家庭影院音響的理想設計方案

　　讓家庭影院系統(tǒng)區(qū)別于普通的帶立體聲揚聲器電視的最大特點就是側(cè)面和背部的揚聲器。一個標準的家庭影院系統(tǒng)有三個前置揚聲器，兩個側(cè)置和后揚聲器，還有一個輔助低音喇叭。

　　絕大多數(shù)消費者不安裝后置揚聲器，因為他們不愿讓連線布滿整個房間，而且在墻內(nèi)或地毯和地板下步線的成本過高。但他們沒有意識到自己失去了什么。電影的音軌是以多聲道錄制來產(chǎn)生三維效果的，因此，卡羅米拉克斯家庭影院的熱衷者就認為取消后置揚聲器是一種犯罪。

　　幸運的是，人們已經(jīng)不必在繁雜的布線工作和擁有一個完整的環(huán)繞立體聲體驗中進行取舍了。側(cè)置/后置揚聲器或輔助低音喇叭能通過環(huán)繞立體聲接收器無線式接收音頻信號。

　　通常使用的無線傳輸技術是基于2.4GHz的自由RF頻段的，該波段多被藍牙和多種不同的Wi-Fi系統(tǒng)所使用。實際應用中，44.1kHz/16位的CD音質(zhì)未壓縮立體聲信號需要1.4112Mb/s的帶寬來傳輸。藍牙的速度滿足不了這種要求，其最大速率為1Mb/s。Wi-Fi雖擁有11～54Mb的帶寬，但其用在家庭影院方面有一堆的問題。最大的麻煩就是傳輸延遲。

　　當Wi-Fi數(shù)據(jù)包被不停地驗證或檢查時，實際數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t就會從10毫秒變成上百毫秒，這種延遲會使得音頻和視頻信號不再同步。解決這個問題將會意味著使用硬件增強緩存來補償延時。但硬件的使用會增加終端產(chǎn)品的成本，使其遠離消費者。此外，通過Wi-Fi或藍牙傳輸?shù)男盘栆材芡ㄟ^墻傳輸，這就有可能同其他信號產(chǎn)生干擾。例如，無線局域網(wǎng)設備或工作在2.4GHz的無繩電話。

　　散射式紅外光

　　相比于很少用于傳輸音頻信號，紅外光常用于傳輸數(shù)據(jù)信號，例如，電視遙控器。遙控器內(nèi)置了一個紅外發(fā)射器，其能傳輸調(diào)制過的紅外光束。一般來說，紅外光的波長為750～1050nm，具有多數(shù)可見光的物理特性，除了不可見之外。紅外光像可見光一樣，會從天花板、墻壁和室內(nèi)的其他物體上進行全反射。

　　紅外傳輸有兩種：直接傳輸和散射。直接紅外線的特點是在發(fā)射器和接收器之間需要一個無阻塞的通路。

　　電視遙控器和基于IrDA的技術都屬于這個范疇。散射紅外光則是非直線和沒有固定反射角度的。它就像從白熾燈發(fā)射的光線一樣，通過墻和天花板的反射來照亮整個房間。

　　散射式紅外光有幾個適合于向側(cè)置/后置揚聲器傳輸信號的特點。Infra-Com的IrGate系統(tǒng)就很好地詮釋了這些特性。IrGate系統(tǒng)可用于室內(nèi)高速無線數(shù)據(jù)通信，也適合家庭影院中的高端音頻信號傳輸。

　　散射式紅外光如何工作

　　如圖1(a)所示，發(fā)送器從環(huán)繞立體聲接收器中接收音頻信號。這個信號由模擬轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字式，然后被數(shù)字芯片信道化，編碼和調(diào)制。數(shù)字芯片通過兩線式總線直接同紅外發(fā)光二極管驅(qū)動器芯片連接，一個數(shù)字芯片能驅(qū)動菊花鏈配置中的多個IRED驅(qū)動器芯片。最終輸出信號是一個基帶信號，沒有在載頻上調(diào)制。

　　接收器(見圖1(b))使用一個帶透鏡的PIN光電二極管陣列來接收紅外信號。發(fā)送信號會因為吸收和多重反射而減弱，因此只有一小部分能到達接收器。因此，散射式紅外接收器必須有高靈敏度，最低為40dB。紅外光攜帶的調(diào)制音頻信號被轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€電子信號，通過強大的模擬和數(shù)字技術來處理，以從環(huán)境光信號中分離出來。

　　連接距離：12m

　　散射式紅外IrGate芯片組可創(chuàng)建最大為12m的通信連接。散射紅外信號通過一個廣角IRED陣列發(fā)射，其中，每個燈管的發(fā)射角都為±45°。這個陣列通常指向天花板。

　　圖2為漫步者的“彩虹”紅外無線音頻系統(tǒng)——2008年CES創(chuàng)新獎和CeBIT的IF產(chǎn)品設計獎的得主。其圓柱形紅外玻璃是用來散射光信號的，發(fā)射出的信號會在天花板和鄰近的墻壁上制造“紅外點”。這些表面被當作自然的反射器或擴散體來將紅外光擴展到整個房間。人們行走，或在屋內(nèi)修補物體都不會干擾通信的進行。發(fā)射器能發(fā)出不同級別的光強，這樣就能進行不同距離的通信。

　　圖2 “彩虹”紅外無線音頻系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)傳輸率和無延遲特性

　　IrGate目前能支持的最大數(shù)據(jù)傳輸率為25Mb/s(半雙工)。這樣高的數(shù)據(jù)傳輸率允許同時進行4路未壓縮的脈沖信號調(diào)制數(shù)字音頻信道傳輸。它能自動支持44.1kHz/48kHz/88.2kHz/96kHz的采樣頻率和24bit的采樣長度。在音視頻信號不與RF傳輸同步的地方，散射式紅外光能以足夠的帶寬來執(zhí)行前向糾錯功能，其允許接收器探測和糾正偶發(fā)性錯誤而無須進行重發(fā)。IrGate的等待時間為100μs，很容易使音視頻同步。

　　安全性

　　紅外信號不能穿墻，臨近屋里的天線也不能偷聽。雖然這與家庭影院應用關系不大，但卻是紅外音頻傳輸在城鎮(zhèn)法庭使用的關鍵因素。那些聽力有缺陷的或需要語言翻譯的人，會使用紅外耳機。律師、證人、翻譯和法官帶的耳機都會連到同一個系統(tǒng)上，這個系統(tǒng)將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號再送回屋內(nèi)。在屋內(nèi)，紅外信號是非常安全的(以上這一段是描述美國的狀況)。

　　規(guī)范和成本

　　IRED發(fā)送器陣列使用的1級LED發(fā)送器類似于電視遙控器上的發(fā)送器，這說明它是對眼睛無害的。而且，840～950nm的光帶寬在全世界范圍內(nèi)是未受管理的，不需要每個國家的頻率劃撥、特殊實驗或標記。這對于需要本地測試和批準的RF系統(tǒng)來說，是一個重要的優(yōu)點。

　　紅外光電二極管和接收器是相當便宜的。IrGate使用了Vishay公司的高靈敏度TSFF5510紅外發(fā)射器，其波長為870nm，在38°發(fā)射角下的光強為32mW，周期為15ns。

　　下一代產(chǎn)品

　　液晶電視要變得更薄，生產(chǎn)商的目標是1cm的厚度，因此很難把高級的揚聲器集成進去。條式揚聲器有可能同電視集合到一起，以提供高性能音頻功能。即使現(xiàn)在，消費者仍然不能分辨高清電視和普通電視的區(qū)別，但他們能清楚地辨別揚聲器的好壞。假定消費者對有線揚聲器不感興趣，那么不僅側(cè)置或后置的揚聲器可能無線化，甚至前端的條式音箱都能無線化，而在這些應用中，散射式紅外將成為一個非常有效的手段。