有效應對平板電視音頻係統設計挑戰
發布時間:2012-03-31
中心議題:
- 數字電視中的音頻通道
- 口型同步延時(Lip Sync Delay)
- 圖示/參數均衡
解決方案:
- 數字音頻放大器成為平板電視機的更好選擇
- 數字D類放大器更適合具有數字音頻源的產品使用
目前電視機正從采用CRT顯示器的標清模擬電視機向采用LCD和等離子顯示器的高清數字電視快速轉變。不過,盡管畫麵質量有了極大提高,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量。
用戶希望使用更薄的電視機,但機箱厚度的縮小迫使製造商使用更小的揚聲器,從而降低了低頻時的音頻響應。
為了減小電視機框的大小,有時會將揚聲器放在屏幕背後,聲音通過很小的聲學喇叭發送出來,容易引起調諧共振。
與CRT電視機箱相比,平板電視機的薄型機箱容易引起機械共振。
大多數平板電視機越來越寬,也迫使製造商將揚聲器安裝在電視機下方而不是兩邊,從而影響立體聲的分離。
平板電視機屏幕尺寸越大,意味著電視機的位置離觀眾越來越遠,因而也造成了立體聲分離度的減小。
另一方麵,消費者對電視機聲音效果的期望值越來越高,這主要是由於:
畫(hua)麵(mian)質(zhi)量(liang)的(de)提(ti)高(gao)增(zeng)加(jia)了(le)對(dui)音(yin)頻(pin)質(zhi)量(liang)的(de)期(qi)望(wang)值(zhi)。由(you)於(yu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)用(yong)戶(hu)能(neng)夠(gou)再(zai)現(xian)電(dian)影(ying)院(yuan)裏(li)的(de)那(na)種(zhong)視(shi)覺(jiao)效(xiao)果(guo),因(yin)此(ci)他(ta)們(men)也(ye)希(xi)望(wang)能(neng)感(gan)受(shou)到(dao)與(yu)電(dian)影(ying)院(yuan)中(zhong)一(yi)樣(yang)的(de)音(yin)頻(pin)質(zhi)量(liang)。
具有多通道數字音頻(如杜比、DTS等)的DVD和he數shu字zi電dian視shi節jie目mu可ke以yi提ti供gong更geng高gao質zhi量liang的de音yin頻pin內nei容rong。數shu字zi音yin頻pin處chu理li和he放fang大da可ke以yi用yong來lai彌mi補bu平ping板ban電dian視shi機ji帶dai來lai的de這zhe些xie問wen題ti,並bing提ti供gong高gao質zhi量liang的de音yin頻pin體ti驗yan。
數(shu)字(zi)音(yin)頻(pin)處(chu)理(li)除(chu)了(le)能(neng)彌(mi)補(bu)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)之(zhi)外(wai),還(hai)能(neng)通(tong)過(guo)重(zhong)建(jian)家(jia)庭(ting)影(ying)院(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)常(chang)見(jian)的(de)中(zhong)央(yang)聲(sheng)道(dao)和(he)後(hou)置(zhi)揚(yang)器(qi)感(gan)覺(jiao)來(lai)提(ti)高(gao)音(yin)頻(pin)質(zhi)量(liang),增(zeng)強(qiang)對(dui)話(hua)清(qing)晰(xi)度(du),並(bing)提(ti)高(gao)深(shen)夜(ye)收(shou)看(kan)電(dian)視(shi)節(jie)目(mu)在(zai)低(di)音(yin)量(liang)時(shi)的(de)聲(sheng)音(yin)質(zhi)量(liang)。
數字電視中的音頻通道
ATSC數字電視廣播的音頻與視頻一起嵌入在MPEG傳送數據流中。數字電視機中的MPEG解碼器同時解碼視頻和音頻(通常是杜比數字),並提供數字音頻輸出(一般是I2S)和視頻輸出。
在簡單配置中,音頻信號可能隻經過音量控製後就被發送到音頻DAC,然後輸出到放大器(圖1)。在實際應用中會增加一些額外的音頻處理電路來改善音頻質量,並使之與視頻同步(圖2)。

圖1:在簡單配置中,音頻信號可能隻經過音量控製後就被發送到音頻DAC,然後輸出到放大器。

圖2:在實際應用中增加一些額外的音頻處理電路來改善音頻質量,並使之與視頻同步。
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在(zai)從(cong)模(mo)擬(ni)電(dian)視(shi)向(xiang)數(shu)字(zi)電(dian)視(shi)轉(zhuan)變(bian)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),電(dian)視(shi)機(ji)也(ye)需(xu)要(yao)能(neng)夠(gou)同(tong)時(shi)處(chu)理(li)模(mo)擬(ni)和(he)數(shu)字(zi)音(yin)頻(pin)。模(mo)擬(ni)電(dian)視(shi)信(xin)號(hao)中(zhong)的(de)音(yin)頻(pin)要(yao)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)子(zi)載(zai)頻(pin),而(er)模(mo)擬(ni)調(tiao)諧(xie)器(qi)通(tong)常(chang)有(you)一(yi)個(ge)需(xu)要(yao)被(bei)解(jie)調(tiao)的(de)聲(sheng)音(yin)中(zhong)頻(pin)(SIF)輸出。DTV平台通常有一個用於解調來自模擬調諧器的SIF輸出的模擬輸入端和一個來自解碼器的數字輸入端,後麵的解碼器用於處理MPEG數據流中的視頻和數字音頻(圖2)。
模擬電視接收電路即使在模擬廣播關閉後可能還是需要的,因為要兼容VCR(錄像機)、視頻遊戲以及所有仍輸出射頻調製後信號的音頻/視頻外設。
口型同步延時(Lip Sync Delay)
youyuyongyuxianshideshipinxinhaochuliyuelaiyuefuza,shuruhexianshiqizhijiandeshipinyanshiyeyuelaiyuechang。zhejiuyaoqiudianshijinengyanshiyinpinxinhao,shizhiyushipinxinhaobaochitongbu。
共有三種方法實現口型同步延時: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)將音頻環回到視頻處理器,利用視頻器的DRAM實現音頻延時。在音頻處理器中實現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,並且缺乏靈活性。
使shi用yong專zhuan門men的de外wai部bu存cun儲chu器qi實shi現xian口kou型xing同tong步bu延yan時shi與yu集ji成cheng式shi口kou型xing同tong步bu存cun儲chu器qi相xiang比bi成cheng本ben增zeng加jia得de的de更geng多duo,但dan它ta也ye很hen簡jian單dan,並bing且qie更geng加jia靈ling活huo。使shi用yong視shi頻pin處chu理li器qi的deDRAM是成本最低的一種方法,但它增加了係統的複雜性。
圖示均衡
頻率響應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製頻率響應的好方法,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由於小型揚聲器、機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3:采用參數均衡的LCD電視音頻係統具有更佳的頻率響應。
參數均衡
canshulvboqiyekeyiyonglaitiaozhengdianshifangdaqidexiangyingquxian。zaixiuzhengyouyuxiaoxingyangshengqihechaobojixiangdengyinqidebuliangpinlvxiangyinghexiezhenwentifangmian,canshulvboqiyaohaoyutushijunhengqi,yinweicanshulvboqikeyitongguobianchenglaitiaozhengzongdelvboqixiangying、中心頻率和Q。
雙(shuang)二(er)階(jie)濾(lv)波(bo)器(qi)常(chang)用(yong)於(yu)參(can)數(shu)化(hua)均(jun)衡(heng)。數(shu)字(zi)雙(shuang)二(er)階(jie)濾(lv)波(bo)器(qi)也(ye)具(ju)有(you)很(hen)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),因(yin)為(wei)它(ta)有(you)兩(liang)個(ge)極(ji)點(dian)和(he)兩(liang)個(ge)零(ling)點(dian)可(ke)用(yong)來(lai)調(tiao)整(zheng)濾(lv)波(bo)器(qi)響(xiang)應(ying),從(cong)而(er)形(xing)成(cheng)低(di)通(tong)、高通或帶通甚至陷波器。雙二階濾波器中的極點和零點位置可以通過調整濾波器係數值來改變。
提高立體聲分離度
隨sui著zhe數shu字zi電dian視shi機ji長chang寬kuan比bi的de增zeng大da,立li體ti聲sheng分fen離li度du也ye應ying越yue來lai越yue大da,但dan越yue來lai越yue多duo的de電dian視shi機ji製zhi造zao商shang將jiang揚yang聲sheng器qi放fang在zai顯xian示shi器qi下xia方fang,而er不bu是shi兩liang側ce,這zhe是shi為wei了le減jian小xiao電dian視shi機ji的de總zong體ti寬kuan度du。而er將jiang揚yang聲sheng器qi放fang在zai顯xian示shi器qi下xia方fang將jiang減jian小xiao立li體ti聲sheng的de分fen離li度du,而er且qie還hai會hui使shi聲sheng音yin中zhong心xin從cong顯xian示shi器qi中zhong心xin移yi到dao顯xian示shi器qi下xia方fang。
SRS Labs、BBE Sound和QSound Labs等deng公gong司si的de算suan法fa可ke以yi用yong來lai增zeng加jia音yin頻pin聲sheng像xiang的de尺chi寸cun,提ti高gao能neng夠gou感gan覺jiao到dao的de低di音yin性xing能neng,並bing使shi兩liang個ge揚yang聲sheng器qi產chan生sheng中zhong置zhi和he後hou置zhi通tong道dao揚yang聲sheng器qi的de效xiao果guo。這zhe些xie算suan法fa可ke以yi改gai善shan電dian視shi機ji的de可ke感gan知zhi音yin頻pin質zhi量liang,並bing產chan生sheng類lei似si於yu多duo通tong道dao家jia庭ting影ying院yuan係xi統tong的de聆ling聽ting係xi統tong。圖tu4表明了BBE ViVA如何能改善音頻聲像(BBE Sound公司)。

圖4: BBE ViVA如何能改善音頻聲像(BBE Sound公司)
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動態範圍優化
小xiao型xing電dian視shi揚yang聲sheng器qi很hen難nan再zai現xian數shu字zi音yin頻pin軌gui跡ji中zhong含han有you的de全quan部bu動dong態tai範fan圍wei。當dang你ni在zai晚wan上shang收shou看kan電dian視shi節jie目mu,想xiang避bi免mian低di聲sheng私si語yu和he戰zhan爭zheng場chang麵mian之zhi間jian音yin量liang的de極ji大da差cha異yi時shi,擴kuo展zhan動dong態tai範fan圍wei也ye成cheng為wei問wen題ti。為wei了le優you化hua當dang前qian節jie目mu的de總zong體ti響xiang度du,音yin頻pin處chu理li器qi可ke以yi提ti供gong從cong寬kuan頻pin帶dai到dao多duo頻pin帶dai等deng多duo種zhong動dong態tai範fan圍wei壓ya縮suo選xuan項xiang。
更高的功率電平
采用大顯示器的平板電視機的觀看距離通常要大於CRT電視機,從而需要更大的音頻功率。另外,平板電視機缺少AB類放大器需要的散熱空間。這兩大因素使得數字音頻放大器成為平板電視機的更好選擇。
共有兩種基本的數字音頻放大器類型。傳統的D類放大器接收模擬輸入信號,利用模擬電路產生脈寬調製開關輸出。傳統的D類放大器非常適合具有模擬信號源的產品使用,但數字D類放大器更適合具有數字音頻源的產品(如數字電視)使用。
數字D類放大器接受數字音頻輸入,利用數字電路產生開關輸出,因此在音頻處理器輸出端無需再使用DAC。數shu字zi放fang大da器qi具ju有you很hen高gao的de信xin噪zao比bi和he動dong態tai範fan圍wei,因yin為wei信xin號hao路lu徑jing已yi經jing完wan全quan數shu字zi化hua。另ling外wai,如ru果guo需xu要yao額e外wai的de處chu理li能neng力li,還hai可ke以yi在zai放fang大da器qi中zhong集ji成cheng音yin頻pin處chu理li功gong能neng。
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