如何應(yīng)對平板電視音頻系統(tǒng)設(shè)計挑戰(zhàn)

       目前電視機(jī)正從采用CRT顯示器的標(biāo)清模擬電視機(jī)向采用LCD和等離子顯示器的高清數(shù)字電視快速轉(zhuǎn)變。不過，盡管畫面質(zhì)量有了極大提高，但仍有多種因素使得新型電視很難獲得或提高CRT電視所具有的音頻質(zhì)量。

       ·   用戶希望使用更薄的電視機(jī)，但機(jī)箱厚度的縮小迫使制造商使用更小的揚(yáng)聲器，從而降低了低頻時的音頻響應(yīng)。 

        ·  為了減小電視機(jī)框的大小，有時會將揚(yáng)聲器放在屏幕背后，聲音通過很小的聲學(xué)喇叭發(fā)送出來，容易引起調(diào)諧共振。

       ·  與CRT電視機(jī)箱相比，平板電視機(jī)的薄型機(jī)箱容易引起機(jī)械共振。

      ·   大多數(shù)平板電視機(jī)越來越寬，也迫使制造商將揚(yáng)聲器安裝在電視機(jī)下方而不是兩邊，從而影響立體聲的分離。

      ·   平板電視機(jī)屏幕尺寸越大，意味著電視機(jī)的位置離觀眾越來越遠(yuǎn)，因而也造成了立體聲分離度的減小。

      另一方面，消費(fèi)者對電視機(jī)聲音效果的期望值越來越高，這主要是由于： 

       畫面質(zhì)量的提高增加了對音頻質(zhì)量的期望值。由于越來越多的用戶能夠再現(xiàn)電影院里的那種視覺效果，因此他們也希望能感受到與電影院中一樣的音頻質(zhì)量。

       具有多通道數(shù)字音頻(如杜比、DTS等)的DVD和數(shù)字電視節(jié)目可以提供更高質(zhì)量的音頻內(nèi)容。數(shù)字音頻處理和放大可以用來彌補(bǔ)平板電視機(jī)帶來的這些問題，并提供高質(zhì)量的音頻體驗。

       數(shù)字音頻處理除了能彌補(bǔ)這些問題之外，還能通過重建家庭影院系統(tǒng)中常見的中央聲道和后置揚(yáng)器感覺來提高音頻質(zhì)量，增強(qiáng)對話清晰度，并提高深夜收看電視節(jié)目在低音量時的聲音質(zhì)量。

       數(shù)字電視中的音頻通道

       ATSC數(shù)字電視廣播的音頻與視頻一起嵌入在MPEG傳送數(shù)據(jù)流中。數(shù)字電視機(jī)中的MPEG解碼器同時解碼視頻和音頻(通常是杜比數(shù)字)，并提供數(shù)字音頻輸出(一般是I2S)和視頻輸出。

      在簡單配置中，音頻信號可能只經(jīng)過音量控制后就被發(fā)送到音頻DAC，然后輸出到放大器(圖1)。在實(shí)際應(yīng)用中會增加一些額外的音頻處理電路來改善音頻質(zhì)量，并使之與視頻同步。

      圖1：在簡單配置中，音頻信號可能只經(jīng)過音量控制后就被發(fā)送到音頻DAC，然后輸出到放大器。

        在從模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)變的過程中，電視機(jī)也需要能夠同時處理模擬和數(shù)字音頻。模擬電視信號中的音頻要使用一個子載頻，而模擬調(diào)諧器通常有一個需要被解調(diào)的聲音中頻(SIF)輸出。DTV平臺通常有一個用于解調(diào)來自模擬調(diào)諧器的SIF輸出的模擬輸入端和一個來自解碼器的數(shù)字輸入端，后面的解碼器用于處理MPEG數(shù)據(jù)流中的視頻和數(shù)字音頻。

        模擬電視接收電路即使在模擬廣播關(guān)閉后可能還是需要的，因為要兼容VCR(錄像機(jī))、視頻游戲以及所有仍輸出射頻調(diào)制后信號的音頻/視頻外設(shè)。

       口型同步延時(Lip Sync Delay)

        由于用于顯示的視頻信號處理越來越復(fù)雜，輸入和顯示器之間的視頻延時也越來越長。這就要求電視機(jī)能延時音頻信號，使之與視頻信號保持同步。

        共有三種方法實(shí)現(xiàn)口型同步延時：1)利用音頻處理器中的口型同步延時存儲器，2)利用與音頻處理器連接的外部口型同步延時存儲器，3)將音頻環(huán)回到視頻處理器，利用視頻器的DRAM實(shí)現(xiàn)音頻延時。在音頻處理器中實(shí)現(xiàn)口型同步延時是最簡單的方法，但它會增加音頻處理器的成本，并且缺乏靈活性。

       使用專門的外部存儲器實(shí)現(xiàn)口型同步延時與集成式口型同步存儲器相比成本增加得的更多，但它也很簡單，并且更加靈活。使用視頻處理器的DRAM是成本最低的一種方法，但它增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

       圖示均衡

       頻率響應(yīng)校正的第一步是圖示均衡。圖示均衡使用帶通濾波器來提升或降低特定頻段的增益。這是一個能讓用戶很好地控制頻率響應(yīng)的好方法，因為他們非常熟悉這種處理的接口。

       圖示均衡可以用來彌補(bǔ)由于小型揚(yáng)聲器、機(jī)箱諧振等引起的音頻問題，但它不是最好的方法，因為頻段的寬度和頻率是固定的。

圖2：采用參數(shù)均衡的LCD電視音頻系統(tǒng)具有更佳的頻率響應(yīng)

       參數(shù)均衡

       參數(shù)濾波器也可以用來調(diào)整電視放大器的響應(yīng)曲線。在修正由于小型揚(yáng)聲器和超薄機(jī)箱等引起的不良頻率響應(yīng)和諧振問題方面，參數(shù)濾波器要好于圖示均衡器，因為參數(shù)濾波器可以通過編程來調(diào)整總的濾波器響應(yīng)、中心頻率和Q。

       雙二階濾波器常用于參數(shù)化均衡。數(shù)字雙二階濾波器也具有很大的靈活性，因為它有兩個極點(diǎn)和兩個零點(diǎn)可用來調(diào)整濾波器響應(yīng)，從而形成低通、高通或帶通甚至陷波器。雙二階濾波器中的極點(diǎn)和零點(diǎn)位置可以通過調(diào)整濾波器系數(shù)值來改變。

        提高立體聲分離度

        隨著數(shù)字電視機(jī)長寬比的增大，立體聲分離度也應(yīng)越來越大，但越來越多的電視機(jī)制造商將揚(yáng)聲器放在顯示器下方，而不是兩側(cè)，這是為了減小電視機(jī)的總體寬度。而將揚(yáng)聲器放在顯示器下方將減小立體聲的分離度，而且還會使聲音中心從顯示器中心移到顯示器下方。

        SRS Labs、BBE Sound和QSound Labs等公司的算法可以用來增加音頻聲像的尺寸，提高能夠感覺到的低音性能，并使兩個揚(yáng)聲器產(chǎn)生中置和后置通道揚(yáng)聲器的效果。這些算法可以改善電視機(jī)的可感知音頻質(zhì)量，并產(chǎn)生類似于多通道家庭影院系統(tǒng)的聆聽系統(tǒng)。圖3表明了BBE ViVA如何能改善音頻聲像(BBE Sound公司)。

圖3： BBE ViVA如何能改善音頻聲像(BBE Sound公司)

       動態(tài)范圍優(yōu)化

       小型電視揚(yáng)聲器很難再現(xiàn)數(shù)字音頻軌跡中含有的全部動態(tài)范圍。當(dāng)你在晚上收看電視節(jié)目，想避免低聲私語和戰(zhàn)爭場面之間音量的極大差異時，擴(kuò)展動態(tài)范圍也成為問題。為了優(yōu)化當(dāng)前節(jié)目的總體響度，音頻處理器可以提供從寬頻帶到多頻帶等多種動態(tài)范圍壓縮選項。

       更高的功率電平

        采用大顯示器的平板電視機(jī)的觀看距離通常要大于CRT電視機(jī)，從而需要更大的音頻功率。另外，平板電視機(jī)缺少AB類放大器需要的散熱空間。這兩大因素使得數(shù)字音頻放大器成為平板電視機(jī)的更好選擇。

        共有兩種基本的數(shù)字音頻放大器類型。傳統(tǒng)的D類放大器接收模擬輸入信號，利用模擬電路產(chǎn)生脈寬調(diào)制開關(guān)輸出。傳統(tǒng)的D類放大器非常適合具有模擬信號源的產(chǎn)品使用，但數(shù)字D類放大器更適合具有數(shù)字音頻源的產(chǎn)品(如數(shù)字電視)使用。

        數(shù)字D類放大器接受數(shù)字音頻輸入，利用數(shù)字電路產(chǎn)生開關(guān)輸出，因此在音頻處理器輸出端無需再使用DAC。數(shù)字放大器具有很高的信噪比和動態(tài)范圍，因為信號路徑已經(jīng)完全數(shù)字化。另外，如果需要額外的處理能力，還可以在放大器中集成音頻處理功能。