割り当て表を変更する規則制定プロセスを回避し、メディア所有権の過度の集中を防ぐことを目的とした支配権の上限を超えないようにすることもできる。このような新しいトランスレータ局は、同じフットプリントで新しいLPFM局がオンエアするのを阻止できる。トランスレータ局は、地元で発信されたLPFM局よりも広い放送範囲が許可されているため (高さと出力の制限が緩いため) 、他の方法では複数のLPFM 局がライセンスを取得できた フットプリントをトランスレータ局が占有できる。
主要局の信号がすでに容易に受信できる地域で、主要局の HD のみの二次ラジオ チャネルをアナログ FMに変換するという物議を醸す慣行に加えて、より伝統的な方法でトランスレータを使用して、変更されていないメイン信号と HD ラジオ サブチャネルを含む主要局の完全なコンテンツの範囲を、局のカバレッジまたは受信状態が悪い地域で拡張することもできます。これは、ユタ州マンティのリモート送信機K202BDを介して行われ、ソルト レイク シティからKUER-FMのアナログ信号とデジタル信号の両方を再放送します。
これを実現するために、HD ラジオはメイン ステーションから「ベント パイプ」セットアップを介して渡されることがあります。この場合、トランスレータは、多くの場合、単純なヘテロダインによって、チャネル全体の周波数シフトを行うだけです。アンプとラジオ アンテナのいずれかの帯域幅が狭すぎて、より広い HD ラジオ信号を通過できない場合は、両方の帯域幅を増やす必要があります。つまり、どちらかまたは両方を交換する必要がある可能性があります。独立した受信機と送信機を使用するベースバンドトランスレータには、メイン ステーションと同様に、HD ラジオ送信機が必要です。トランスレータは HDラジオ デジタル信号を送信する必要はなく、ハイブリッド HD 信号を実行するFM ステーションを中継する既存のトランスレータの大部分は、HD ラジオ技術の登場前に設計された機器の技術的制限により、ラジオ放送の HD 部分を中継しません。
受信機
自動車および家庭/業務用
2012 年までに、市場にはいくつかの HD レシーバーが登場しました。基本モデルの価格はおよそ50ドルです。
自動車用 HD レシーバーのメーカーには以下が含まれます。
ほとんどの自動車メーカーは、新車のオーディオ パッケージとして HD レシーバーを提供しています。これには以下が含まれます。
家庭やオフィス向けのリスニング機器は、コンポーネント レシーバーと卓上モデルの両方で、次のような多くの企業から提供されています。
ポータブル
当初、ポータブル HD レシーバーは、初期のチップセットが小型の筐体には大きすぎたり、バッテリー駆動のデバイスには実用的ではないほど多くの電力を必要としたりしたため、入手できませんでした。しかし、2008 年 1 月にラスベガスで開催されたConsumer Electronics Show (CES)で、iBiquity はタバコの箱ほどの大きさの新しいポータブル レシーバーのプロトタイプを発表しました。2 つの企業が HD レシーバー用の低電力チップセットを製造しました。
- サムスン[63]
- サイポート[64] [k]
少なくとも 5 つの企業がポータブル HD レシーバーを製造しています。
- コビー・エレクトロニクス・コーポレーションは、 AMとFMの両方に対応した初のHDポータブル受信機、コビーHDR-700ポータブルHD受信機を製造した。[66]
- Griffin Technology は、 Apple iPodまたはiPhoneのドック コネクタに差し込むように設計された HD レシーバーを製造しました。このレシーバーには、デバイスのマルチタッチディスプレイを通じてソフトウェアでチューニング機能が提供されます。この製品は製造中止になりました。
- ベスト・バイは、 2009年7月12日に自社ブランドのポータブルユニットであるInsignia NS-HD01の販売を開始しました。これは一般市場に投入された2番目のポータブルHD受信機であり、FMのみの再生と、ミニUSB経由で充電する取り外し不可能な充電式バッテリーを特徴としていました。Insigniaユニットは2009年に約50ドルで販売され、入手可能な受信機の中で最も安価でした。[67] ベスト・バイは、 NS-HD02を採用し、2019年9月までにNS-HD01モデルの販売を中止しました。
- マイクロソフトは2009年9月15日にZune HDをリリースした。このメディアデバイスにはHDレシーバーが組み込まれていた。[68] Zune HDは2011年11月にWindows Phoneに取って代わられ、販売が中止された。
- Sangean Electronics は、 Sangean HDR-14 ポータブル レシーバーなど、AM および FM 受信機能を備えた複数のポータブル HD ラジオを製造しています。
2012年までに、iBiquityはHDRチップセットを携帯電話に搭載しようとしていました。
脚注
- ^ステーション識別は音声または RBDSデータ として送信されますが、すべてのステーションが RBDS を送信するわけではありません。
- ^ 「リバーブ」効果は、アナログ受信機とデジタル受信機、またはまれに回路が著しく異なるデジタル受信機に限定されることに注意してください。同じ部屋または家の中に、すべて HD の受信機 (少なくとも同じメーカーとモデル) を複数台、またはすべてアナログの受信機を複数台設置しても、目立ったエコーは発生しません。
- ^
Holm (2007) [39] DABデジタルラジオの音質、要約 （英語）：
DABのオーディオ品質に関するこの分析は、放送会社から独立して行われ、放送会社の情報のバランスを取ることを目的としています。オーディオ信号の測定と非公式の試聴を通じて、DABにはいくつかの問題があることがわかりました。
- ジョイント ステレオ コーディングを多用しているため、ステレオ イメージがぼやけています。ステレオ イメージに焦点が合わず、楽器の位置が正確に定位されない場合が多く、場合によってはボーカリストとバックグラウンド ミュージックのバランスも正しくありません。
- 高音域のカットオフ周波数は通常 14 kHz と低く、その結果、明るさが欠け、音場がぼやけてしまいます。特に若い人は、この劣化に気付くでしょう。
- 3つの放送局は、FMと同様の音質で160 kbit/sを使用しています: P2、Alltid Klassisk1、P4
- P1 と P3 を含む 12 の放送局は、FM よりも品質の低い 128 kbit/s を使用します。
- 2 つの放送局がモノラルで 80 kbit/s と 96 kbit/s の速度で送信します (Radio 2 Digital Moox と NRK Barn2)
放送会社は、据置型受信機で最高のオーディオ品質の FM と、車内で最高の DAB のどちらかを選択するよう求めています。今日では、あらゆる点で FM よりも優れたデジタル ラジオを作るのに技術的な問題はないため、これは不必要な選択です。
- 車内での雑音のない受付
- 必要なすべてのステーションを収容できる容量
- CDに近い音質
- — スティーブ・ホルム（2007）[39]
- ^かつての米国のアナログテレビのチャンネル6は、 VHFテレビ の低周波数帯の上端を占めており、FM放送帯域の最も低い2つのチャンネルに干渉していた。免許周波数は、アナログチャンネル6の地理的に隣接するVHFテレビ局や、87.7 MHzと87.9 MHzのFM局との重複を避けるよう慎重に割り当てられた。
- ^ NDS グループはデジタル メディア暗号化技術のメーカーです。
- ^ ab HF 無線の立ち上げコストには、送信機、ダイプレクサー (または新しい個別のアンテナと給電線)、および設置作業が含まれます。
- ^ 「送信機効率」は、実際には送信機の最終段増幅器の効率です。送信機が出力するRF電力を消費する電力で割った比率です。効率は増幅器のクラスによって異なり、すべてのクラスで最低の25% から最高の 90% までの範囲です。
- ^ HDデジタルラジオアライアンスは、 ABC、CBS、iHeartMedia（当時はClear Channel Communicationsとして知られていた）などの大手放送局のコンソーシアムです。
- ^ ただし、ある時点で、WJZ-FM の同時放送は、テキサス州ダラスの姉妹スポーツ局KRLD-FMの同時放送に変更されました。
- ^ Hirschmann Car Communication GmbHは現在TE Connectivityの子会社です。
- ^ SiPortはカリフォルニア州サンタクララに拠点を置くスタートアップ企業で、 2011年にインテルに買収された。[65]
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