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(guò)，盡管畫(huà)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(hù)希望使用更薄的電視機，但機箱厚度的縮小迫使制造商使用更小的揚聲器，從而降低了低頻時(shí)的音頻響應。
· 為了減小電視機框的大小，有時(shí)會(huì )將揚聲器放在屏幕背后，聲音通過(guò)很小的聲學(xué)喇叭發(fā)送出來(lái)，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(lái)越寬，也迫使制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(zhù)電視機的位置離觀(guān)眾越來(lái)越遠，因而也造成了立體聲分離度的減小。
另一方面，消費者對電視機聲音效果的期望值越來(lái)越高，這主要是由于：
畫(huà)面質(zhì)量的提高增加了對音頻質(zhì)量的期望值。由于越來(lái)越多的用戶(hù)能夠再現電影院里的那種視覺(jué)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。
具有多通道數字音頻(如杜比、DTS等)的DVD和數字電視節目可以提供更高質(zhì)量的音頻內容。數字音頻處理和放大可以用來(lái)彌補平板電視機帶來(lái)的這些問(wèn)題，并提供高質(zhì)量的音頻體驗。
數字音頻處理除了能彌補這些問(wèn)題之外，還能通過(guò)重建家庭影院系統中常見(jiàn)的中央聲道和后置揚器感覺(jué)來(lái)提高音頻質(zhì)量，增強對話(huà)清晰度，并提高深夜收看電視節目在低音量時(shí)的聲音質(zhì)量。
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(shí)解碼視頻和音頻(通常是杜比數字)，并提供數字音頻輸出(一般是I2S)和視頻輸出。
在簡(jiǎn)單配置中，音頻信號可能只經(jīng)過(guò)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)際應用中會(huì )增加一些額外的音頻處理電路來(lái)改善音頻質(zhì)量，并使之與視頻同步(圖2)。
圖1：在簡(jiǎn)單配置中，音頻信號可能只經(jīng)過(guò)音量控制后就被發(fā)送到音頻DAC，然后輸出到放大器。
圖2：在實(shí)際應用中增加一些額外的音頻處理電路來(lái)改善音頻質(zhì)量，并使之與視頻同步。
在從模擬電視向數字電視轉變的過(guò)程中，電視機也需要能夠同時(shí)處理模擬和數字音頻。模擬電視信號中的音頻要使用一個(gè)子載頻，而模擬調諧器通常有一個(gè)需要被解調的聲音中頻(SIF)輸出。DTV平臺通常有一個(gè)用于解調來(lái)自模擬調諧器的SIF輸出的模擬輸入端和一個(gè)來(lái)自解碼器的數字輸入端，后面的解碼器用于處理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(guān)閉后可能還是需要的，因為要兼容VCR(錄像機)、視頻游戲以及所有仍輸出射頻調制后信號的音頻/視頻外設。
口型同步延時(shí)(Lip Sync Delay)
由于用于顯示的視頻信號處理越來(lái)越復雜，輸入和顯示器之間的視頻延時(shí)也越來(lái)越長(cháng)。這就要求電視機能延時(shí)音頻信號，使之與視頻信號保持同步。
共有三種方法實(shí)現口型同步延時(shí)：1)利用音頻處理器中的口型同步延時(shí)存儲器，2)利用與音頻處理器連接的外部口型同步延時(shí)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)現音頻延時(shí)。在音頻處理器中實(shí)現口型同步延時(shí)是最簡(jiǎn)單的方法，但它會(huì )增加音頻處理器的成本，并且缺乏靈活性。
使用專(zhuān)門(mén)的外部存儲器實(shí)現口型同步延時(shí)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(jiǎn)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，但它增加了系統的復雜性。
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(lái)提升或降低特定頻段的增益。這是一個(gè)能讓用戶(hù)很好地控制頻率響應的好方法，因為他們非常熟悉這種處理的接口。
圖示均衡可以用來(lái)彌補由于小型揚聲器、機箱諧振等引起的音頻問(wèn)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電視音頻系統具有更佳的頻率響應
參數均衡
參數濾波器也可以用來(lái)調整電視放大器的響應曲線(xiàn)。在修正由于小型揚聲器和超薄機箱等引起的不良頻率響應和諧振問(wèn)題方面，參數濾波器要好于圖示均衡器，因為參數濾波器可以通過(guò)編程來(lái)調整總的濾波器響應、中心頻率和Q。
雙二階濾波器常用于參數化均衡。數字雙二階濾波器也具有很大的靈活性，因為它有兩個(gè)極點(diǎn)和兩個(gè)零點(diǎn)可用來(lái)調整濾波器響應，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(guò)調整濾波器系數值來(lái)改變。
提高立體聲分離度
隨著(zhù)數字電視機長(cháng)寬比的增大，立體聲分離度也應越來(lái)越大，但越來(lái)越多的電視機制造商將揚聲器放在顯示器下方，而不是兩側，這是為了減小電視機的總體寬度。而將揚聲器放在顯示器下方將減小立體聲的分離度，而且還會(huì )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(lái)增加音頻聲像的尺寸，提高能夠感覺(jué)到的低音性能，并使兩個(gè)揚聲器產(chǎn)生中置和后置通道揚聲器的效果。這些算法可以改善電視機的可感知音頻質(zhì)量，并產(chǎn)生類(lèi)似于多通道家庭影院系統的聆聽(tīng)系統。圖4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)
動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)化
小型電視揚聲器很難再現數字音頻軌跡中含有的全部動(dòng)態(tài)范圍。當你在晚上收看電視節目，想避免低聲私語(yǔ)和戰爭場(chǎng)面之間音量的極大差異時(shí)，擴展動(dòng)態(tài)范圍也成為問(wèn)題。為了優(yōu)化當前節目的總體響度，音頻處理器可以提供從寬頻帶到多頻帶等多種動(dòng)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的觀(guān)看距離通常要大于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(lèi)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(lèi)型。傳統的D類(lèi)放大器接收模擬輸入信號，利用模擬電路產(chǎn)生脈寬調制開(kāi)關(guān)輸出。傳統的D類(lèi)放大器非常適合具有模擬信號源的產(chǎn)品使用，但數字D類(lèi)放大器更適合具有數字音頻源的產(chǎn)品(如數字電視)使用。
數字D類(lèi)放大器接受數字音頻輸入，利用數字電路產(chǎn)生開(kāi)關(guān)輸出，因此在音頻處理器輸出端無(wú)需再使用DAC。數字放大器具有很高的信噪比和動(dòng)態(tài)范圍，因為信號路徑已經(jīng)完全數字化。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。
本文來(lái)源：意法半導體 作者：意法半導體 市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理 John Widder 音頻系統架構 |
