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，盡管畫面質量有了極大提高，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制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后，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。

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

       畫面質量的提高增加了對音頻質量的期望值。由于越來越多的用戶能夠再現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量的音頻內容。數字音頻處理和放大可以用來彌補平板電視機帶來的這些問題，并提供高質量的音頻體驗。

       數字音頻處理除了能彌補這些問題之外，還能通過重建家庭影院系統中常見的中央聲道和后置揚器感覺來提高音頻質量，增強對話清晰度，并提高深夜收看電視節目在低音量時的聲音質量。

       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。

      在簡單配置中，音頻信號可能只經過音量控制后就被發送到音頻DAC，然后輸出到放大器(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，并使之與視頻同步(圖2)。

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

       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，并使之與視頻同步。

        在從模擬電視向數字電視轉變的過程中，電視機也需要能夠同時處理模擬和數字音頻。模擬電視信號中的音頻要使用一個子載頻，而模擬調諧器通常有一個需要被解調的聲音中頻(SIF)輸出。DTV平臺通常有一個用于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，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(Lip Sync Delay)

        由于用于顯示的視頻信號處理越來越復雜，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，并且缺乏靈活性。

       使用專門的外部存儲器實現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于小型揚聲器、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調整電視放大器的響應曲線。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編程來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，因為它有兩個極點和兩個零點可用來調整濾波器響應，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和零點位置可以通過調整濾波器系數值來改變。

        提高立體聲分離度

        隨著數字電視機長寬比的增大，立體聲分離度也應越來越大，但越來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，并使兩個揚聲器產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量，并產生類似于多通道家庭影院系統的聆聽系統。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)

       動態范圍優化

       小型電視揚聲器很難再現數字音頻軌跡中含有的全部動態范圍。當你在晚上收看電視節目，想避免低聲私語和戰爭場面之間音量的極大差異時，擴展動態范圍也成為問題。為了優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態范圍壓縮選項。

       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制開關輸出。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。數字放大器具有很高的信噪比和動態范圍，因為信號路徑已經完全數字化。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。

本文來源：意法半導體    作者：意法半導體 市場開發經理 John Widder 音頻系統架構