HDラジオ

HDラジオのロゴ。

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同時放送し、ノイズを低減し、テキスト情報を追加します。HDラジオは主にアメリカ合衆国、米領バージン諸島、カナダ、メキシコ、フィリピンの FMラジオ局で利用されており、北米以外でも少数の導入が見られます。

HDラジオは、アナログAMおよびFM信号と同じ帯域の未使用部分でデジタル信号を送信します。そのため、ラジオは両方の信号を受信できるように設計しやすく、HDラジオの「HD」は「High Definition（高解像度）」ではなく「Hybrid Digital（ハイブリッドデジタル）」の略称で呼ばれることがあります。 [ 2 ]公式には、HDはHDラジオの用語を表すものではなく、iBiquityの商標の一部であり、それ自体には意味がありません。[ 3 ] HDラジオはまず放送局のアナログ信号を受信し、次にデジタル信号を探します。欧州のDRMシステムはHDラジオと同様のチャンネルを共有しますが、欧州の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。[ 4 ]

「オンチャネル」という用語は誤称です。なぜなら、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デジタルコンポーネントを送信するからです。これにより元のアナログ信号はそのまま残り、対応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放送では、96～128kbit/sの容量が利用可能です。ハイファイオーディオには48kbit/sしか必要ないため、HDラジオでは「マルチキャスト」と呼ばれる追加チャネルのための十分な容量があります。

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ライセンスを取得しています。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。各局は追加チャンネルの品質を選択できます。音楽局は通常、1つか2つの高音質チャンネルを追加し、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します。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、低音質のAM放送でした。HDラジオでは、FMラジオを1つ割り当てるだけでこれらのチャンネルをすべて放送でき、低音質設定でもAMラジオよりも音質が良い場合が多いです。

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、完全デジタル放送の認可も取得しています。AM放送局4局が完全デジタル方式を採用しており、1局は試験的な認可を受け、他の3局は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利用されていません。一方、ヨーロッパではFM放送局の割り当てはより狭い範囲に分散しています。

歴史

この規格は、AM における 他の既存のステレオ規格に取って代わることを目的としていました。

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。[ 5 ] [ 6 ]正式にはNRSC-5と呼ばれ、最新バージョンはNRSC-5-Eです。[ 7 ]

iBiquityは2015年9月にDTSに買収され、 HDラジオ技術はDTSの名を冠した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。[ 8 ] 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。

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。[ 9 ]これは、 DABシステムで運営されている2,200以上のサービスと比較されます。

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、北米以外では採用が困難である。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低かった時代から続くFCCの長年の免許慣行では、地理的に重複または隣接する放送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することができる。[ 10 ]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ラジオのような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廃止する意向を示していない[ 5 ]。これは、売却可能な電波周波数帯の権利が回収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）と呼ばれる音声圧縮フォーマットを用いてOFDMで伝送されます。HDCはMPEG-4規格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。[ 11 ] HDCは、修正離散コサイン変換（MDCT）音声データ圧縮アルゴリズムを使用します。[ 12 ]

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と、追加のデジタルサブチャンネルに対しては増分純収益の3％を支払う。 [ 13 ]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。[ 14 ] 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。[ 15 ] 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。

HDレシーバーがプライマリデジタル信号（HD-1）を失った場合、アナログ信号に切り替わります。これにより、新旧の伝送方式間でシームレスな運用が可能になります。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、デジタル受信状態が悪化すると、音声が途切れたり「スキップ」したりします（デジタルテレビのドロップアウトと同様）。HD信号はより安定した20  kbit/sストリームに切り替わりますが、その場合、音質は従来のAMレベルに低下します。メタデータによって曲名やアーティスト情報などの 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。[ 16 ]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の項を参照）。

午前

AM HD 局ロックにより表示される情報の例。

AMハイブリッドモード（「MA1」）は30kHz の帯域幅（±  15kHz）を使用し、放送局の割り当てられたチャンネルの両側で隣接チャンネルが重複します。 [ 17 ]夜間に放送するリスナーの中には、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。 [ 18 ] [ 19 ]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たケースが1件あります。

AM帯域における30kHzチャンネルの容量には限界があります。HDC+SBRコーデックは、スペクトル帯域複製を用いることで、最大 15,000Hzの音の再現をシミュレートし、帯域幅が狭いAM帯域で中程度の音質を実現します。[ 20 ] HDラジオの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デジタル放送局は、冗長性（同じデータを2回放送する）を備えた、 より堅牢な40kbit  /sモードをデフォルトとしています。

従来のAM受信機で隣接チャンネルに同調して受信したデジタルラジオ信号は、ホワイトノイズ、つまり「ヒス」のような音のように聞こえる。、大きな滝、深い森の林冠を吹き抜ける強い一定の風など。

オールデジタルAM

全デジタルAM（「MA3」）には、「拡張」モードと「コアのみ」モードの2つのモードがあります。[ 21 ]

  • 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、 放送局の0.5  mV/mコンターまでの20 kHzの帯域幅を使用しながら、 最大40.2 kbit/sのスループットを実現します。このコンター内では、ステレオオーディオに加えて、グラフィック（放送局のロゴと「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）とテキスト情報（放送局のコールサイン、タイトル、アルバム、アーティスト）が受信機でデコードされます。
ステーションの 0.5  mV/m等高線を超えると、通常はプライマリ キャリアのみが受信され、 必要な帯域幅は 10 kHzのみで、 最大スループットは 20.2 kbit/sに制限されます。
  • コアのみのモードでは、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、音声はモノラルとなり、テキスト情報のみが表示されます。いずれのオールデジタルモードでもハイブリッドモードに比べて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放送局との干渉の可能性が低減します。[ 22 ]しかし、オールデジタル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備え、「フォールバック」用のアナログ信号がありません。

5つのAM放送局は、実験的に、または2020年10月27日にFCCが採択した新しい規則に基づいて、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。この新しい規則では、AM放送局は自主的に全デジタル放送への移行を選択できます。[ 23 ]

  • WWFD（2024年6月からはWSHE）は、 2018年7月にFCCから全デジタル放送を行うための特別な暫定権限を付与されました。 [ 24 ] 通常の許可の下でデジタルのみのモードで放送を続けています。
  • WMGGは、2021年1月から全デジタルモードで放送していましたが、2021年11月に放送局が売却された後、新しい所有者がアナログのみのモードに戻しました。
  • WFASは、2021年5月から2024年10月にライセンスが削除されるまで、デジタルのみのモードで放送しました。
  • WSROは2021年12月から2023年3月に放送が停止するまで、デジタルのみの放送を行っていた。2024年に一時的に放送を再開した後、2025年3月に免許が取り消された。
  • WYDEは2023年9月から2025年6月まで全デジタル放送を行い、その後ハイブリッド放送に戻った。[ 25 ] [ 26 ]

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取得することを義務付けている。[ 27 ] 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。[ 28 ] 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音声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」[ 27 ] 。2020年初頭、FCCはWTLCからの多重化要求を拒否した。[ 29 ]

FM

トロポオープニング中のHDラジオDX
HDラジオ送信機
HDラジオのないFM放送局のスペクトル
HDラジオ対応FM放送局のスペクトル
KDKA-FM HD-1を使用したHDラジオ緊急警報システムのテスト

FMハイブリッドデジタル/アナログモードには、放送局管理者の電力予算と希望する信号範囲に応じて、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可能にする、複数の純デジタルモードも提供しています。AMと同様に、純デジタルFMは、より堅牢な25 kbit/s信号に復帰する「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音質の異なるサブチャンネル（例：88.1 HD-1、HD-2、HD-3）に分割することができます。これらの多重サービスは、多重放送を用いたATSC準拠のデジタルテレビにおけるデジタルサブチャンネルに似ています。例えば、トップ40局の中には、リスナーに多様な音楽を提供するために、ホットなACやクラシックロックなどの音楽をデジタルサブチャンネルに追加しているところもあります。[ 30 ] FM局は最終的に完全デジタル化を進め、最大3つのフルパワーチャンネルと4つのローパワーチャンネル（合計7つ）を放送できるようになるかもしれません。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、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、1 つのチャネルをアナログ信号のサイマルキャストにする必要がある。これには2 つの同期が必要で、アナログ サービスに大幅な遅延が追加される。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場合があります。アナログ信号で局を自動的に識別しないため、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、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、HD 受信をオフにするか、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する場合もありますが、HDユニットとアナログラジオを同時に再生すると、リスナーが聴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ラジオにおけるアナログ信号のデジタル処理は、信号に遅延も生じます。同じ部屋や家で、同じ放送局にチューニングした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」効果、つまりエコー効果が生じ、耳障り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、単純な音声伝送でより顕著になります。[ b ]

放送局は、 AMと同様にダイプレクサーを用いて既存のアンテナでHD放送を送信できるほか、 FCCの許可により、同じ場所、またはアナログ補助局として認可された場所で、主アナログ信号から一定の距離と高度以内であれば、別のアンテナを使用することも認められています。この制限により、2つの放送の放送範囲はほぼ同じになり、受信場所を問わず、 互いに適切な信号強度比が維持され、破壊的な干渉が生じない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」 [ 31 ]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の表示は放送局の裁量に委ねられており、別途機器が必要となります。HDラジオメーカーは、アートワークの適切な表示を含む iBiquity認証を取得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）アラート[ 32 ]をサポートしており、交通情報、気象警報、アンバーアラート、セキュリティアラートなどの情報をラジオ画面に表示できます。「アーティスト・エクスペリエンス」と同様に、緊急警報の表示は放送局の裁量で行われ、追加の機器が必要となります。

HDラジオ帯域幅
RTL-SDR USBデバイスで表示されるHDラジオ局のスペクトル。通常のFMラジオ局の帯域幅は、上の画像のマーカー幅で確認できます。

帯域幅と電力

FMステレオ放送局は通常、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、ピーク偏移（通常75kHz  ）と最高ベースバンド変調周波数（  RBDS使用 時は約60kHz ）の合計を2倍にすることで求められます。ベースバンド帯域幅のうち、15kHzのみがアナログモノラルオーディオ（ベースバンド）に使用され、残りはステレオ、RBDS、ページング、ラジオ読み上げサービス、他社へのレンタル、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、放送局は ±130  kHzのアナログ帯域幅を持つ。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、合計 400 kHzのスペクトルを占有する。拡張ハイブリッドモードでは、アナログ信号は ±100  kHzに制限される。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、主プライマリサイドバンドに追加される。 [ 33 ]拡張ハイブリッドは、最大約 50 kbit/s の追加容量を提供する。[ 34 ]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することで復元できる。ただし、これには、放送局と HD サブチャネルに移行されたサービスを使用するすべての受信機の両方で、関連機器 をすべて交換する必要がある。

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低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低減されません。全米放送事業者協会(NAB) は、FCC にデジタル信号の 10 dB (10 倍) 増加[ 35 ]を要請しました。これは、アナログ搬送波電力の 10% 増加に相当しますが、アナログ信号は低下しません。これにより、干渉のためにアナログ カバレッジは低下しますが、デジタル カバレッジは大幅に改善されることが示されました。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。NPRは、加盟局、特に二次的な放送局であるため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、いかなる増加にも反対している。他の放送局も、出力増加には多くの放送局の設備変更に多額の費用がかかること、そして既に高額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ことから、反対（あるいは無関心）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に収まるものの、HD FMは異なる放送局間の干渉を増加させるのではないかという懸念が依然として残っている。[ 36 ] 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がほとんどの放送局を保護する上限）内では、アナログ放送局に干渉を及ぼすことはない。しかし、IBOC信号は隣接放送局のアナログ信号内に重なる。提案されている10dBの電力増加により、1mV  /mのサービスコンター内で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。[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

2010年1月29日、米国FCCは、デジタル実効放射電力（ERP）の最大値について、これまでの1%（−20 dBc）からアナログERPの4%（−14 dBc）に自主的に引き上げるよう求める報告書と命令を承認した。[40] 個々の放送局は、他の放送局に有害な干渉を及ぼさないことを証明できれば、最大10%（−10 dBc）までの干渉軽減を申請できる。他の放送局の免許サービス地域内の場所から、他の放送局への継続的なRF干渉についての確認済みの苦情が6件以上寄せられた場合、干渉局は、干渉が十分に軽減されたとFCCが最終的に判断するまで、干渉軽減を次のレベルである4%、2%（−17 dB）、または1%にまで低減することが求められる。[ 41 ]干渉を受けた放送局が立証責任と関連費用を負うのであって、問題を引き起こした放送局ではない。放送クラスの制限を超えることが許可されている旧来の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。

非対称サイドバンド

2025年5月、FCCは非対称サイドバンドレベルの使用を許可することを確認しました。[ 42 ] 非対称サイドバンドの総電力は、サイドバンドが対称である場合に許可される電力を超えてはなりません。非対称サイドバンドの使用は、隣接するFMチャンネルへの干渉を低減することができます。

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）またはより新しいDAB+バージョンを導入しています。DABは約1.5MHz（  ≈1MHz ）の帯域幅を持つ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の番組（または放送局）からなる複数のデジタルストリームに分割されます。一方、HD FMは400kHzの 帯域幅を必要とします。これは、ITUリージョン2（米国を含む） で従来使用されている200kHzのチャンネル間隔と互換性があり、デジタルのみのモードでは300kbit/sの伝送能力を備えています。

段階的に廃止された第一世代DABは、新しいコーデックに比べて圧縮効率が低いMPEG-1 Audio Layer II （MP2）オーディオコーデックを使用しています。DABステレオ番組の典型的なビットレートは128キロビット/秒以下であるため、DABのラジオ局のほとんどは、同様の条件下ではFMよりも音質が劣っています。 [ 43 ]多くのDAB局はモノラル放送も行っています。一方、DAB+は新しいAAC+コーデックを使用し、HD FMはMPEG-4 HE - AAC規格に基づくコーデックを使用しています。

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1Mビット/秒の帯域幅に多くのチャンネルを含めるために、 放送局がステレオからモノラルに「ダウングレード」されることもありました。[ 44 ]

デジタルラジオは、より多くの放送局を受信でき、信号障害の影響を受けにくいという利点があります。しかしながら、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）および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国営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がある、 短波、中波、長波放送を主に対象としたシステムです。DRM 30は、各放送局が最大30 MHzの周波数で10 kHz（地域によっては9 kHz） 間隔のチャンネルで放送されるという点で、HD AMに似ています。この2つの規格は同じ基本変調方式（COFDM）を共有しており、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、数多く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では全く異なります。2015年現在、AM、FM、 DAB、DRM 30とDRM+、HD AM、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可能で、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 に制限された 10 kHz 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 デジタル専用帯域幅では、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、AM の HD ラジオと同じ問題がいくつかあります。

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、[ 45 ]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[ 46 ] [ 47 ]（0.4MHzで300kbpsを可能にするHD FMと比較して）。

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が使用されています。[ 48 ]

受容と批判

認知度と報道

ブリッジ・レーティングスが2007年8月8日に実施した調査によると、「今後2ヶ月以内にHDラジオを購入しますか？」という質問に対し、 「はい」と回答したのはわずか1.0％でした。[ 49 ]

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。[ 50 ] 2008年9月に実施された調査では、少数の回答者がHDラジオと衛星ラジオを混同していた。[ 51 ]

第一世代のHDラジオの多くは受信機の感度が低く、音質に問題がありました。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出力より10～20dB低いです。さらに、一部の受信機のアナログ部は、旧式のアナログ専用モデルに比べて性能が劣っていると指摘する声もあります。[ 52 ]

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ており、車載用と家庭用の両方のアフターマーケットラジオシステムのいくつかには、HDラジオ受信機とFull Artist Experienceなどの特別な機能が含まれています。iBiquityの報告によると、ラジオを聴く人の78%はHDで放送している局です。[ 53 ]ミネソタ州セントクラウドなど、多くの地元ラジオ局が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。セントクラウドでは、多くの地元ラジオ局がHD信号を聴くリスナーの数が増えていることに気づき、それが売り上げにプラスの影響を与えています。[ 54 ]

異なるフォーマットと互換性規格

DABとDRM規格はオープン規格であり、HDラジオより古いものですが、HD受信機は海外に販売または移動された場合、これらの放送局を受信するために使用することはできません（ただし、スリランカ、[ 55 ]タイ、台湾、日本、ルーマニア、その他いくつかの国にはHD放送局があります）。

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放送局が周波数を変更することなくデジタル放送にアップグレードできる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異なる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に対応していません。

AAC ( Advanced Audio Coding ) 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仕様は部分的にはオープンですが、大部分は非公開です。[ 56 ]

HDラジオは、米国のデジタルテレビ規格であるATSCを採用していないため、テレビ6チャンネル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することができない。アナログテレビの時代には、FM放送帯域の最も低い帯域（87.7～  87.9MHz）が、米国のアナログテレビ6チャンネルのFM音声搬送波と重なっていた。[ 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、6チャンネル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た。テレビとラジオの初期の時代には、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していた。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、低出力局も2021年7月までにアナログ放送を停止しました。デジタルテレビと全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の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のテレビ局がかつて備えていたデュアルメディア互換性は失われました。現在、87.75MHzで音声搬送波を放送している低出力ATSC 3.0チャンネル6局は、 HDラジオを搭載していません。

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。例えば、HDシステムは「CD品質」と説明されていますが、HDシステムは2つ以上の別々の番組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番組では、データストリーム全体を使用できる単一の番組よりも高い音質を実現できません。FCCは、

「1つの無料の無線デジタルストリームは、放送局の既存のアナログ信号と同等かそれ以上の品質でなければならない」[ 57 ]

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以上の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、程度は低くなりますが、低電力の個人用 FM 送信機を使用して、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する自由度が高まります。

放送業界は、将来のHD受信機モデルについて、限定アクセス（つまり、追加のサブチャンネルを有料購読者のみに利用可能とする）に関するFCC承認を求めている。NDS [ e ]はiBiquityと契約を結び、HDラジオに「RadioGuard」と呼ばれる暗号化コンテンツ配信システムを提供している。[ 58 ] NDSは、 RadioGuardが「さらなる収益創出の可能性をもたらす」と主張している。

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上のノイズが増加する傾向があります。高品質な再生システムに組み込まれた一部の高忠実度FM受信機では、このノイズが耳障りに聞こえる場合があります。HDラジオを放送する放送局のアナログ信号品質の劣化を防ぐには、既存のFM受信機のほとんどすべてで、内部フィルターの改造、または後置検波フィルターの追加が必要になります。

アナログ信号の減少

米国では、ラジオ局は特定の実効放射電力レベルで放送を行う免許を取得しています。2008年、NPRラボは、FCCが特定の状況下で許可しているように、デジタル出力レベルをアナログ搬送波の最大電力の10%まで増加させた場合のHDラジオの運用予測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ました。しかし、デジタルHD信号の受信エリアはアナログの受信エリアを上回り、車内では17%増加するものの、屋内では17%減少します。[ 59 ]

高コスト

料金を含むシステム導入コストは、放送局の規模や既存インフラによって異なる。一般的なコストは初期費用で少なくとも数万ドル[ f ]、さらにHD-2およびHD-3についてはXperiに支払うチャンネル当たりの年間料金（放送局の年間収益の3%）が加算される（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はある。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 初期費用が大幅に削減された[ f ] 。

HDラジオ受信機の価格は、 1ドルショップでも手に入る通常のFMラジオと比べて、約50ドルから数百ドルと幅があります。HDハードウェアは歴史的に高価でしたが、普及が進むにつれて価格が下がり、特にHDフォーマットで放送する放送局が増えていることから、HDラジオ搭載受信機はより一般的になりつつあります。

消費電力

従来のアナログのみのFMトランスミッターは通常、「クラスC」アンプで動作します。これは効率は良いものの線形ではありません。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、70%を超える送信機効率で動作できます。 [ g ]デジタルトランスミッターは、線形に近い別のアンプクラスで動作しますが、線形性によって効率は低下します。最新のハイブリッドHD FMトランスミッターは通常50～60%の効率を達成しますが、HDデジタルのみのFMトランスミッターは40～45%にとどまります。この効率の低下は、電気代と冷却コストの大幅な増加につながります。

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は主要な放送局の所有者と協力して、複数の放送局が個別に同じフォーマットを作成することを決定するのではなく、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、他の競合局にも数種類の異なる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KFNZ-FMは、610  AM KFNZ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、廃止された古い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ましたが、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、姉妹局のAM 放送局と同時放送しています。例えばセントルイスでは、クリアチャンネル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、自社の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チャンネルを通じて、より人気の高い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 ）に導入する計画を進めています。

2009年3月8日、CBSラジオはワシントンD.C.にHD4サブチャンネルを持つ最初のラジオ局WJFK-FMを開設した。このスポーツラジオ局は、姉妹局としてボルチモアの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 ] [ 60 ]それ以来、数多くのラジオ局がHD-4サブチャンネルを導入しているが、音質の低下から、ほぼ100%トーク中心のフォーマットとなっている。例えば、ロサンゼルスのKKLQ-FMはHD-4信号で放送しており、99%トークのモルモンチャンネルを放送している。[ 61 ]

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、FM91.1 -HD2で 音楽サービス「ラジオ・ハートランド」を、 FM91.1 -HD3で 「 BBCニュース・アンド・モア」という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、FM99.5-HD2で「クラシック24」サービスを提供している。また、ツインシティーズのFM89.3 で放送され ているKCMP-FMは、 FM89.3-HD2で子供とその親向けの音楽「ワンダーグラウンド・ラジオ」を提供して いる。[ 62 ]

KPCC-FM（南カリフォルニア公共ラジオ）はロサンゼルスのFM89.3で放送されており 、アナログチャンネルのFM89.3HD1とMPRの音楽サービスKCMP-FMのデジタル同時放送を ロサンゼルスのFM89.3HD2で提供 している。 [ 63 ]

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のローカル番組でオールクラシックのサービスである「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。[ 64 ] 2009 年 10 月 8 日、ニューヨーク公共ラジオがUnivision Radioとの以前の周波数の周波数スワップの一環として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の番組を全面的にカバーしている。

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の音声同時放送を提供しています。これにより、デジタル移行後の2ヶ月間の中断を経て、ミルウォーキーのラジオ放送でWITI-TVの音声が復活しました。チャンネル6のアナログテレビ局であるWITI-TVは、 87.7FMの音声特性を強みとして活用し、視聴者がカーラジオで同局のニュース番組やFoxの番組を聴取できるようにしました。

KYXY-FMは、サンディエゴのCBSが96.5FMで 運営するラジオ局で、HDラジオでは数少ない「サブチャンネルのみ」の独立系クリスチャン音楽チャンネルの一つとして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などは、マルチキャストチャンネルの一つとして学生運営のラジオを提供しています。ノースカロライナ州ローリーのWKNC-FMは、HD-1とHD-2で大学ラジオ番組を放送し、WKNC-FM -HD3では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、非営利放送局の番組を放送するために HD-2 チャンネルを使用しています。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、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る完全に非営利のモルモン・チャンネルを放送しています。8 つの HD-2 および HD-3 放送局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・ラジオ局である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することを認められたためです。同様に、ロサンゼルスのKRRL 92.3  FM -HD3信号はEMFのAir1を再放送しており、サンタバーバラのKLSB 97.5  FMは主要周波数でK-Loveを放送し、HD-2でAir1を再放送しています（ただし、どちらも「アーティスト・エクスペリエンス」には対応していません）。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を再放送しています。

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、アナログ放送を廃止し、デジタルのみで放送する最初のAM放送局とな​​った。 [ 65 ]

翻訳者

FM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ますが、FCC（連邦通信委員会）は、トランスレータ局が、割り当てられたプライマリ局のHDラジオサブチャンネルを、その局のアナログ信号の代わりに再放送することを許可しています。大規模市場の放送局所有者は、この規則を利用して、HDサブチャンネルをアナログFMで放送したり、トランスレータを消音した状態でAM免許を取得しながらトランスレータへの信号供給を継続したりしています。

トランスレータは、より伝統的な方法で使用することで、放送局の受信状況が悪い地域において、主信号とHDラジオのサブチャンネルを含む、主放送局のコンテンツ全体の範囲を拡張することもできます。トランスレータはHDラジオ信号を送信する必要はなく、既存のトランスレータの大部分はHDラジオ信号を送信していません。

受信機

自動車および家庭/業務用

フォルクスワーゲンRCD-510レシーバーのKOST 103.5 FMのHD-1信号 

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50ドル程度です。

車載用 HD レシーバーのメーカーには次のようなものがあります。

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。

家庭やオフィス用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

Sangean HDR-14 ポータブル レシーバーで、サンディエゴのKPBS-FM HD-2 チャンネル「Classical 24」を再生しています。

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筐体には大きすぎたり、バッテリー駆動のデバイスには電力が大きすぎたりしたため、実用化されていませんでした。しかし、2008年1月、ラスベガスで開催されたコンシューマー・エレクトロニクス・ショー（CES）で、iBiquityはタバコ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。HDレシーバー用の低消費電力チップセットを製造した企業は2社あります。

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。

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

  1. ^ 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。
  2. ^ 「リバーブ」効果は、アナログ受信機とデジタル受信機、あるいは稀に回路が大きく異なるデジタル受信機間でのみ発生することに注意してください。同じ部屋や家の中に、すべてHD受信機（少なくとも同じメーカーとモデル）を複数台、あるいはすべてアナログ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。
  3. ^ Holm (2007) [ 43 ] DABデジタルラジオの音質、要約（英語）： DABの音質に関するこの分析は、放送局とは独立して行われ、放送局の情報とのバランスを取ることを目的としています。音声信号の測定と非公式な試聴を通じて、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の多用により、ステレオイメージがぼやけています。ステレオイメージのフォーカスが定位せず、楽器の定位が不正確になることが多く、場合によってはボーカルとBGMのバランスが崩れることもあります。
    • 高音域のカットオフ周波数は通常14kHzと低く、その結果、明瞭度が欠け、音場がぼんやりとした感じになります。特に若い人は、この劣化に気付くでしょう。
    P3など、一部の放送局は若者をターゲットとしているため、これは非常に望ましくない状況と言えるでしょう。その理由は、現在ノルウェーのDABネットワークの全チャンネルのビットレートが、音質に関する科学的な評価で推奨されている水準、つまり1998年にノルウェー国会（Stortinget）でDABが議論された際に想定されていた192～256 kbit/sよりもはるかに低いからです。オスロ地域の音楽放送局は、容量がフルに利用されている場合、以下のビットレートを使用しています。
    • 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
    • 12 の放送局は、P1 と P3 を含め、FM より品質の低い 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の速度で送信している（Radio 2 Digital MooxとNRK Barn2）
    音楽の標準ビットレートとして128 kbit/sの使用をやめ、160 bit/sを採用することが望ましいでしょう。より要求の厳しい素材は、128 kbit/sのMP3と同等の品質、つまりDABでは192 kbit/sで提供されるべきです。現時点では、ビットレートをこのレベルまで引き上げる能力がないため、DABネットワークは適切な音質を求めるには容量が不足しています。 放送局は、据置型受信機で最高の音質を提供するFMと、車載受信機で最高の音質を提供するDABのどちらかを選ばせようとしています。しかし、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製造する技術的な問題はないため、この選択は不要です。
    • 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）[ 43 ]
  4. ^かつての米国のアナログテレビ6チャンネルは、 VHFテレビ の低周波数帯域の上限を占めており、 FM放送帯域の最低2チャンネルに干渉していました。免許周波数は、アナログ6チャンネルのVHFテレビ局や、87.7MHzと87.9MHzの FM放送局との地理的に隣接する周波数との重複を避けるよう、慎重に割り当てられ。
  5. ^ 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。
  6. ^ a b HF 無線の初期費用には、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。
  7. ^ 「送信機効率」とは、実際には送信機の最終段増幅器の効率を指します、送信機が出力するRF電力を消費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、すべてのクラスにおいて、最低でも25% 、最高でも90%となります。
  8. ^ 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
  9. ^ 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放送局KRLD-FMの同時放送に変更されました。
  10. ^ Hirschmann Car Communication GmbHは現在TE Con​​nectivityの子会社です。
  11. ^ 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。 [ 69 ]

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