FM Radio Simulator
FM Radio Simulatorは、放送用オーディオ処理とプリエンファシス、19 kHzパイロットを含むステレオマルチプレックス (MPX) 合成、搬送波のFM変調、マルチパス伝搬とアンテナ雑音、受信機の同調、IFフィルタリング、ハードリミッティング、FM弁別、パイロットPLLによるステレオ復調、ディエンファシスまでをモデル化したFM放送・受信機チェーンに音楽を通します。信号を実際にFM変調して復調するため、FM受信に特有の挙動が合成ではなく物理過程から生まれます。信号が弱まるにつれてせり上がる明るいヒス、ステレオ受信のノイズペナルティと自動的なモノラルへのブレンド、FM閾値を下回ったときのクリック/スパッタノイズ、マルチパス歪みなどです。
このエフェクトのリアルタイム処理に対応した環境が必要です。処理を利用できない環境では音声は変化せず、HUDにエフェクトを利用できないことが表示されます。
加算型Lo-Fiエフェクトとの違い
FM Radio Simulatorは「ラジオ風」のノイズを合成して重ねるのではありません。音楽を搬送波にFM変調し、その電波を劣化させ、復調します。ヒス、クリック、歪みは受信機の物理が生み出す場所にだけ現れ、Signal、Tuning、IFフィルター、ステレオデコーダーに反応して、実際のFM受信と同じ物理的傾向を示します。
Noise Blenderは音楽を変えずに一定の背景ノイズを加えます。雰囲気だけが欲しい場合に選びます。このモデルに含まれないイグニッションノイズのようなインパルス性混信の代わりとして、本エフェクトの後段にチェーンすることもできます。
Digital Error Emulatorはドロップアウトや補間アーティファクトなど、デジタル伝送エラーを再現します。アナログFM受信とは別系統の劣化です。
AM Radio SimulatorはAM放送に対応する物理モデルです。FM Radio Simulatorは、ステレオマルチプレックス、パイロットロック、FM特有のノイズ挙動を持つ広帯域FMの音を再現します。
サウンドキャラクターガイド
クリーンな放送: 信号が強いときは、放送処理そのもの — 15 kHzの帯域制限とProcessingで決まる放送リミッターの密度 — が主な変化になります。
弱電界のヒス: Signalを下げると、まずステレオで明るく軽いヒスがせり上がります。StereoをMonoに切り替えると同じ受信状態でもはっきり静かになります。実機のチューナーでモノラル受信が静かになるのと同じ理由です。
受信限界付近: FM閾値の近くではクリックとスパッタが現れ、受信機はモノラルへブレンドし、最後には番組がノイズに沈みます。
マルチパスの音色: 反射波はPath Delayに応じて変わる、荒く空虚な歪みを加えます。Fadingを上げると移動受信のフラッターになります。
システムプリセット
エフェクトヘッダーのエフェクトプリセットをクリックすると、代表的なFM受信状態を試せます。
Powerhouse Broadcast - 放送処理を強めた、強電界の放送局です。
Distant Station - ヒスとステレオ劣化が現れ始める、サービスエリア端の受信です。
City Drive Multipath - 移動中のように変化する反射とマルチパス歪みです。
パラメータ
Radio (オン / オフ) - 放送局の送信をオン/オフします。オフにすると搬送波そのものが消え、受信機はもはや自身のノイズフロアしかリミッタにかけるものがなくなり、無信号チャンネルのフルスケールのヒスになります。放送が始まる瞬間、終わる瞬間の音の変化を再現できます。エフェクト自体をオフにした場合は音がそのまま素通りするので、それとは別の動作です。
Emphasis (50 / 75 µs) - プリエンファシス/ディエンファシスの時定数の組を選びます (50 µs: 日本/欧州、75 µs: 米州)。クリーンな信号ではほぼ相殺され、ヒスや歪みの音色をわずかに変えます。
Processing (0～+18 dB) - 放送リミッターのドライブ = 局の「音圧」です。0 dBはほぼ素通しで、上げるほど音圧処理の強い局のような密度の高い音になります。
Signal (0～70 dBµV) - アンテナ入力の搬送波レベルです。雑音床は物理 (75 Ωの熱雑音 + 受信機雑音指数) で固定されているため、このコントロールがCNRを決める主要な劣化軸になります。50 dBµV以上ではほぼクリーン、30付近でステレオヒスがはっきり聞こえ、15付近ではAutoブレンドがモノラルへ移行し、6以下ではクリックが多発して番組がノイズに沈みます。
Tuning (-200～+200 kHz) - 受信機の同調を局からずらします。小さなずれはほとんど聞こえませんが、±40 kHz前後から側波帯がIF通過帯域から外れ、歪みと非対称性が増して音量も下がります。±200 kHzでは局が通過帯域から完全に外れ、受信ノイズだけが残ります。
IF Band (80～240 kHz) - 受信機IFフィルターの帯域幅です。狭い設定は混信の多い環境向け受信機に相当し、FM側波帯を切り取って歪みを増やします (特に離調と組み合わせたとき)。強い局に正しく同調しているなら広い設定のほうがクリーンです。
Multipath (0～100%) - 2本の遅延反射波の効果量です。100%で第1反射波は直接波と同じ振幅になり、第2波はその60%です。反射波が大きくなるほど干渉ヌルが深まり、リミッターで取り切れない振幅・位相誤差が生じます。低い設定ではかすかな色付けに、100%付近では激しいマルチパス特有のバリバリとした荒れた歪みになります。
Path Delay (0.5～50 µs) - 第1反射波の遅延です (第2波は2.7倍固定)。短い遅延は広くフェイズがかった色付けに、長い遅延はより鋭く局在した歪みになります。
Fading (0～20 Hz) - 反射波位相の回転レートです。0 Hzではマルチパスパターンが静止し、上げると自動車での受信のようなフラッター (ピケットフェンシング) になります。
Stereo (Auto / Stereo / Mono) - Autoは実機のようにパイロットロックと信号品質の劣化に応じてステレオからモノラルへ連続的にブレンドします。Stereoはデコーダーを強制し、弱電界でのステレオノイズペナルティをそのまま聞かせます。MonoはL−Rサブチャンネルを捨て、弱電界でもはっきり静かに受信します。
Output (-24～+24 dB) - 復調後の出力トリムです。
Mix (0～100%) - 復調信号と、レイテンシ整合済みのドライ信号を混ぜます。100%が完全なラジオ受信音で、下げるとコムフィルタリングなしに原音が混ざります。
HUDの読み方
グラフは復調器出力で観測したMPXスペクトルを対数周波数軸で表示します。マーカーは15 kHz (L+R領域の上端)、19 kHzパイロット、38 kHz付近のL−Rサブチャンネル (23～53 kHz帯) です。Signalを下げると雑音床が高い周波数ほど強くせり上がり (FM特有の三角雑音スペクトル)、まずL−R領域を飲み込みます。ステレオ受信がモノラルより先にノイズっぽくなる理由がそのまま見えます。
シグナルメーターとdBµV表示は、Signalで設定され、マルチパス干渉により変動する受信搬送波レベルを示します。
CNRは推定搬送波対雑音比です。12 dB前後のFM閾値に近づくとクリックが出始めます。
STランプとパーセント表示は現在のステレオブレンドを示します。100%がフルステレオ、0%がモノラルです。StereoがAutoのとき、信号の劣化とともに数値が下がります。
MPathは直接波に対する第1反射波のレベルをdBで示します (Multipathが0%のときは−∞)。
Clicksは直近のFM閾値クリックの毎秒回数で、頻発するとハイライトされます。
ビジュアル表示
スペクトル表示にマウスを重ねるか、タッチしてなぞると、その位置の値を読み取れます。
推奨設定
強い地元局
Emphasis: 50 µs、Processing: 6 dB、Signal: 50 dBµV、Tuning: 0 kHz、IF Band: 230 kHz
Multipath: 0%、Fading: 0 Hz、Stereo: Auto、Mix: 100%
放送処理のキャラクターだけが乗ったクリーンなステレオです。Processingを上げて局ごとの音の違いを比べられます。
郊外の受信
Signal: 30 dBµV、Tuning: 0 kHz、IF Band: 230 kHz、Multipath: 20%、Path Delay: 5 µs、Fading: 0.5 Hz
Stereo: Auto、Mix: 100%
音楽の上にステレオヒスがはっきり聞こえます。Stereo: Monoと比べると、ステレオノイズペナルティが消えるのが分かります。
受信エリアの端
Signal: 15 dBµV、IF Band: 180 kHz、Multipath: 40%、Path Delay: 12 µs、Fading: 2 Hz
Stereo: Auto、Mix: 100%
Autoブレンドはモノラルへ移行し、受信はフラッターを伴います。Stereoを強制すると、受信機がブレンドする理由が聞こえます。
かろうじて届く信号
Signal: 6 dBµV、Tuning: +30 kHz、Multipath: 60%、Path Delay: 12 µs、Fading: 5 Hz
Stereo: Auto、Mix: 100%
FM閾値以下の世界です。スパッタするクリック、強いノイズ、ノイズの中に出入りする番組が聞こえます。
モデルに関する注記
このエフェクトは先頭のステレオペアを1本の放送チェーンとして処理します。モノラル入力はL−Rチャンネルが空の放送として扱われます。RDS、隣接局、混信源はこのモデルの対象外です。強くマルチバンド処理された大手局風の音が欲しい場合は本エフェクトの前にMultiband Compressorを、インパルス性の混信が欲しい場合は後段にNoise BlenderやDigital Error Emulatorをチェーンしてください。