V současných dnech (září 2012) vchází v platnost omezení relativního modulačního výkonu veškerých českých FM stanic na maximální hodnotu 0 dBr. Proti novému opatření nepomohl ani návrh na zrušení podaný několika velkými rozhlasovými provozovateli k Nejvyššímu správnímu soudu, který jej v květnu 2012 zamítl. Nové pravidlo je nyní zaváděno do praxe a brzy bude vyžadováno a kontrolováno ČTÚ. Zmíněná úprava nejen že bude mít dalekosáhlé důsledky, ale proces jejího zavedení navíc přináší mnohé otazníky i varování. Celá problematika je poněkud komplexnější než je možné vecpat do jednoho článku, proto budou některé pasáže zjednodušeny.

Co je to modulační výkon?

Modulační výkon a jeho limit 0 dBr původně vychází z dokumentů, které mají formu doporučení a které se týkají problematiky plánování, nikoli provozu FM vysílačů. Nyní se tento plánovací parametr stává závazný i v oblasti provozní. Nově tak vyvstává nutnost sledovat dodržování maximálního modulačního výkonu. Označení modulační výkon (z anglického „modulation power“) není zcela jednoznačné. Nejedná se o jakýsi výkon samotného procesu modulace, ale o relativní výkon modulačního signálu, kterým je vysílač modulován. Tento signál je běžně označován zkratkou MPX a skládá se ze součtového (L+P) a rozdílového (L-P) zvukového kanálu, pilotního kmitočtu a signálu RDS. Není zde tedy ani žádná souvislost s výstupním výkonem vysílače.

V poslední době se velmi rozšířilo zpracování zvukového signálu modulačními procesory. Tato zařízení měla zpočátku pouze zabraňovat překračování maximálního frekvenčního zdvihu 75 kHz. Postupně se ale dospělo do stavu, kdy modulační procesory zásadním způsobem mění původní charakter zvukového signálu, přičemž se využívá velmi silná komprese dynamiky. Jinými slovy, v rámci snahy o maximální „hlasitost“ vysílání je frekvenční zdvih co nejčastěji „tlačen“ ke hranici 75 kHz. Tím ovšem narůstá rušení kmitočtově blízkých stanic. Uvádí se, že vzhledem ke stále rostoucímu počtu vysílačů se toto rušení stalo významné a je proto třeba jej omezit. Omezení spočívá ve stanovení maximální efektivní hodnoty modulačního signálu. Frekvenční zdvih bude tedy ve špičkách stále zasahovat až k 75 kHz, ale v průměru se bude pohybovat na daleko nižších úrovních.

Je požadováno, aby výkon, nesený úplným zakódovaným stereofonním signálem MPX, nepřekračoval hodnotu 0 dBr. Hodnota 0 dBr je přitom definována výkonem kontinuálního sinusového signálu, který vyvolává po modulaci špičkový zdvih 19 kHz (nehledejte souvislost s pilotním kmitočtem 19 kHz). Zachování této podmínky je definováno pro 60sekundové průměry.

Relativní výkon integrovaný přes 60 sekund modulačního signálu se tedy vypočítá podle vzorce:

kde
t je čas,
Δf(t) je okamžitá hodnota frekvenčního zdvihu (v kHz) v čase t,
t₀ je jakýkoli zvolený časový okamžik, definující začátek minutového intervalu, ve kterém měříme.

Pro rozhlasové stanice z toho vyplývají některé významné skutečnosti. Předně budou muset investovat do nových modulačních procesorů nebo upgradovat stávající tam, kde je to možné. Pomocí zpětné vazby pak bude regulována úroveň komprese a zdvih v závislosti na aktuálním výkonu MPX (zjednodušeně řečeno). Jelikož nejde o zcela triviální záležitost, lze vysledovat, že se nejznámější výrobci modulačních procesorů předhánějí v kvalitě její implementace. Staré nebo jednoduché modulační procesory patrně nebude možné dále používat, neboť u nich neexistuje možnost sledovat modulační výkon a tak by musely být s velkou rezervou nastaveny na neakceptovatelně nízkou výstupní úroveň.

Situace před zavedením omezení

Požadovaná hodnota 0 dBr je velmi nízká. Do hodnoty 0 dBr se „s odřenýma ušima“ vejdou pouze stanice vysílající mluvené slovo či vážnou hudbu, které navíc ani naplno nevyužívají frekvenční zdvih 75 kHz. Běžné komerční stanice překračují tuto hodnotu až o 8 dBr, tedy přibližně sedminásobně. Jelikož na subjektivním vjemu hlasitosti se podílí zejména efektivní hodnota signálu, požadavek modulačního výkonu 0 dBr by znamenal pro tyto stanice velmi výrazné snížení hlasitosti. Ruku v ruce s tím bude samozřejmě snížen také odstup signálu od šumu.

Jelikož většina našich stanic dnes moduluje relativním výkonem modulačního signálu MPX v rozmezí 5 až 8 dBr, výjimečně i více, opatření bude subjektivně vnímáno jako velmi významné snížení hlasitosti vysílání. Komprese dynamiky, která dnes zajišťuje hutnost, hlasitost, ale i osobitost a vyrovnanost vysílání, bude muset být prakticky vypuštěna. To sice někteří posluchači vítají v očekávání lepší kvality a věrnosti zvuku, ale zde platí stejně jako jinde, že kdo chce příliš, nemusí mít nakonec nic. Někteří provozovatelé již naznačili, že namísto komprese dynamiky jen prostě omezí zdvih. Absence kvalitní hudby s kvalitní reprodukcí je v českém éteru spíše důsledkem absence stanic, které by se tímto směrem specializovaly.

Je třeba si uvědomit, že dokumenty, na základě kterých je omezení modulačního výkonu zaváděno, vznikly v době, kdy se FM rozhlas využíval poněkud odlišným způsobem. Málokdo dnes disponuje poslechovou místností a kvalitním vybavením pro příjem FM vysílání. Není k tomu ani mnoho důvodů. Dnes se FM rozhlas typicky poslouchá v automobilu nebo na přijímač nevalných zvukových kvalit. V těchto případech přináší zvukový procesing a komprese dynamiky prokazatelně lepší výsledky. Zejména u mobilního příjmu bude po zavedení opatření bohužel třeba počítat s výrazným omezením dosahu vysílání a vysokým podílem šumu a rušení při poslechu. Je tomu tak proto, že pro stejnou hlasitost reprodukce jako nyní bude muset posluchač otočit knoflíkem hlasitosti o velký kus doprava, čímž dojde k zesílení všech nežádoucích projevů analogového příjmu. Dosah vysílačů bude tedy značně omezen, přičemž jejich nežádoucí schopnost rušit příjem jiných stanic na stejných frekvencích bohužel nikoli. Udává se, že pro zajištění dnešního pokrytí by při modulačním výkonu 0 dBr musel být vysílací výkon trojnásobný.

Obvyklý argument, že stanice mají garantováno jen pokrytí dané licencí a kvalitu pokrytí mimo tuto oblast není třeba řešit, nemá valného významu a je spíše alibismem. Platil by v případě, kdy by počet přidělených frekvencí byl ustálený, je však irelevantní v případě, kdy stanice kontinuálně poptávají a dostávají značný počet nových dokrývacích kmitočtů nad rámec původních licencí. Navíc jsou zde stanice (typicky stanice Českého rozhlasu), jejichž vysílací sítě jsou i po letech úsilí o získání kmitočtů nekompletní. Jejich pokrytí mimo vypočtenou oblast lze proto jen stěží považovat za bezvýznamné. Nakonec vzhledem k charakteru našeho území, šíření signálu a rušivým vlivům neexistuje přesná shoda mezi plánovaným a skutečným pokrytím, místa s problémovým přijmem budou vždy existovat i v oblastech teoreticky bezvadně pokrytých.

Jakkoli lze omezení modulačního výkonu považovat za přínosné z pohledu zastavení nesmyslného soupeření rádií v tom, které bude řvát hlasitěji, zvolený limit 0 dBr je příliš nízký, neodpovídá potřebám dnešní doby a jeho nucené dodržování významně poškodí nejen rozhlasové stanice, ale podepíše se i na obecném vnímání rádia jakožto technického prostředku a uměle jej znevýhodní v konkurenci jiných technologií. Je snad právě toto záměrem (DAB)? Absurditu omezení dobře demonstruje například skutečnost, že dnes vydávaná hudba (ať už se za tímto označením skrývá cokoli) mívá poměrně velkou kompresi dynamiky i v originálním znění. Aby bylo možné takové skladby v rádiích dále hrát, bude muset modulační procesor namísto komprese provádět expanzi (!) dynamiky, nebo bude omezen frekvenční zdvih hluboko pod povolenou úroveň. Obojí je z pohledu poměru signál/šum velice nešťastné.

Nabízí se paralela s rychlostním omezením automobilů. Je zřejmě racionální zavést nějaký rychlostní limit, ale má být tento limit plošně 15 km/h jen proto, že to v době koňských povozů bylo optimální a i když to tak dnes téměř nikdo nechce?

Odůvodnění ČTÚ připomíná frašku

Zavedení limitu modulačního výkonu v ČR odůvodňuje ČTÚ v dokumentu PV-P/22/06.2011-9. Odůvodnění můžeme shrnout do těchto bodů:

• Zamezení vzájemného rušení mezi stanicemi
• Mezinárodní závazky
• Rušení letecké navigační služby

Jednoduchým rozborem však dojdeme k tomu, že tato odůvodnění jsou spíše účelová. Navíc v rozporu s obvyklými postupy a přes značnou závažnost některých argumentů chybí odkaz na prameny, které by tvrzení Úřadu podepřely.

1. Chápeme-li vzájemné rušení kmitočtově blízkých stanic jako zmenšení jejich efektivního pokrytí, pak omezení modulačního výkonu na hodnotu 0 dBr toto pokrytí sníží ještě mnohem drastičtěji, vlivem sníženého odstupu signálu od šumu. S tím samozřejmě klesne i efektivita využití vysílacího výkonu a celého frekvenčního pásma, což je přesný opak toho, co má ČTÚ svou činností zajišťovat.
   Pro zamezení vzájemného rušení stanic mohl ČTÚ podniknout spoustu skutečně účinných kroků již v minulosti, například vydáním zamítavého stanoviska ke koordinaci spousty dokrývacích kmitočtů, jejichž konfliktnost a nesmyslnost byla odbornou veřejností opakovaně zmiňována. To, co některým provozovatelům procházelo, je až k neuvěření.
     
2. Neexistuje žádný mezinárodní závazek omezovat modulační výkon v provozu FM vysílačů. Většina zemí modulační výkon neomezuje vůbec, jiné si zvolily vyšší limit. (Např. Švýcarsko, země sousedící s Německem a Rakouskem stejně jako my, zavedlo +3 dBr. Limit však není striktní a některé vysílače hrají i přes +4 dBr, přičemž jsou situovány v nadmořských výškách, které se s našimi kopečky nedají srovnat.) Případné problémy plynoucí z přesahu vysílání do území sousedního státu lze řešit individuálně, bez potřeby plošného opatření.
   ČTÚ si přece neplatíme od toho, aby cizí zájmy stavěl nad zájmy naše! Pokud třeba v Německu chtějí, aby FM stanice zněly potichu, protože paralelně běžící DAB se vedle nich ne a ne prosadit, je to jejich volba. Neznamená to, že musíme jít stejnou cestou.
     
3. ČTÚ naznačuje, že silnější promodulování rozhlasových FM stanic může mít za následek rušení pásem letecké navigační služby začínajících na frekvenci 108 MHz, konkrétně je zmíněno i zajištění bezpečnosti života a přistávací manévr. Tato pasáž je natolik zásadní, že není možné ji jen tak přejít, a ČTÚ zde dluží vysvětlení.
   Ohrožuje-li silnější modulace bezpečnost leteckého provozu, proč ČTÚ v této věci nepodnikl nezbytné kroky již dříve a neplněním svých povinností ohrozil lidské životy? Nebo se jedná o nové zjištění? V tom případě postrádám informaci, z jakého pramenu ČTÚ čerpá. Z veřejných zdrojů nelze nalézt žádnou stížnost dotčeného subjektu nebo studii, která by dokládala zvýšené riziko pro letecký provoz vlivem vyššího modulačního výkonu, při dodržení všech ostatních parametrů, a dle všeho žádná taková studie ani neexistuje. (Kompetentním orgánem v této věci je zejména Úřad pro civilní letectví.)
   ČTÚ si zde hezky naběhl na vidle. Dle mého (nikoli ojedinělého) názoru se totiž věc má přesně opačně. Silnější promodulování riziko rušení leteckých pásem snižuje (samozřejmě s výjimkou stanic vysílajích na samém horním okraji pásma, kde je však možné situaci řešit individuálně). Letecké navigační služby jsou úzkopásmového charakteru. FM modulace nezvyšuje množství vyzářené vysokofrekvenční energie, pouze ji rozprostírá do širšího frekvenčního prostoru, čímž zároveň snižuje její množství na jednotku frekvence. Silnější FM modulací se proto snižuje pravděpodobnost, že intermodulační produkty rozhlasového vysílání překročí v přijímači na palubě letadla úroveň užitečného signálu. Ostatně, není náhodou, že moderní spínané zdroje nebo digitální obvody jsou taktovány s pomocí techniky tzv. rozprostřeného spektra, tedy kmitočtem, který je frekvenčně modulovaný pseudonáhodným signálem. Je to právě z důvodu dosažení lepší elektromagnetické kompatibility.
   Lze rovněž předpokládat, že limit modulačního výkonu rozjede nový kolotoč žádostí o dokrývací kmitočty, čímž se celá situace naopak zhorší.

Odůvodnění ČTÚ předložené veřejnosti je tudíž nedostatečné. Spíše připomíná snahu najít dodatečné zdůvodnění pro něco, čemu se ČTÚ neuměl nebo nechtěl postavit. Relevantnost předložených argumentů je zhruba stejná, jako by omezení modulačního výkonu bylo zdůvodněno globálním oteplováním.

Pro zájemce o bližší informace doporučuji text rozsudku Nejvyššího správního soudu [3]. I přes nepřesnosti v textu a některé sporné výroky (kouzelná je například věta: "Na otázku, zda je pravděpodobné, že německý vysílač byl opatřen modulátorem, znalec odpověděl kladně.") dané vysokou specifičností dané problematiky jde o vcelku zajímavé čtení.

Navrhovaná řešení

Jsem pro omezení modulačního výkonu, ovšem s limitem v rozsahu +3 až +4 dBr, a to z toho prostého důvodu, že typický obsah vysílání je dnes schopen při stanoveném frekvenčním zdvihu generovat tuto hodnotu i bez dodatečného processingu. Vysílání s tímto limitem modulačního výkonu již má rádiový charakter a žádoucí technické vlastnosti, zvuková věrnost je s ohledem na typický obsah vysílání stále vysoká. Stanice se samozřejmě nemusí povinně držet tohoto limitu, tedy pokud její provozovatel průzkumem mezi posluchači zjistí, že je výhodnější vysílat s menším modulačním výkonem, nic mu v tom nebrání a zároveň má jistotu, že okolní stanice nebudou řvát až příliš. Myslím, že spousta stanic by takový limit s úlevou přivítala, neboť by učinil konec nesmyslnému a mnohdy i nedobrovolnému soupeření o hlasitost, ale pozitiva vyššího modulačního výkonu by zůstala zachována.

Na mezinárodním poli se diskutuje i možnost stanovit nižší kmitočtový zdvih pro FM vysílání než je dnes platných 75 kHz a naopak navýšit hranici pro hodnotu modulačního výkonu. Již při malém snížení kmitočtového zdvihu je možné významně navýšit modulační výkon a tím i efektivitu využití rádiového kanálu, aniž by došlo k narušení původně uvažovaných ochranných poměrů. Ostatně někteří provozovatelé tak činí již dnes, ale je jim to houby platné. Kdyby se chtělo, řešení by se našlo. A Němec by nemohl říct ani die Asche. Je třeba si uvědomit některé zcela zásadní skutečnosti:

1. Z hlediska rušení na sousedních kanálech je frekvenční zdvih daleko významnějším činitelem než modulační výkon. Jinými slovy, překročení frekvenčního zdvihu může v závislosti na podmínkách mít v některých případech opravdu závažné důsledky. O modulačním výkonu, při dodržení předepsaného zdvihu, toto neplatí, čehož nejlepším důkazem je reálný stav bez jakýchkoli zdokumentovaných technických karambolů způsobených vyšším modulačním výkonem.
2. Technická úroveň vysílacího zařízení je dnes úplně někde jinde než byla před desítkami let, kdy bylo doporučení omezení modulačního výkonu na 0 dBr naposledy revidováno. Technické řešení soudobé vysílací technologie, především modulačních procesorů vyvinutých v posledních letech, umožňuje daleko lepší využití výkonu vysílače a zajišťuje daleko větší ochranu před rušením, než tomu bylo v minulosti, a to i při vyšším modulačním výkonu a při rozumném nastavení i s přijatelnou úrovní zkreslení. Namísto využití možností dnešní technologie nelogicky zavádíme pravidlo (i pro frekvence přidělené v budoucnu), které už je všeobecně považováno za archaické a neefektivní.
3. Modulační výkon není okamžitá veličina, je to ve svém důsledku průměrná hodnota nevylučující krátkodobé vybočení kladným či záporným směrem, a to i dosti podstatnou měrou. Tvrdí-li ČTÚ dle [3], že hodnota modulačního výkonu vyšší než 0 dBr s určitou pravděpodobností může způsobit rušení letecké navigace, zatímco hodnota 0 dBr tuto možnost zcela vylučuje, pak se v celku jedná o nepravdivé tvrzení. (Jediná možná cesta, jak vyloučit vliv FM vysílačů na příjem signálů v leteckých pásmech, je všechny FM vysílače kompletně vypnout.)
   Je to právě kmitočtový zdvih, který určuje „kam až mohu zajít“, modulační výkon pouze dosti volným způsobem definuje „jak často“.

Nyní zase zpět do hořké reality. Lze s omezením na 0 dBr něco dělat? Ano, ale žádná sláva to není. V tuto chvíli může situaci částečně zachránit stanovení větší měřicí tolerance (např. +/- 3 dBr), která by provozovatelům poskytla alespoň malý prostor. Oni i ti Rakušáci často hrají přes +2 dBr. Určitým přínosem by mohlo být interpretování hodnoty 0 dBr jako hodnoty průměrné např. za dobu jedné hodiny. Tedy bylo by dovoleno jít krátkodobě přes 0 dBr například po dobu několika minut.

Provozovatelé jistě vědí nebo brzy zjistí, že existují i jiné způsoby, jak mírně zvýšit subjektivní hlasitost vysílání bez překročení limitu 0 dBr. Bohužel ani zde není důvod k oslavě. Principem je potlačit v signálu MPX všechno, co se v přijímači nepřeměňuje na zvuk buď vůbec nebo jen s mizernou účinností, a vytvořit tak více prostoru pro vlastní zvukovou informaci. Mezi tyto způsoby patří zvýraznění středů (takže to bude hrát jako pouliční tlampač), snížení úrovně RDS (takže pokud jste si oblíbili zobrazování právě hrané skladby, budete potřebovat perfektní příjem; v případě stanice, která je nadvakrát ballována, se s RDS můžete rozloučit úplně), potlačení stereofonního efektu (takže v reprodukci bude stereofonní hlavně šum) nebo úplné vypnutí pilotního tónu a přechod na monofonní vysílání (extrémní řešení).

Samozřejmě bude snaha pomocí zpětné vazby držet vysílání celou dobu na limitní hranici. A v tom je další háček. Není-li stanoven limit, hodnota modulačního výkonu přirozeně kolísá. Bude-li snaha držet ji konstantní na hranici limitu, bude se běžně stávat, že opakující se části skladeb budou reprodukovány pokaždé s jinou hlasitostí, v závislosti na obsahu vysílání, který jim předcházel. Zde samozřejmě záleží na nastavení a algoritmu modulačního procesoru. Je však jisté, že z hlediska vjemu hlasitosti bude vysílání nekonzistentní.

Doslov

Chceme pozvednout obecnou úroveň FM vysílání? Fajn. Tak to udělejme tak, že usnadníme vstup dalších provozovatelů do tohoto odvětví. Přestaňme s nesmyslným a bezkoncepčním plýtváním kmitočty pro stále stejné stanice. Diskutujme, hledejme kompromisy, které vyhoví všem stranám, či alespoň většině.

Ale plošně vyžadovat dodržování parametru na nesmyslně nízké hodnotě, která nemá žádné opodstatnění a která poškodí jak provozovatele, tak posluchače, v tom cosi zapáchá. Je na místě se ptát, zda vůbec žijeme v suverénním demokratickém státě nebo se stáváme onucí jakéhosi nového zlobbovaného nadnárodního systému. Náhlé zavedení limitu o hodnotě 0 dBr nemá objektivní příčiny. Jde o rozhodnutí nikoli odborné, ale politické, prosazované z německé a rakouské strany skrze mocenské nástroje Evropské unie a českou stranou přijaté s obvyklou mírou servility. Opatření není v zájmu žádné rozhlasové stanice, ani v zájmu drtivé většiny posluchačů. Navíc je minimálně slušností neměnit pravidla v průběhu hry. Obávám se, že limit modulačního výkonu je zde zneužíván způsobem, který ani nemohl být původním záměrem, neboť tehdy neexistoval technický prostředek, který by stanicím umožnil mít v reálném čase pod kontrolou svůj modulační výkon. Tento benefit přinesly až (ony proklínané) moderní modulační procesory.

Zavedení limitu 0 dBr je samozřejmě velmi nepříjemné, na druhou stranu svět se kvůli tomu nezboří. Jde hlavně o princip. Ač to možná souvisí jen okrajově, poslední dobou je alarmující, jak do našich věcí permanentně strkají rypák nějací nevolení byrokrati z cizí mocnosti a my jim vše odkýveme jako stádo, jen aby nevyschly dotace na parkové lavičky za 60 tisíc či cyklostezky za desítky milionů vedoucí odnikud nikam. Představa některých jedinců, že pokud si u nás nedokážeme zjednat pořádek, udělá to za nás někdo z venčí a všechno bude ok, je zcela lichá. Tohle nám v ničem nepomůže, jen to odhaluje naši vlastní neschopnost. Za většinou takovýchto rozhodnutí je skrytý boj o moc a peníze.

Je žádoucí, aby současná úprava nebyla brána jako definitivní, a aby v této věci nadále probíhala diskuze a snaha o nalezení optimálního řešení.

Pira.cz, 5.9.2012

Autor vystudoval obor Telekomunikace a multimedia na FEL ZČU, v současné době se profesně zabývá mj. vývojem zařízení pro monitorování modulačních parametrů FM vysílání.
Napsáno s použitím materiálů, které byly podkladem pro dříve vydané články v měsíčníku Radio Revue.

Informační zdroje

[1] http://www.google.cz/search?q=%220+dBr%22+site:ctu.cz

[2] http://www.phobosaudio.cz/documents.html

[3] http://www.nssoud.cz/files/SOUDNI_VYKON/2011/0005_2Ao__110_20120607032117_prevedeno.pdf (příp. spisová značka 2 Ao 5/2011 - 204)

Situaci na vybraných FM vysílačích můžete sledovat online zde: http://pira.cz/monitor/. Doporučuji aktuální obsah stáhnout a uložit, brzy bude všechno jinak...

Diskuze