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:
huamianzhiliangdetigaozengjialeduiyinpinzhiliangdeqiwangzhi。youyuyuelaiyueduodeyonghunenggouzaixiandianyingyuanlidenazhongshijiaoxiaoguo,yincitamenyexiwangnengganshoudaoyudianyingyuanzhongyiyangdeyinpinzhiliang。
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(de)DRAM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
參can數shu濾lv波bo器qi也ye可ke以yi用yong來lai調tiao整zheng電dian視shi放fang大da器qi的de響xiang應ying曲qu線xian。在zai修xiu正zheng由you於yu小xiao型xing揚yang聲sheng器qi和he超chao薄bo機ji箱xiang等deng引yin起qi的de不bu良liang頻pin率lv響xiang應ying和he諧xie振zhen問wen題ti方fang麵mian,參can數shu濾lv波bo器qi要yao好hao於yu圖tu示shi均jun衡heng器qi,因yin為wei參can數shu濾lv波bo器qi可ke以yi通tong過guo編bian程cheng來lai調tiao整zheng總zong的de濾lv波bo器qi響xiang應ying、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(tu)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)
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動態範圍優化
xiaoxingdianshiyangshengqihennanzaixianshuziyinpinguijizhonghanyoudequanbudongtaifanwei。dangnizaiwanshangshoukandianshijiemu,xiangbimiandishengsiyuhezhanzhengchangmianzhijianyinliangdejidachayishi,kuozhandongtaifanweiyechengweiwenti。weileyouhuadangqianjiemudezongtixiangdu,yinpinchuliqikeyitigongcongkuanpindaidaoduopindaidengduozhongdongtaifanweiyasuoxuanxiang。
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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