Uma das maneiras mais poderosas de maximizar a modulação de FM é através do clipping composto. Cortar esses picos em um sistema de FM pode facilmente fornecer a uma emissora de FM 1dB (20%) ou mais de modulação media. Lembrando que em FM as frequências altas são aumentadas durante a transmissão e depois eliminadas no receptor de-ênfase.
Qualquer formato de música, estéreo ou mono, pode obter benefícios com esta tecnologia.
O clipping de áudio composto é uma técnica usada em FM para garantir que o sinal de áudio não exceda os limites de modulação permitidos, no entanto, esta técnica pode aumentar o nível de percepção sonora após a demodulação, sem causar distorção ou interferência em canais adjacentes. É muito usada nos processadores modernos de FM, como o Stereo Tool FM Plus e Omnia9, Omnia11.
Importante dizer que o Clipping Composto não interfere no Sinal de Piloto, ele fica na banda base exatamente onde deve estar 19 KHz, um bom analisador de espectro pode mostrar isso.
O áudio (L+R), o sinal estéreo (L-R) modulado em 38 kHz, e o piloto de 19 kHz juntamente com o RDS, não deve ultrapassar o desvio de máximo de frequência de 75 KHz.
Para evitar que isso não aconteça, foi definido um nível máximo de modulação de 100%.
Se o sinal composto for modulado em 100% antes da adição de RDS, a inclusão deste sinal pode ultrapassar o desvio máximo permitido. Por isso é importante deixar um "headroom" (espaço) para garantir que a adição do RDS não produza sobre-modulação.
O sinal de RDS é transmitido em uma subportadora de 57 kHz, que é três vezes a frequência do sinal piloto de 19 kHz usado para uma transmissão estéreo. Como é uma subportadora adicional dentro da largura de banda em FM, o sinal de RDS deve ser adicionado ao sinal composto de áudio sem causar sobre-modulação.
O sinal de RDS é de baixo nível comparado ao áudio, mas ainda assim, é necessário considerá-lo no envelope total de modulação para evitar a sobre-modulação.
Clipping Normal e Clipping Composto:
O clipping normal e o clipping composto são duas abordagens diferentes para gerenciar os níveis de picos do sinal de áudio. O clipping composto é mais sofisticado e leva em consideração todos os componentes do sinal composto, permitindo uma modulação mais alta no sinal de áudio.
Conceito:
O conceito de modular até 160% nos canais de áudio esquerdo e direito, mantendo a modulação total em 100% na transmissão estéreo FM, pode parecer um pouco contra-intuitivo à primeira vista, mas está enraizado em complexa técnica de modulação.
Abaixo estão explicações mais detalhadas:
Sinal Composto:
Na transmissão de FM estéreo, um sinal composto é criado combinando a soma dos sinais L+R, L-R e subportadoras para RDS e assim modular a onda portadora.
O sinal composto é importante, pois permite a transmissão de múltiplas informações em um único canal de transmissão, maximizando a eficiência da largura de banda disponível.
Níveis de Modulação:
O nível de modulação refere-se ao desvio da frequência da portadora de FM em relação à sua frequência central, que está diretamente relacionada à amplitude do sinal composto de banda base com um desvio de frequência de ±75 kHz típico para a modulação em FM na faixa de frequência de 88.5 e 108 MHz Esta faixa de desvio permite a transmissão de sinais de alta qualidade.
Clipping Composto:
O clipping composto é uma técnica utilizada para controlar os níveis de picos do sinal composto para evitar a sobre modulação da portadora FM, e, ao mesmo tempo, maximizar a sonoridade da transmissão. Ao recortar cuidadosamente o sinal composto, é possível alcançar níveis de modulação mais altos nos canais de áudio esquerdo e direito sem exceder o nível máximo de modulação permitido que é 100%.
Modulação até 160%:
A ideia de poder modular até 160% nos canais esquerdo e direito refere-se à técnica de empurrar a modulação de cada canal de áudio individualmente além do nível de modulação de 100%. Se o áudio for clipado (cortado) normalmente e a codificação estéreo e a codificação RDS forem adicionadas posteriormente a saída gerada, raramente atingirá o pico de modulação máxima. Vários dBs de headroom de sinal serão desperdiçados ao cortar o áudio sem monitorar o sinal de piloto e o sinal de RDS assim como L + R e L-R modulados em 38 kHz.
A modulação do sinal L-R em uma subportadora de 38 kHz cria picos e depressões adicionais no envelope de modulação do sinal composto. Se bem gerenciadas pelo processador de FM, pode ser usadas potencialmente para alcançar níveis mais altos de modulação sem produzir efeitos colaterais.
Criação do Sinal L-R: É a diferença entre os sinais de áudio esquerdo e direito,
Este sinal representa as diferenças entre os dois canais. Em uma transmissão estéreo FM, o sinal de diferença (L-R) é usado em conjunto com o sinal de soma (L+R) para criar um sinal composto é decodificado nos receptores estéreos para separar os canais esquerdo e direito transmitidos. O sinal (L-R) é modulado em uma subportadora suprimida de dupla faixa lateral de 38 kHz, que é parte do sinal multiplex
Modulação do Sinal L-R: O sinal L-R é então modulado usando uma subportadora de 38 kHz. Isso resulta em um sinal de FM modulado em frequência central em 38 kHz.
Criação do Sinal Composto: Um sinal composto é criado combinando o sinal L-R modulado com o sinal L+R (soma dos canais esquerdo e direito), junto com o piloto de 19 kHz que serve como referência para a demodulação estéreo no receptor.
Modulação da Portadora de FM: Finalmente, a portadora de FM é modulada com este sinal composto. O sinal composto contém informações de ambos os canais de áudio, além do sinal de piloto que permite ao receptor identificar e demodular corretamente os sinais estéreos.
Demodulação no Receptor: No receptor, o sinal composto é demodulado. O sinal de piloto de 19 kHz é usado para regenerar a subportadora de 38 kHz, que por sua vez é usada para demodular o sinal L-R. Com o sinal L-R e o sinal L+R disponíveis, os sinais de áudio esquerdo e direito originais podem ser recriados.
Clipper do Stereo Tool FM Plus:
Aumenta o nível de saída sem aumentar o nível de picos. O Clipper composto pode tornar o som até 12 dB mais alto, sem produzir picos altos (clipping) na saída.
O clipper no Stereo Tool FM Plus detecta e remove ativamente (quase) qualquer distorção audível. Isso resulta em um som limpo, aberto, dinâmico e muito brilhante, se diferenciando dos tradicionais processadores de FM.
Artigo escrito por:
Jorge Faria
Consultor de Broadcast da Audiotx.
27/10/2023.
Fonte de pesquisa:
Hanz Van Zutphen.
Dana Puopolo.
Frank Berry
David Gleason
SBE (Society of Broadcast Engineers).
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