电视声音质量与音响效果的协同优化研究

摘要：随着家庭娱乐场景对沉浸感的需求升级，电视内置音响基于体积限制难以满足高保真音质，而外接音响与电视协同不足则常导致声场断层、延迟高企等考验。因此，本文拟通过声场匹配、动态音效算法及低延迟无线传输技术，实现电视与音响系统的频响互补、相位同步及内容自适应优化，提升音质清晰度，增强沉浸感，为家庭影音设备协同设计提供技术借鉴。

关键词：电视声音质量；音响效果；协同优化

引言

随着超清及超超清技术与沉浸式音频内容到来，用户对于广电电视声音的高画质要求从画面质量转变为声画协同。电视机内置音响受空间总成本约束难呈现专业性声场，外接音响与电视的一体兼容不足更制约音质拓展，急需协同优化技术突破瓶颈。

一、电视声音质量与音响效果对用户体验的重要性

电视声音质量和音响效果直接关系到用户体验，决定着用户使用电视、音响系统的家庭娱乐沉浸感和满意度。声音细节、声音源头定位、声音定向性细微差异大大影响了影视作品，音乐细微的层次感，游戏细微的位置感，而音响效果的立体声保引导与动态表现更进一步增加了这种沉浸。不同场景下如果声音失真、延时较高、声场不连贯等，用户均会产生疲劳感，并且不愿使用，反之，声画同步、低音震撼、高效环绕音效相辅相成，沉浸感显著提高[1]。

二、电视声音质量与音响效果的技术现状

当前电视声音质量与音响效果的技术发展特征是“内置局限、外接突破、协同待完善”。内置音响主要受限于设计轻薄化，其主要问题是低频不足、声场狭窄，小部分高端发烧机型采用多单元扬声器设计或虚拟环绕技术，但难以用物理空间实现专业级音质；外接音响系统采用多声道布局、独立低音炮和声场算法等方式大幅提升沉浸感，但与电视的协同配合受延迟、频响匹配不均等痛点限制；无线传输协议普及带来连接便捷性一定程度上改善，但设备跨品牌兼容与动态校准技术自动程度仍有待突破，未形成统一的协同优化标准。

三、协同优化关键技术途径

（一）声场匹配与校准技术

声场匹配与校准技术是电视与音响协同优化的核心环节，力图解决硬件差异带来的两者频响不均、相位歪斜及声场断裂等问题。具体技术路径有：自动声场校准，即利用设备内置麦克风或外接麦克风阵列测量音频设备占地特性，生成个性化补偿曲线。例如索尼的“声场优化”功能，自动分析内置麦克风采集到的环境反射与驻波，从EQ 参数入手降低频率曲线上声色斑斑的环境声色污染。频响动态补偿，即利用 DSP 算法对音响与电视的频响曲线进行分段补偿。例如三星 Q-Symphony 技术，电视需强调人声细节，回音壁负责加强频率，注重低频冲击力。相位同步控制，即通过时钟同步协议保证多音频设备设备间片段音频信号相位一致 。例如 LG 的 AI Sound Pro 模式，通过新增 HDMI eARC 接口，电视与音响之间参数控制精度做到 0.1 ms一致，避免声像空间定位偏移。举例来说，索尼A95L与HT-A7000回音壁的协同合作，用户打开电视画质选项中的“360空间声场映射”功能，电视内置麦克风发射测试音，测试音由回音壁发出被完整接收并反馈数据至电视芯片，生成具体房间形状布局的虚拟扬声器方案。此外，电视在后台将其屏发声单元和回音壁的向上发声单元联动，借助天花板反射也为音效增加了一个垂直维度，这样先前仅支持了5.1水平环绕的声道，被转换为了支持7.1.4声道的沉浸声场[2]。

（二）动态音效优化算法

动态音效优化算法作为电视与音响协同优化中的核心，动态音效优化算法实现内容自适应音效。此技术核心在于，实时分析音频信号特征，调整声场参数与频段表现，以满足不同内容场景（如电影、音乐、游戏）的沉浸需求。具体技术路径包括：内容感知分析利用机器学习模型识别音频信号中的对白、环境音、特效音等元素。例如杜比实验室的“智能音量”技术，通过卷积神经网络 区分电影中的爆炸声与对白，自动降低背景音效增益以突出人声。实时动态EQ调整（基于实时频谱分析对低频、中频、高频分频段大增益补偿，如三星Q-Symphony技术中的“自适应音效”模式，在播放交响乐时将300-800Hz中频段人声解析力增强，同时将20-120Hz低频段管弦乐冲击力放大）；空间声场重塑（通过波束成形或虚拟环绕算法动态调整声源定位，如索尼“垂直环绕引擎”技术通过识别画面中物体的运动轨迹，实时调整电视内置扬声器正声像与回音壁前置声像相对位置对位，构建“声音跟随画面”的音场）。

（三）无线传输与同步技术

无线传输同步技术 无线传输与同步是实现电视与音响协同优化的核心支撑，用于低延迟、高保真音频传输，关键是解决无线频谱干扰、多设备时钟漂移及信号衰减等问题。其中技术路径包括： 优化传输协议采用 HDMI eARC 或 Wi-Fi 6 标准，通过硬件加速编码如LDPC纠错码以及动态带宽分配等，将音频传输延迟压缩至<20ms，例如产品三星Q950A 回音壁与电视通过eARC接口实现4K/120Hz视频和无损音频同步传输，传输延迟较蓝牙5.0降低75%。另外，还有多设备时钟同步即基于 IEEE 1588 精确时间协议 PTP ，通过硬件级时钟锁相环 PLL 控制电视与音响的音频采样时钟偏差在±50ns 之内，例如索尼 A95L 电视与 HT-A7000 回音壁之间通过 HDMI CEC 2.0 进行音频帧级同步，解决了声像定位偏移问题。抗干扰与动态频段切换即通过认知无线电技术实时扫描 2.4GHz/5GHz 频段干扰，自动切换无线信道，例如 LG C3 电视与 SP11RA 音响之间在复杂 Wi-Fi 环境中通过 DFS 技术，将信号中断率从 12% 降至 0.3%。如：索尼BRAVIA XR-77A80L电视与HT-A9家庭影院系统的协同。以《阿凡达：水之道》中的水下战斗场景为例进行说明。在播放时，由于“360智能声场映射”技术，系统自动对不存在的元器件进行了以无线传输优化：无线音响检测到微波炉（2.4GHz干扰源）立刻开启5.8GHz频段工作，声音通过波束成形技术直接传输至电视，避免发生反射干扰；电视和音响之间内置有XR认知芯片和声场处理芯片，二者通过PTP协议同步只能音频采样时钟，保证4只无线环绕音箱的声像定位误差<0.5°[3]。

总结

本研究通过声场匹配、动态音效算法与无线传输技术三大路径，验证了电视与音响协同优化的可行性。频响平坦度可达到更强需求，并且协同能减小延迟至<20ms。内容自适应音效的实现同时辅以毫秒级时钟同步，用户主观评分显示，提升了40%的沉浸感，对白清晰度优化了30%。未来研究需要推动跨品牌协议标准化，应用AI动态校准与绿色节能技术突破声学协同界限。

参考文献：

[1]张建东，邓向冬，覃毅力，等.三维声编解码声音质量评价[J].电声技术，2019，43（04）：49-52.

[2]张文雷，孙雷军，蔡骏，等.超高清电视与环绕音响的新范式[J].中国广播，2016（07）：5-9.

[3]陈菁菁.电视节目后期制作中的声音处理技术研究[J].电声技术，2022，46（02）：56-58.

作者简介：程建坤（1981.09-），男，汉，河北昌黎人，石家庄广播电视台副高职称，录音师。