De benodigdheden
Het volgend hoofdstuk legt uit hoe je op een eenvoudige manier radio op de FM-band kan maken. Let op! Om te mogen uitzenden is het mogelijk dat je een vergunning nodig hebt. Controleer bij de nodige instanties of dit in jouw geval nodig is. De informatie die hier wordt verstrekt is louter informatief. vrijeradio.be kan niet verantwoordelijk worden gesteld indien illegaal wordt uitgezonden.

Er wordt een onderscheid gemaakt tussen het zendgedeelte, het audiogedeelte en het akoestisch gedeelte.

Zendgedeelte - Hoogfrequent (HF)
de zender: dit is het apparaat die het audiosignaal moduleert op een hoogfrequente draaggolf. We spreken ook over een gemoduleerd signaal. Een radio-ontvanger zal deze de hoogfrequente draaggolf demoduleren en het verkregen audiosignaal via een versterker door een luidspreker laten weerklinken. Men heeft een FM-zender nodig die kan moduleren tussen 87,50 MHz. en 108 MHz.
Er bestaan twee mogelijkheden: je kan de zender kopen ofwel maak je hem zelf. Meer hierover in het volgend hoofdstukje.
FM zender

de antenne: een zeer belangrijk onderdeel want hij zal ervoor zorgen dat de radiogolven worden verspreid in de lucht. De antenne wordt verbonden met de zender d.m.v. een coaxkabel.
coaxkabel coaxkabel 2

Audiogedeelte - Laagfrequent (LF)
Aan de zender moet een laagfrequent audiosignaal worden gekoppeld. In principe kan dat door rechtstreeks een audiospeler te bevestigen. In een radiostudio vind men de volgende elementen.
  1. het mengpaneel: met dit toestel kan je audiosignalen komende van CD-spelers, MD-spelers, platendraaiers, microfoons, cassettedecks, PC's e.d. koppelen. Door middel van schuifregelaars wordt bepaald welke bron zal worden weergegeven. In principe kan een simpele analoge mengtafel worden aangesloten. Er bestaan ook speciale broadcastmengtafels die gemaakt zijn om op een professionele manier radio te maken. In een dergelijke mengtafel zit onder andere een schakeling die de audio dempt wanneer een microfoon wordt geactiveerder, een schakeling die een telefoongesprek beheert, enz... Omdat er op de dag van vandaag meer met digitale signalen wordt gewerkt, kan je ook gebruik maken van een digitale mengtafel. Uiteindelijk zal het signaal toch analoog moeten worden aangeboden aan de zender omdat FM een analoge techniek is.

  2. de microfoon: om presentaties toe te laten op het audiosignaal. Je kan gebruik maken van een gewone dynamische microfoon of een groot membraan condensator microfoon die wordt gevoed via een fantoomvoeding van +48V. Op de meeste mengtafels kan +48V activeren op de microfooningangen.

  3. audiobronnen: als audiobron wordt op de dag van vandaag een PC gebruikt waar een automatisatie software de ganse programmatie beheert. Naar gelang de behoefte kunnen op het mengpaneel ook CD-spelers, platenspelers, MD-spelers, cassettedecks en dergelijke worden aangesloten.

  4. audiokabels: kabels om alle audiocomponenten te verbinden met het mengpaneel en tenslotte deze laatste te verbinden met de geluidsprocessor en zender. Men onderscheidt de volgende kabels.
    a) De analoge asymmetrische kabel. Dit is de eenvoudigste kabel. Het signaal loopt over één geleider per kanaal en is afgeschermd met de massa. Als connector gebruikt men de cinch-stekker (ook RCA-jack genoemd). Men gebruikt een roodgekleurde stekker voor het rechterkanaal en een zwarte of witte stekker voor het linkerkanaal.
    b) De analoge symmetrische kabel. Het signaal loopt over twee geleiders per kanaal en is afgeschermd met de massa. Als connector gebruikt men de XLR-stekker (ook CANON-stekker genaamd) of de stereo JACK. Op geleider 2 loopt het signaal in fase. Het signaal in tegenfase wordt geplaatst op geleider 3. Geleider 1 is verbonden met de massa. Het voordeel van dit systeem is dat men gemakkelijk storingen kan verwijderen die tijdens het kabeltransport zouden worden toegevoegd. Het verwijderen van storingen wordt gedaan door beide signalen te vergelijken en de componenten in fase (de storingen) weg te filteren.
    c) De coaxiale digitale kabel (SPDIF). Het signaal loopt digitaal over één geleider per kanaal en is afgeschermd met de massa. Als connector gebruikt men de cinch-stekker (ook RCA-jack genoemd).
    d) De optische digitale kabel (SPDIF). Het signaal loopt in een fijne buis waar lichtpulsen worden doorgestuurd.
    e) de symmetrische digitale kabel.

  5. een geluidsprocessor (compressor/limiter): om er voor te zorgen dat de luidsterkte van de eindmix binnen de perken blijft. Op de dag van vandaag bestaan er ook softwarepaketten die het geluid conditioneren.

  6. tuner: om naar het voorgebrachte signaal te luisteren. Het kan soms gebeuren dat er iets fout kan gaan.

Studio opstelling Laser FM (NL) - www.laserfm.comHet audiogedeelte kan worden afgestemd volgens de behoeften van het radiostation. Een doorsnee lokale radio heeft een mengpaneel met een achttal kanalen. Hierop zijn aangesloten twee tot drie CD-spelers, twee platendraaiers, een microfoonmodule met een drietal microfoons, één of meerdere PC's met automatisatiesoftware en misschien nog een DAT-speler of een Mini-Disc speler.
Je kan gerust het audiogedeelte beperken tot een PC die non-stop mp3's afspeelt.
Analoge of digitale verwerking?
Laten we eerst even het verschil uitleggen tussen analoog en digitaal. Iedereen zal wel een analoog signaal gezien hebben op een display.

analoog signaal

In de figuur ziet men een analoog audiosignaal met een lengte van ongeveer 0,12 seconden. De hoogte van de golf wordt de amplitude genoemd. Hoe hoger de amplitude, hoe luider dit stukje zal klinken. De breedte van een golf wordt frequentie genaamd. Hoe breder de golf, hoe lager de frequentie.

Een digitaal signaal ziet er eenvoudiger. Ofwel is de toestand (de bit) 1 (hoog) of 0 (laag). Men groepeert nu de bits bijvoorbeeld per 16. Dit noemt men een byte. In dergelijk geval spreekt men van een 16bit opname.

digitaal signaal

Men maakt van een analoog signaal een digitaal signaal door het signaal te bemonsteren of te samplen. Dit wordt gedaan door op geregelde tijdstippen de amplitude van het signaal te meten en er een een digitale code aan te geven. Indien men werkt met een 16bit-code krijgt de amplitude van één bepaalde meting een opeenvolging van 16 nulletjes en ééntjes. Die code kan men later terug omzetten in een analoog signaal door die digitale code terug om te zetten in een amplitude. Men krijgt terug een analoog signaal door de bekomen amplitudes terug achter elkaar te plaatsen.

Men zal inzien dat hoe sneller de metingen en omzettingen gebeuren - dus hoe hoger de samplingfrequency is - hoe natuurlijker het signaal daarna zal klinken. Op een CD-schijfje is het analoog signaal gesampled aan 44,1 kHz en ondergebracht in 16bits: De amplitude van één seconde muziek werd 44100 keer gemeten en elke meting is omgezet naar een byte van 16 bit. Indien een byte 32 bits bevat, kan men nog nauwkeuriger een bepaalde amplitude bepalen.

Er is nu meer en meer de tendens om te werken met volledig digitale studio's. Dit betekent dat het digitaal audiosignaal komende vb. van de geluidskaart van een PC of van een CD-speler volledig digitaal wordt verwerkt in het mengpaneel. De analoge ingangen zoals de microfooningangen worden dan aan de ingang geconverteerd naar een digitaal signaal.

Zo kan men het audiosignaal digitaal tot aan de zender kunnen aanbieden. Voor FM uitzendingen is dit eigenlijk nauwelijks hoorbaar omdat alle klanken boven de 15 kHz niet hoorbaar zijn.Toch heeft een volledige digitale afwerking enkele belangrijke voordelen. Eerst en vooral wordt digitale apparatuur meer en meer betaalbaar. Tenslotte is het beter het signaal digitaal te houden indien men uitsluitend gebruik maakt van audiobestanden die meestal zijn verwerkt in het mp3-formaat. Een audiobestand kan zwevend klinken indien het wordt omgezet in een analoog signaal en terug wordt omgevormd in een digitaal signaal om bijvoorbeeld aan te bieden via een digitale transportlijn naar de zender toe.

Dit zwevend effect zal praktisch niet hoorbaar zijn indien men de compressie van het audiobestand bepaalt op minimum 256kB/s.

Akoestisch gedeelte
Het is belangrijk dat er geen ongewenste geluiden de ether worden ingestuurd wanneer de microfoon open staat. Enerzijds is dit het lawaai dat van buiten komt, denken we maar aan voorbijrijdende wagens, overvliegende vliegtuigen of het lawaai van de grasmachine van de buurman. Dit kan worden verholpen door de muren van de studio te isoleren. Anderzijds zijn er ook geluiden binnen de kamer die hinderlijk kunnen zijn. Denk maar aan de klikjes van ingetoetste knoppen en de weergalm op eventuele kale muren. Dit kan worden verholpen door de muurwand te voorzien van akkoestische panelen. Radiopioneers herinneren zich nog de allergoedkoopste oplossing die kleine omroepen gebruikten in de jaren tachtig, namelijk alle muren volplakken met platen eierkarton.

studio met eierkarton beklede muur

In de meeste gevallen wordt het microfoongedeelte en het technisch gedeelte gescheiden in twee aparte kamers. Tussen beide ruimtes wordt een raam uit dubbel glas geplaatst om toch nog visueel contact tussen beide partijen te onderhouden. Beide partijen communiceren dan met elkaar met behulp van een intercom. Een dergelijke oplossing laat geen storende geluiden toe maar is dan moeilijker om een interactief programma te maken waar op bepaalde ogenblikken een directe of geïmproviseerde actie moet worden uitgevoerd.

Gebruik van een compressor / limiter
Bij het aanleggen van een audiosignaal aan de zender zal dan - als alles goed gaat - het resultaat hoorbaar zijn op een radio-ontvanger. Met de MASTER-regelaar van de mengtafel kan je het maximum niveau instellen. Dit is belangrijk want als het niveau de 0dB grens overschrijdt, zal het audiosignaal vervormd klinken. In dergelijk geval spreken we van overmodulatie. Hieronder wordt besproken wat er hier aan kan worden gedaan.

input - output (545 / 336)

Laten we een signaalmeter plaatsen tussen mengtafel en zender. Omdat een muzieksignaal dynamisch is, zal het niveau voortdurend veranderen. Van zodra het audiosignaal de 0dB overschrijdt, zal vervorming optreden. Het moet dus de bedoeling zijn dat de 0dB-grens nooit wordt overschreden.

De leukste oplossing is dus continu de meter in de gaten houden en kijken als de wijzer nooit in het rood gaat. Eventueel wat bijsturen mocht het signaal te krachtig zijn. Praktisch gezien is dit een vervelende karwei omdat de ene opname soms veel luider werd opgenomen dan de andere. En dan heb je ook nog opnames die stil beginnen en luid eindigen. Op onderstaande grafiek ziet men het verloop van het audiosignaal.

signaal zonder compressie
figuur 1: signaal zonder compressie, waarden in dB

Een niveau aan de ingang van bijvoorbeeld -7dB zal ook -7dB aan de uitgang bedragen. Dit moment is voorgesteld met een groen cirkeltje. Een te hoog ingangsniveau van bijvoorbeeld +2dB (rood cirkeltje) zal vervormd klinken.

Men zou eigenlijk een te hoog niveau vliegensvlug kunnen dempen door tijdelijk minder volume te geven. Een apparaat die dit automatisch kan realiseren is een compressor/limiter. Dit toestel zal minder signaal naar de uitgang sturen van zodra een bepaald niveau wordt bereikt. Een voorbeeld van een goedkope compressor/limiter is de Composer Pro 2200 van het merk Behringer. Dit toestel is leuk om compressie te verstaan.

Behringer Composer 2200

Op elke compressor/limiter staan een aantal knoppen die moeten worden ingesteld. De belangrijkste zijn de TRESHOLD, de RATIO, de ATTACK en de RELEASE. Elke instelling zal nu in detail worden besproken.
Treshold - RatioMet de TRESHOLD wordt het punt ingesteld wanneer het apparaat moet beginnen ingrijpen. Op de foto staat de knop ingesteld op -5dB. Dit betekent dat vanaf -5dB het toestel zal beginnen compresseren. Hoeveel zal worden gecompresseerd wordt bepaald met de knop RATIO. Alles onder het TRESHOLD-niveau - in ons voorbeeld 5dB - gaat ongewijzigd door het toestel.
Met de RATIO wordt de compressieverhouding geselecteerd. In het voorbeeld werd 6:1 geselecteerd. Elke decibel boven het treshold-punt wordt dan 6 keer verzwakt. Dus indien het ingangsniveau opeens zou stijgen tot +1dB, dan zal aan de uitgang slechts -4dB doorlaten.
Hier is de verklaring. Omdat de TRESHOLD is ingesteld op -5dB zal een niveau van -5dB ongewijzigd aan de uitgang worden aangeboden. Een ingangsniveau van +1dB is 6dB hoger als -5dB. Dat verschil van 6dB wordt door de RATIO verzwakt tot 1 dB want de 6dB moet hier worden gedeeld door 6. Tellen we die 1dB op met de -5dB, dan is het resultaat -4dB.

Nemen we nu terug de grafische voorstelling van het ingang- en uitgangsignaal. De TRESHOLD werd nu ingesteld op -10dB. De RATIO wordt achtereenvolgens ingesteld op 1:1 (blauw), 1:2 (groen), 1:4 (zwart) en 1:16 (oranje).


figuur 2: compressie bij verschillende RATIO

Bij een RATIO van 1:1 gebeurt er niets. Dit is logisch want iedere dB wordt boven het tresholdpunt één keer verzwakt. Indien een verhouding van 1:2 wordt ingesteld wordt iedere dB boven het tresholdpunt tweemaal verzwakt. In dergelijk geval zal een ingangsniveau van 0dB worden gedempt tot -5dB. Bij een RATIO van 1:4 bedraagt dan het uitgangsniveau slechts -7,5dB.

Stellen we de RATIO nog hoger in - bijvoorbeeld op 1:16 - dan zal het signaal praktisch het TRESHOLD-punt niet meer overschrijden. Bij een dergelijke instelling is de compressor een limiter geworden. Men zegt ook dat het signaal wordt begrensd. Vandaar dat men spreekt van een compressor/limiter omdat het beide functies aankan.

attack  - releaseEen ander belangrijke instelling die met de compressor/limiter wordt ingesteld is de ATTACK en RELEASE. Met deze instelling wordt gedefinieerd wat de reactietijd moet zijn van zodra het signaal het TRESHOLD-punt passeert. Met de ATTACK-instelling wordt bepaald hoeveel (mili-)seconden er moet worden gewacht alvorens de compressor moet beginnen reageren bij een niveauverhoging. Is bijvoorbeeld de ATTACK ingesteld op 30 ms, dan wordt een kortstondige piek van 10 ms niet gecompresseerd. RELEASE is omgekeerd evenredig als ATTACK, dus hoe lang moet worden gewacht met het uitschakelen van het compressieniveau als het signaal onder het TRESHOLD-punt gaat.

Het TRESHOLD-punt wordt ook het kniepunt genaamd. Op bepaalde toestellen kan men ook de wijze van doorgang door het kniepunt bepalen. Bij "hard knee" wordt bij het kniepunt direct de volle compressie toegepast. Bij "soft knee" gebeurt dit geleidelijk wat de compressie minder abrupt maakt. Onderstaande figuur verduidelijkt de "hard" en "soft" knee.

hard knee - soft knee

peak limiter - outputAls nog eens een blik wordt geworpen op figuur 1 - compressie bij verschillende RATIO -, dan stellen we vast dat het eindsignaal meer en meer wordt gedempt naarmate een hogere RATIO wordt ingesteld. In dergelijk geval is het nodig om het eindsignaal terug te versterken tot bijvoorbeeld 0dB.
Een extra PEAK LIMITER-knop kan men ook bij de meeste toestellen terugvinden. Deze instelling zorgt ervoor dat het signaal een ingestelde drempel niet overschrijdt.

Hoe meer men het signaal compresseert, hoe stiller de luide momenten zullen weerklinken. Als men het signaal terug gaat versterken zullen de stille momenten practisch even luid klinken als de luide momenten. Het achtergrondruis van een opname is het beste hoorbaar tijdens stille passages. Een compressor/limiter zal dus ook het ruis versterken.

noise-gaiteDaarom zijn de meeste compressoren voorzien van een EXPANDER/NOISE GATE-functie. Bij deze instelling kan men het signaal helemaal wegknippen wanneer een bepaald niveau wordt bereikt. In het voorbeeld werd de TRESHOLD geplaatst op -50dB. Dit betekent dat het signaal onder de -50dB niet meer hoorbaar zal zijn. Hier is het de bedoeling dat de TRESHOLD zo wordt ingesteld dat eventueel ruis wordt weggeknipt.
Om de NOISE GATE beter zijn werk te laten doen is het mogelijk om het verschil tussen harde en zachte passages groter te maken. Met de RATIO-instelling van een NOISE GATE kunnen zachte passages nog zachter worden gemaakt. Deze werkt dus omgekeerd als bij de compressie.

Het nadeel van de NOISE GATE is dat er een overgangsverschijnsel hoorbaar is wanneer het TRESHOLD-punt wordt bereikt. Het is alsof de stille passage opeens wordt weggeknipt.

De compressor/limiter is dus een toestel dat de dynamiek van een signaal beheert. In een radiostation is het een onmisbaar toestel dat er voor zorgt dat de muziek altijd luid klinkt en er voor zorgt dat het maximum modulatieniveau nooit wordt overschreden.

Met een multiband compressor / limiter wordt het audiosignaal in verschillende delen opgedeeld. Bijvoorbeeld op een driebands compressor kan men de lage, midden- en hoge tonen appart instellen. Dit is nodig want het volledige spectrum van het signaal moet niet worden gecompresseerd indien voorbeeld enkel de lage tonen de tresholdwaarde overschrijdt.