Comme l'utilisation de produits HD Radio se développe dans les nouvelles voitures et les récepteurs à domicile, les consommateurs fournissent une rétroaction sur la qualité de l'expérience utilisateur. Les commentaires les plus notables sont autour des artefacts de mélange sonores et de la qualité audio générale. L'industrie automobile aime le service HD Radio et cherche des moyens d'étendre la technologie. Dans le même temps, ils veulent les radiodiffuseurs afin de minimiser le potentiel pour une expérience utilisateur médiocre que les récepteurs se mélangent entre le programme analogique et le programme HD1. Temps et de phase décalages et les désalignements de niveau entre le programme audio HD1 analogique et sont fréquemment cités comme la source des plaintes des clients. La majorité des problèmes peut être retracée à des stations de radiodiffusion individuelles.

Ce document passe en revue le système de diffusion HD Radio du point de vue de l'alignement audio. Il explorera les différents points de la chaîne qui peut entraîner un mauvais alignement: les différences de traitement audio, les chemins de distribution audio, la fiabilité du réseau et STL RSS. Nous examinerons aussi les exigences opérationnelles pour améliorer l'alignement audio et d'améliorer ainsi l'expérience utilisateur. Enfin, nous allons offrir des suggestions pour le suivi en temps réel et la correction des défauts d'alignement à la station.

APERÇU

Avec plus de 29 millions de récepteurs de radio HD sur le marché, chaque jour plus d'auditeurs de radio entendent votre station dans le numérique. Même si une amélioration significative par rapport analogique, les signaux numériques ne sont pas à l'abri de signaler la discontinuité. Une caractéristique importante de la technologie HD Radio est sa capacité à transférer de façon transparente vers le signal analogique lors d'une panne ou en marge de couverture numérique. Cette fonctionnalité - mélange avec la diversité de temps - est connu comme "la diversité Delay."

Pour fonctionner comme prévu, la diversité Retard nécessite l'audio analogique et numérique des programmes être conservés dans une synchronisation parfaite pour assurer une bonne expérience de l'auditeur au mélange. Cet alignement a trait non seulement à la synchronisation du temps, mais la phase et l'intensité sonore apparente aussi bien.

DIVERSITÉ DELAY

Figue. 1: Le processus de transmission de temps divers. Lorsque les échantillons sont synchronisés correctement à l'émetteur, une déficience de signal numérique provoque le récepteur pour se fondre harmonieusement au signal analogique.

transmission de Time-diversifié peut être une méthode efficace pour faire face à évanouissement de canal dans un environnement mobile, fournissant un second canal de transport des informations en double qui est sans compromis. Transmettre les informations sur le second canal, décalée dans le temps, peut améliorer la performance totale du système lorsque les deux canaux sont recombinés dans le récepteur. La technologie HD Radio DTS comprend un canal de sauvegarde du temps diversifié dans tous les modes AM et FM. La technologie HD Radio profite de la diversité de temps en retardant les secours (analogiques) transmissions et réaligner les signaux dans le récepteur. Figue. 1 illustre la façon dont le mélange de temps diversifiée fonctionne pendant une altération du signal numérique.
Lors d'une interruption du signal, le récepteur sera automatiquement fondre (crossfade rapidement) à partir du signal numérique à un canal de sauvegarde analogique qui est décalée dans le temps dans la transmission. Pour rendre cette méthodologie diversifiée efficace du temps, une station de radio doit être en mesure d'aligner les signaux analogiques et de programmes numériques avec précision et fiabilité. Cela nécessite une mesure précise de l'alignement du signal et une topologie de système qui prend en charge la phase stable de temps cohérente transmission aligné. Cependant, le temps et la cohérence de phase est qu'une partie de l'équation. Le volume apparent de la fois le flux de programmes analogiques et numériques joue également un rôle crucial dans une transition de mélange homogène.

LES PIÈCES MOBILES

Figue. 2: Lorsque les échantillons audio numériques et analogiques sont alignés, pas d'artefacts de réponse en fréquence sont présents.

Figue. 3: Lorsque le signal audio numérique et analogique diffère par cinq échantillons, des changements marqués dans la réponse en fréquence se produisent lors de mélange. Les effets les plus notables sont à mi-parcours du mélange du numérique à l'audio analogique.

Figue. 4: A un échantillon de 50 offset, il y a un changement de réponse en fréquence significative au cours du mélange du numérique à l'audio analogique.

Un défi fondamental rencontré dans le maintien de centres station alignement autour de la mesure de l'alignement du temps de décalage. Pour être efficace, la méthode utilisée pour corréler les signaux analogiques et numériques doit être assez proche en temps réel pour corriger l'ensemble conditionnel en vertu de la mesure, et parce que ces mesures reposent sur un algorithme de corréler le décalage, il est possible pour la mesure de tirer une conclusion erronée basée sur une gamme trop limité d'échantillons, ou des erreurs dans les hypothèses de l'algorithme. L'approche la plus simple, consiste donc à la moyenne de plusieurs échantillons au fil du temps et invoquer l'hystérésis (un décalage entre l'observation des échantillons et d'agir sur eux) avant que des mesures correctives à grande échelle est appliquée.

Figues. 2, 3 et 4 illustrent la façon dont les décalages entre les échantillons audio numériques et analogiques affectent l'audio du programme au cours de la période de mélange. Ces illustrations montrent, lorsque le nombre d'échantillons de décalage devient plus grande, un plus grand nombre de changements de réponse en fréquence préjudiciables se produisent pendant le fondu enchaîné de mélange entre l'audio numérique et analogique.

TRAITEMENT AUDIO

niveaux analogiques de programme et COAI sont souvent difficiles à égaler en termes de volume apparent. Souvent, ces différences sont simples et peuvent être expliquées par la nature de la transmission:

● Root Mean Square différences (RMS) audio entre analogique et chemins de programmes numériques

● absolue Réponse en fréquence:

○ FM à faible fréquence de coupure (couplage DC affecte négativement la boucle à verrouillage de phase de l'excitateur)

○ FM hautes fréquences filtrées à 15 kHz (pour protéger le pilote 19 kHz stéréo)

● La plage dynamique du support de transmission

○ jusqu'à 70 dB FM
○ jusqu'à 50 dB AM

○ jusqu'à 96 dB COAI

● réponse d'onde Square: effets de FM pré-accentuation / de-mettant l'accent sur l'intensité sonore apparente

Avec réglage du niveau de signal, il est possible de tenir compte de ces écarts en augmentant ou en diminuant les niveaux de signal relatifs et la réponse en fréquence pour atteindre la parité dans le volume apparent. La réponse en fréquence accrue et la capacité de la plage dynamique du signal HD Radio est en fait un contributeur à la distraction pendant mélange.

Simplement dit, la balistique audio du analogique et la programmation numérique devraient être presque identiques. les paramètres du processeur de péréquation ainsi que la fréquence de coupure Matching est un excellent endroit pour commencer cet effort. Depuis la réponse en fréquence FM est limitée à 15 kHz, le numérique devrait être aussi bien. Dans les premiers jours de déploiement de la technologie, les contraintes budgétaires ont conduit à des compromis dans le choix des équipements qui ont eu un impact significatif sur les performances de mélange. Les stations de radio utilisent fréquemment l'équipement de défroque de la chaîne de traitement audio du canal principal et appuyez en service sur la voie numérique. Lorsque les stations utilisent des processeurs audio séparés sur les chaînes audio analogiques et numériques, la probabilité de rencontrer des problèmes de stabilité d'alignement de temps augmente de manière significative. Le problème est double; paramètres différents de traitement aura une incidence sur le retard de groupe sur chaque chemin différemment et présenteront le temps le mouvement de domaine centré sur un décalage d'alignement valeur donnée. La deuxième préoccupation a trait à la mesure de l'offset. Dans le traitement audio où un minimum de signal de latence est souhaitable, d'ordre faible réponse impulsionnelle (IIR) filtres infinis sont souvent utilisés pour mettre en œuvre une courbe d'égalisation souhaitée. Ces filtres ont typiquement une réponse en phase pauvre et de générer des seuils de signal perturbateur lorsque les coefficients de filtre sont activés. Finite réponse impulsionnelle (FIR) filtres sont préférés pour égalisation numérique parce qu'ils ne souffrent pas de ce problème de discontinuité et sont intrinsèquement phase linéaire, ce qui élimine les distorsions groupe retard.

Figue. 5: La corrélation résultante entre «voix normale» et une rotation de phase audio vocale.

Une variable rencontré avec traitement audio séparée est l'utilisation des réseaux de rotation de phase audio (communément appelés rotateurs de phase). L'utilisation de la rotation de phase dans le traitement audio a commencé au début des années 1980s comme un moyen de rendre la parole plus symétrique, ce qui réduit sa crête-à-ratio moyen par autant que 6 dB sans ajouter de distorsion non linéaire. Un rotateur de phase est une série de filtres passe-tout, avec une réponse en fréquence plate. La réponse en phase est lié au retard rencontré par les composantes de fréquence du signal. A une fréquence donnée, la temporisation est liée à la phase shift. Simplement dit, les changements de réponse de phase en fonction de la fréquence. Idéalement, la rotation de phase ne serait utilisé que dans la chaîne de microphone des studios sur-air et de production. Toutefois, si vous utilisez analogique séparée et traitement audio numérique des programmes, avec une rotation de phase dans un seul chemin de programme et pas l'autre, il est probable que les algorithmes de corrélation tireront des conclusions errantes et d'agir sur la mauvaise information. Figue. 5 montre la faible corrélation entre les «voix normale» et audio vocale phase tourné.

Figue. 6: la phase du signal audio AES affecte le mélange.

Une autre occasion de mélange discontinuité peut être trouvée dans la phase audio AES. Bien que le traitement audio numérique a été utilisé depuis le milieu'90s, peu d'attention a été accordée à la phase audio AES jusqu'à l'introduction de la technologie HD Radio. Avec la transmission HD Radio, l'occasion se de comparer la phase audio analogique séparé et chemins de programmes numériques. Si chaque chemin a les AES 180 audio degrés hors de phase de l'autre, une forte nulle se produirait pendant un convertisseur analogique numérique ou numérique mélange analogique. Figue. 6 illustre cela. Heureusement, les mises à jour logicielles pour le traitement audio ont mis à la disposition d'une simple phase de AES audio inversion caractéristique qui peut corriger le problème.

SYSTÈME TOPOLOGIE

Comment le matériel de diffusion est disposée peut avoir un impact considérable sur la stabilité globale dans le domaine temporel de la transmission. composants radio HD évolué à partir d'un ensemble excitateur numérique monolithique dans la plate-forme distribuée de l'importateur, exportateur et Exgine de profiter du transport audio peu réduite. Tout en réduisant le lien studio à l'émetteur (STL) exigences de débit de données par service audio, il a ajouté une exigence du système pour la synchronisation de base de temps à la fois le studio et l'émetteur des emplacements. Cette synchronisation est distribuée plus efficacement accomplie à chaque extrémité avec un 10 MHz base de temps de précision GPS de source et un signal pps 1.

Bien que cette structure fonctionne très bien dans le laboratoire, obtenir un récepteur GPS pour fonctionner correctement dans un champ de haute RF sur le site de l'émetteur ou de délivrer un signal de GPS utilisable depuis le toit des studios, des histoires 30 ci-dessous, devient un défi important. En raison de ces limitations couramment rencontrées, une autre méthode de synchronisation a été développé en utilisant une horloge MHz 10 synchrone sur le site de l'émetteur, dérivé du Modem Cadre de l'horloge de l'exportateur. Bien que lent pour atteindre le verrouillage du système (il faut heures), cette méthode fonctionne bien sur les liens avec une faible gigue. Néanmoins, les contraintes de coût ont emporté, et GPS verrouillés systèmes doubles sont devenus moins banal. En conséquence, de nombreuses stations ont trouvé des avantages de performance par la co-localisation de l'exportateur et Exgine où ils peuvent partager une base de temps généré localement commun.

Un calendrier contrepartie supplémentaire est que, quel que soit le fabricant, un redémarrage du matériel numérique de système de diffusion se traduit généralement par un changement dans le modem début Frame séquence par rapport au signal analogique. Comme la conception de nouveaux équipements commencent à se concentrer sur le réseau à fréquence unique (SFN) le fonctionnement, cette question devrait finalement être résolu afin de maintenir l'alignement des systèmes seront compatibles après un cycle d'alimentation. Jusque-là, après une panne de courant, il est une bonne pratique pour confirmer la station est dans l'alignement approprié.

Une autre méthode qui peut introduire décalage de temps est l'utilisation de chemins de programme distincts sur le site de l'émetteur. L'utilisation d'un lien commun qui transporte à la fois analogique et numérique est souhaitable, car les signaux peuvent rester cohérent. Chaque fois qu'un poste implémente des chemins STL séparés pour l'analogique et la programmation numérique, la probabilité augmente qu'un chemin peut éprouver des paquets abandonnés tandis que l'autre reste solide. Lorsque cela se produit, la relation temporelle entre l'analogique et le numérique commence à changer. Étant donné que ces liens sont généralement unidirectionnelle, la perte ne peut jamais être corrigée. Cependant, même l'état de l'art des solutions STL numériques peuvent avoir une latence variable entre leurs chemins audio et de programmes de données. De récentes améliorations dans la diversité de surveillance de retard ont révélé des changements instantanés dans le temps relatif des canaux AES et Ethernet sur un système populaire. Bien que ces excursions dans le temps ne sont pas ouvertement apparente à l'auditeur, ils dépassent les recommandations du système.

ALIGNEMENT AUTOMATISÉ

La Radio Diffusion Network Monitor HD, un système déployé par DTS pour aider les stations à améliorer la performance, est capable de temps et d'alignement de niveau tendance génération de rapports. Cette information, combinée à la surveillance de la station discrète continue, a joué un rôle dans la fourniture de l'analyse sur la stabilité des différentes configurations du système. Comme outils de surveillance de diffusion améliorer, il devient de plus en plus évident qu'une forme de surveillance et de contrôle automatisé est souhaitable de contrôler le temps complexe et domaine de premier niveau des signaux audio HD Radio hybrides.

Plusieurs produits sont déjà sur le marché à partir de Belar, DaySequerra et Inovonics qui permettent le contrôle de l'alignement automatique. Le Belar FM-HD1 envoie des informations de correction d'alignement pour excitateurs HD Radio compatibles avec leur protocole propriétaire. Le DaySequerra et M4DDC M2Si Temps de verrouillage, ainsi que le Inovonics Justin 808, contrôler activement le temps et l'alignement de niveau de gestion de la temporisation de la diversité des trajets analogique et la commande de l'intensité sonore de la trajectoire de programme numérique.

CONCLUSION

Afin d'offrir à l'auditeur la meilleure expérience utilisateur, les stations devraient s'efforcer de faire correspondre les caractéristiques audio des chemins de programmes analogiques et numériques. Cela sera toujours améliorer l'expérience de mélange lors de la dépréciation du signal et sur les bords de la couverture. Aujourd'hui, cela est plus facile à réaliser avec un processeur audio conçu pour fournir à la fois analogique et sortie de chemin de programme numérique simultanément. L'utilisation de ces processeurs à double sortie résout presque toutes les phases et niveau divergences constatées sur le terrain.

Dans la mesure du possible, co-localiser l'exportateur et Exgine et partager une référence de base de temps commune. Si cela est impossible, la meilleure option suivante est un temps de référence de base GPS verrouillé à l'exportateur et Exgine se termine du système. Attachez toutes vos stations sources audio AES à un wordclock 44.1 kHz commun, de préférence lié à la référence de base de temps GPS.

Enfin, d'automatiser le processus d'alignement du temps et de niveau chaque fois que possible. Cela permettra d'économiser de nombreuses heures d'entretien et de fournir une expé utilisateur transparente

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