家庭影院音響的理想設(shè)計(jì)方案

　　絕大多數(shù)消費(fèi)者不安裝后置揚(yáng)聲器，因?yàn)樗麄儾辉缸屵B線布滿整個(gè)房間，而且在墻內(nèi)或地毯和地板下步線的成本過高。但他們沒有意識(shí)到自己失去了什么。電影的音軌是以多聲道錄制來(lái)產(chǎn)生三維效果的，因此，卡羅米拉克斯家庭影院的熱衷者就認(rèn)為取消后置揚(yáng)聲器是一種犯罪。

　　幸運(yùn)的是，人們已經(jīng)不必在繁雜的布線工作和擁有一個(gè)完整的環(huán)繞立體聲體驗(yàn)中進(jìn)行取舍了。側(cè)置/后置揚(yáng)聲器或輔助低音喇叭能通過環(huán)繞立體聲接收器無(wú)線式接收音頻信號(hào)。

　　通常使用的無(wú)線傳輸技術(shù)是基于2.4GHz的自由RF頻段的，該波段多被藍(lán)牙和多種不同的Wi-Fi系統(tǒng)所使用。實(shí)際應(yīng)用中，44.1kHz/16位的CD音質(zhì)未壓縮立體聲信號(hào)需要1.4112Mb/s的帶寬來(lái)傳輸。藍(lán)牙的速度滿足不了這種要求，其最大速率為1Mb/s。Wi-Fi雖擁有11～54Mb的帶寬，但其用在家庭影院方面有一堆的問題。最大的麻煩就是傳輸延遲。

　　當(dāng)Wi-Fi數(shù)據(jù)包被不停地驗(yàn)證或檢查時(shí)，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t就會(huì)從10毫秒變成上百毫秒，這種延遲會(huì)使得音頻和視頻信號(hào)不再同步。解決這個(gè)問題將會(huì)意味著使用硬件增強(qiáng)緩存來(lái)補(bǔ)償延時(shí)。但硬件的使用會(huì)增加終端產(chǎn)品的成本，使其遠(yuǎn)離消費(fèi)者。此外，通過Wi-Fi或藍(lán)牙傳輸?shù)男盘?hào)也能通過墻傳輸，這就有可能同其他信號(hào)產(chǎn)生干擾。例如，無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備或工作在2.4GHz的無(wú)繩電話。

　　散射式紅外光

　　相比于很少用于傳輸音頻信號(hào)，紅外光常用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，例如，電視遙控器。遙控器內(nèi)置了一個(gè)紅外發(fā)射器，其能傳輸調(diào)制過的紅外光束。一般來(lái)說(shuō)，紅外光的波長(zhǎng)為750～1050nm，具有多數(shù)可見光的物理特性，除了不可見之外。紅外光像可見光一樣，會(huì)從天花板、墻壁和室內(nèi)的其他物體上進(jìn)行全反射。

　　紅外傳輸有兩種：直接傳輸和散射。直接紅外線的特點(diǎn)是在發(fā)射器和接收器之間需要一個(gè)無(wú)阻塞的通路。

　　電視遙控器和基于IrDA的技術(shù)都屬于這個(gè)范疇。散射紅外光則是非直線和沒有固定反射角度的。它就像從白熾燈發(fā)射的光線一樣，通過墻和天花板的反射來(lái)照亮整個(gè)房間。

　　散射式紅外光有幾個(gè)適合于向側(cè)置/后置揚(yáng)聲器傳輸信號(hào)的特點(diǎn)。Infra-Com的IrGate系統(tǒng)就很好地詮釋了這些特性。IrGate系統(tǒng)可用于室內(nèi)高速無(wú)線數(shù)據(jù)通信，也適合家庭影院中的高端音頻信號(hào)傳輸。

　　散射式紅外光如何工作

　　如圖1(a)所示，發(fā)送器從環(huán)繞立體聲接收器中接收音頻信號(hào)。這個(gè)信號(hào)由模擬轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字式，然后被數(shù)字芯片信道化，編碼和調(diào)制。數(shù)字芯片通過兩線式總線直接同紅外發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器芯片連接，一個(gè)數(shù)字芯片能驅(qū)動(dòng)菊花鏈配置中的多個(gè)IRED驅(qū)動(dòng)器芯片。最終輸出信號(hào)是一個(gè)基帶信號(hào)，沒有在載頻上調(diào)制。

　　接收器(見圖1(b))使用一個(gè)帶透鏡的PIN光電二極管陣列來(lái)接收紅外信號(hào)。發(fā)送信號(hào)會(huì)因?yàn)槲蘸投嘀胤瓷涠鴾p弱，因此只有一小部分能到達(dá)接收器。因此，散射式紅外接收器必須有高靈敏度，最低為40dB。紅外光攜帶的調(diào)制音頻信號(hào)被轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)電子信號(hào)，通過強(qiáng)大的模擬和數(shù)字技術(shù)來(lái)處理，以從環(huán)境光信號(hào)中分離出來(lái)。

　　連接距離：12m

　　散射式紅外IrGate芯片組可創(chuàng)建最大為12m的通信連接。散射紅外信號(hào)通過一個(gè)廣角IRED陣列發(fā)射，其中，每個(gè)燈管的發(fā)射角都為±45°。這個(gè)陣列通常指向天花板。

　　圖2為漫步者的“彩虹”紅外無(wú)線音頻系統(tǒng)——2008年CES創(chuàng)新獎(jiǎng)和CeBIT的IF產(chǎn)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)的得主。其圓柱形紅外玻璃是用來(lái)散射光信號(hào)的，發(fā)射出的信號(hào)會(huì)在天花板和鄰近的墻壁上制造“紅外點(diǎn)”。這些表面被當(dāng)作自然的反射器或擴(kuò)散體來(lái)將紅外光擴(kuò)展到整個(gè)房間。人們行走，或在屋內(nèi)修補(bǔ)物體都不會(huì)干擾通信的進(jìn)行。發(fā)射器能發(fā)出不同級(jí)別的光強(qiáng)，這樣就能進(jìn)行不同距離的通信。

　　圖2 “彩虹”紅外無(wú)線音頻系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)傳輸率和無(wú)延遲特性

　　IrGate目前能支持的最大數(shù)據(jù)傳輸率為25Mb/s(半雙工)。這樣高的數(shù)據(jù)傳輸率允許同時(shí)進(jìn)行4路未壓縮的脈沖信號(hào)調(diào)制數(shù)字音頻信道傳輸。它能自動(dòng)支持44.1kHz/48kHz/88.2kHz/96kHz的采樣頻率和24bit的采樣長(zhǎng)度。在音視頻信號(hào)不與RF傳輸同步的地方，散射式紅外光能以足夠的帶寬來(lái)執(zhí)行前向糾錯(cuò)功能，其允許接收器探測(cè)和糾正偶發(fā)性錯(cuò)誤而無(wú)須進(jìn)行重發(fā)。IrGate的等待時(shí)間為100μs，很容易使音視頻同步。

　　安全性

　　紅外信號(hào)不能穿墻，臨近屋里的天線也不能偷聽。雖然這與家庭影院應(yīng)用關(guān)系不大，但卻是紅外音頻傳輸在城鎮(zhèn)法庭使用的關(guān)鍵因素。那些聽力有缺陷的或需要語(yǔ)言翻譯的人，會(huì)使用紅外耳機(jī)。律師、證人、翻譯和法官帶的耳機(jī)都會(huì)連到同一個(gè)系統(tǒng)上，這個(gè)系統(tǒng)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號(hào)再送回屋內(nèi)。在屋內(nèi)，紅外信號(hào)是非常安全的(以上這一段是描述美國(guó)的狀況)。

　　規(guī)范和成本

　　IRED發(fā)送器陣列使用的1級(jí)LED發(fā)送器類似于電視遙控器上的發(fā)送器，這說(shuō)明它是對(duì)眼睛無(wú)害的。而且，840～950nm的光帶寬在全世界范圍內(nèi)是未受管理的，不需要每個(gè)國(guó)家的頻率劃撥、特殊實(shí)驗(yàn)或標(biāo)記。這對(duì)于需要本地測(cè)試和批準(zhǔn)的RF系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。

　　紅外光電二極管和接收器是相當(dāng)便宜的。IrGate使用了Vishay公司的高靈敏度TSFF5510紅外發(fā)射器，其波長(zhǎng)為870nm，在38°發(fā)射角下的光強(qiáng)為32mW，周期為15ns。

　　下一代產(chǎn)品

　　液晶電視要變得更薄，生產(chǎn)商的目標(biāo)是1cm的厚度，因此很難把高級(jí)的揚(yáng)聲器集成進(jìn)去。條式揚(yáng)聲器有可能同電視集合到一起，以提供高性能音頻功能。即使現(xiàn)在，消費(fèi)者仍然不能分辨高清電視和普通電視的區(qū)別，但他們能清楚地辨別揚(yáng)聲器的好壞。假定消費(fèi)者對(duì)有線揚(yáng)聲器不感興趣，那么不僅側(cè)置或后置的揚(yáng)聲器可能無(wú)線化，甚至前端的條式音箱都能無(wú)線化，而在這些應(yīng)用中，散射式紅外將成為一個(gè)非常有效的手段。