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日本で初めての本格的な超短波放送(FM放送)の実験放送局として、東京、大阪など全国主要都市で1957年から開局。本来は中波のラジオ第3放送を新設する構想だった。この構想は、クラシック音楽や講演など非常に高度な教養放送を行なうというものであった。これはイギリス英国放送協会(BBC)の「サードプログラム」(現在のRadio3、クラシック音楽中心に編成)をモデルとしたものである。1963年12月16日には東京局でステレオ放送開始。1964年には全国規模で地方局の開局を相次ぎさせ、同年にようやく全国で(ステレオで)放送できるようになった。本放送開始は1969年3月1日で24時間放送開始は1998年4月からである。FM放送の送信所・中継局はテレビ送信所・中継局(アナログ・デジタル共通あるいはアナログ単独、デジタル単独)内に併設されているのがほとんどである。
NHKのFMステレオ放送は、1963年12月16日に東京で最初に行われ、1964年までに全国のFM局でステレオ放送が行われる様になった(これに伴い、今までラジオ第1放送と第2放送の2波を使って放送されていた「立体音楽堂」はFM放送に移行された)。
当初、ステレオ放送は全国放送の番組のみで放送回線は開始当初、当時の電電公社のステレオ回線設備が整っておらず、なおかつFMステレオ放送の音質として満足いく回線も無かったため、ステレオ放送番組のみ、東京、札幌、仙台、名古屋、金沢、大阪、広島、松山、福岡の各放送局にテープを送り、そのテープを流している各放送局のFMステレオ電波を中継する(放送波中継)という方法が取られていた(モノラル番組は電電公社のマイクロ回線だった)。そのため、1978年9月までは、ステレオ生放送は東京及びその電波を中継している地域(関東・甲信越及び静岡県地方)のみでしかできなかったので、ステレオ生中継の数も非常に少なかった。
しかし、電電公社のFMステレオ放送用回線としてPCMデジタル方式が適しているとの結論が1976年に出され、その翌々年の1978年10月1日にFMステレオ放送用のPCMデジタル回線[1]がまず東京-名古屋-大阪間に結ばれ、1979年12月24日には札幌、仙台、金沢、広島、松山、福岡にも結ばれ、沖縄及び奄美諸島を除く全国に於いてようやくステレオ生中継が可能となった。その後、各地方局でもPCMデジタル回線が導入され、1984年にはようやく沖縄にも導入され、ステレオ生中継が全国でできるようになった。ちなみに2003年12月1日の東名阪のテレビの地上デジタル放送開始を機に、中波(AM)放送の放送回線は1993年頃に、地上波テレビ放送の放送回線もデジタル放送が開始当初から、アナログ放送も2004年3月にいずれもデジタル化され、全国一律で劣化がない高品位の画質・音質で届けることができるようになった。
ステレオ番組は開始当初、全番組中4番組程度だったが翌年の1964年からは「午後のステレオ」「夜のステレオ」等のステレオ用の番組も設けることによりステレオ番組を増加させ、それからステレオ番組も徐々に増えていき、1981年4月に「能楽鑑賞」「みんなのうた」が最後にステレオ化されたことによりFMの音楽番組に於ける全番組のステレオ化が完了した。
また開始当初、東京以外モノラル放送であったFMのローカル番組も、1976年頃から各地方局のローカル番組もステレオで放送される様に工事がなされ、1977年12月には全国のFM放送でのこの工事が完了した。これにより、平日午後6時からのローカル番組枠や土曜日午後3時10分からのFMローカルの看板番組であった「リクエストアワー」[2]もステレオで楽しめるようになった。このローカル番組のステレオ化は、後にFMローカル番組が盛り上がるきっかけとなった。
放送開始当初は、生放送を除き収録された放送送出メディアは全てオープンリール式のアナログ・テープ(ステレオでは2トラック19cm/s)だったが、NHK放送技術研究所の研究・開発も手伝って、世界のFM放送の中でもいち早くPCMデジタル収録の採用・運用を行い[3]、1995年頃にはDATの登場も手伝い全ての収録済番組の送出がデジタル化され、現在NHKのFM放送の収録済番組は一部の例外を除き、全てDATのメディアを使って送出が行われている(ラジオ第1放送、ラジオ第2放送、短波国際放送(NHKワールド・ラジオ日本)の一部収録番組と、地上デジタルラジオ放送でもDATのメディアが使われていることがある)。
現在、ステレオ放送は全ての時間で行っているわけではなく、定時ニュース(日に3回。7時、12時、19時)と臨時ニュース(地震情報)、高校野球中継などはモノラルで放送される。上記の夏の高校野球決勝においても同様である。ただし、ラジオ第1とサイマル放送の「ラジオ深夜便」は、NHKニュースも含め1:00-5:00はFMでは全編ステレオ放送となる(年1回程度、放送回線テストが行われる場合はモノラル放送となる)。
同様に、2006年4月からサイマル放送されている「昼のいこい」「昼の散歩道」及び2007年4月からサイマル放送されている「民謡をたずねて」もステレオ放送化されている。なお、前述の2005年9月11日の「衆議院議員選挙開票速報」、2006年3月25日の北海道・東北地方のみ放送のプロ野球日本ハム - 楽天の開幕戦中継(ラジオ第1が選抜高校野球中継放送のための振替放送)もステレオ放送だった。
ラジオ第1とは違い、ラジオ深夜便と定時ニュースを除き、日中の放送ではニュース速報、気象警報、地震情報(主に津波の心配がないものや震度2以下の小規模的なもの)、交通情報は一切、放送中の内容に割り込んで放送することはしない(ラジオ第2放送も同様)。交通情報は関東地区のみで1日2回放送される(東京からは11:50-と18:50-、平日の各局ローカル番組でも放送されることがある)。
定時ニュース、「昼のいこい」、「昼の散歩道」、「ラジオ深夜便」などのラジオ第1とFMのサイマル放送であっても、番組途中の地震情報、交通情報、気象警報(解除の知らせの場合も含む)はラジオ第1だけで放送される場合がある。但し、震度6以上の大規模な地震や津波の可能性(有無に拘わらず)のある地震、緊急地震速報、津波警報・津波注意報の発令については、日中の放送でも放送中の番組に割り込むかたちで放送される。また知事選挙等の地方選挙や局地的な災害・気象警報などを例とした特定の地域に必要な情報を放送せねばならない場合、番組の途中に各放送局が独自に臨時ニュースや気象・地震情報などを放送する場合もある。この場合の割込の形態はニュースの重要度に応じ曲中のアナウンスや番組差換など様々である。
また、大規模な選挙(国政選挙や統一地方選挙など)の政見放送が実施されている時間中に突発的な事件、事故、災害が起こった場合は、政見放送のスケジュールが公職選挙法の規定により変更できない(振替日が設定できない)ため、FMで臨時ニュースが行われる場合がある。
以前は、大規模国政選挙があった場合の開票速報は放送されなかった模様(ラジオ第1放送だけ放送)だが、近年は24時間放送やラジオ深夜便等のラジオ第1放送の難聴取地域対策による影響もあり、同時放送がなされている。最初は深夜便の時間帯と同じ深夜1時以後だったが、最近は20時から翌日5時まで同時放送されている。
相撲中継、高校野球中継が入っている時に地震や津波が発生した時は、その情報をラジオ第1放送で伝える為、中継がFM放送で代替放送される。
47都道府県全てで県域放送を行っているのがNHK-FMの特徴である。この為、広域放送の対象地域の絡みからNHKの県域テレビ・中波放送(AM放送)が行われていない神奈川、千葉、埼玉、栃木及び群馬並びに県域AM放送が行われていない茨城、岐阜、三重、兵庫、奈良及び和歌山では、FM放送のみに県内向けのニュースが存在する。小笠原諸島と沖縄県大東諸島は送信所がないため聴取不可となっているが、大東諸島が2007年4月1日にFM波を使ったNHK(ラジオ第1)・民放(琉球放送・ラジオ沖縄)のAMラジオの中継局が設置されたことから、近い将来大東諸島にNHK-FM放送の中継局が、また小笠原諸島にも中波放送(ラジオ第1・第2)とともにNHK-FM放送の中継局設置が予想されるが具体的な計画は未だにない。
高校野球中継で、ラジオ第1で国会中継や大相撲中継がある場合や、重大事件の発生を理由に放送できない場合は、FM放送で中継が実施される。夏の大会の都道府県大会決勝の中継においても、第1放送が広域放送である地域において、第1放送とは別の県の試合を中継するために行われることがある(水戸、宇都宮、前橋、さいたま、千葉、横浜、岐阜、津、奈良、和歌山、神戸各局がこれに該当)。
ラジオ第1の放送機器保守点検のための放送休止や混信等による中波難聴取地域対策として1:00-5:00に「ラジオ深夜便」をFM放送でも放送している(かつては1時にオープニングがないままいきなりAMサイマルに切り替えていたため、番組表を見ないと何の番組か分からなかったが、その後改善された)。また、大型国政選挙、統一地方選挙が実施される場合の開票速報もラジオ深夜便と同時間にサイマル放送が実施され、局側の番組編成によってはサイマル放送の時間が拡大されるケースもある(2005年9月11日の衆議院議員選挙開票速報では、FM放送でも20:00から翌早朝5:00までラジオ第1とのサイマル放送が行われた)。
ラジオ第1放送がオリンピックやFIFAワールドカップのスポーツ中継や年度末に放送されるNHK予算審議の録音中継放送で一部時間帯が休止であってもFM放送単独で「ラジオ深夜便」を予定通り放送している[4]。
2006年4月からは、12時台の番組も全てラジオ第1放送とのサイマルに変更された(ニュースのほか、「ふるさとラジオ」の12時台を放送〈ラジオ第1放送高校野球全国大会が放送される場合でもFMと国際放送で通常通り放送を行っていることから、FM放送の役割の明確化が伺える〉。但し、日曜12時台は従来通り15分間のニュースのみサイマル放送。また、祝日は特別番組放送のため「ふるさとラジオ」が休止されることがある)。
※NHK FM番組一覧も参照
なお、平日午前07:20-11:50は番組の再放送枠であり、クラシックカフェ、ミュージック・リラクゼーションなどが再放送されている(11:00-12:00は一部局でローカル番組を放送)。
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