用来控制在可变带速下的音频重放信号的设备和方法

专利名称：用来控制在可变带速下的音频重放信号的设备和方法
技术领域：
本发明总的来说是涉及到用具有一个或一个以上的用于扫描平行磁迹的重放磁头的音频和/或视频信号磁带录/放设备，来重放记录在跨在磁带长度方向上延伸的平行磁迹上的音频信息信号，更具体地讲，是涉及在预定的低带速范围内这样的重放。
在把模拟视频信号记录在跨在磁带长度方向上延伸的平行磁迹(例如，螺旋磁迹)上的模拟视频磁带记录和重放设备中，利用静止的换能器沿着纵向磁迹来记录模拟音频信号是已知的。在编辑期间内，一般可以通过手动地转动带盘、或主导轴、或位于控制面板上的控制旋钮，使磁带正向或反向运动。在这样一般称为缓动方式的操作方式期间内，带速取决于旋钮的转动速度，同时，利用静止的重放磁头使音频信号从磁带上重现出来。重现声音的音调随磁头对磁带相对运动的速度而改变。在这种缓动方式期间内，音频信号的重现简化了操作员作出编辑判定。操作员听着重现的声音，并且，识别那些能使他在磁带上精确选择的位置上作出编辑判定的词语或音乐的部分。在进行编辑(例如剪辑、插入或者在磁带上作标记)之前，操作员可利用上述任一方式手动地使磁带停止在所需位置上。正如在磁性记录和重放技术中所周知的那样，当换能器对磁带无相对运动时，就没有信号从磁带上重现出来。因此，当使磁带停止时，静止磁头不重现任何音频信号。对于编辑员来说，在停止运动的重放状态下所形成的静默是一个需要的特征。
在数字视频录像机以及在某些类型的模拟视频录像机中，利用一个或一个以上的旋转磁头把视频和音频信号记录在螺旋磁迹上。一个这样的实例是具有使音频信号作为已调频的载波信号记录下来的视频磁带录像机。因为磁头的旋转速度相对于磁带速度很高，所以，纵向带速的改变对于磁头对磁带的速度没有显著的影响。因此，取决于上述相对速度的重现音频信号的音调对于变动着的纵向带速基本上保持恒定。当磁带停止时，例如，在编辑期间内，重放磁头继续在同一螺旋磁迹或几组螺旋磁迹上旋转，借此，重放磁头一再重现记录在那一条特定磁迹或者那几组磁迹上的音频信号部分。这打扰了编辑操作员，使他必须听着接连重复的、比较响的音频信号的短片断。一般来说，能够通过手动关断音频放大器来实现静默，但是，必须每当使磁带停止以后就重复这样的操作，而且，当使磁带恢复运动时，又必须把放大器接通。显然，这样附加的重复性手动操作会使编辑过程明显变慢，因此，这是不实用的。
类似地，在比正常带速慢的期间，所记录的每一条或每一组磁迹都被扫描了一次以上，由此，每一个音频部分被重复性地重现，对编辑员形成了类似的非所需的音频感受。
因此，本发明的一个目的是，提供一种装置和方法，该装置和方法在当磁带停止时能够自动地消除非所需音频信号，并且，当磁带以选定的慢速，例如，低于在磁带上进行记录时所采用的正常速度运动时，能够减小该非所需音频信号的电平。
简言之，根据本发明方法，利用音频重放通道重现了音频重放信号。提供了取决于纵向带速幅值的增益控制信号，且利用该增益控制信号来调节音频重放通道的音频输出增益如下。
当带速为零时，增益控制信号使音频输出增益减小到零。当带速的幅值从零变化到预定的幅值时，增益控制信号在同一方向上改变音频输出增益。当带速的幅值超过该预定幅值时，则增益控制信号具有恒定值。
根据本发明的优选方法来计算增益控制系数，当带速为零时，该增益控制系数等于零，且增益控制系数随着带速数值的增大而增大一直随带速增大到预定的带速幅值。当带速的幅值超过该预定幅值时，增益控制系数则等于预定的恒定值。利用所形成的增益控制系数来乘音频重放通道中音频输出增益的预置值，由此，来调节音频重放信号的电平。
本发明容许重放记录在跨在磁带长度方向上延伸的平行磁迹上的音频信号，同时，能够消除在带速为零时对音频信号的重复性重现的干扰，并且，在预定的低带速范围内，能够减小这种干扰信号的音量。


图1示出微处理器控制的视频录像带重放设备的一部分功能方框图的实例，该视频录像带重放设备包括根据本发明优选实施例控制的数字音频重放通道。
图2示出根据本发明优选实施例取决于纵向带速的增益控制系数特性曲线的实例。
作为一个实例，把微处理器控制的视频录像带重放设备的一部分示于图1的功能方框图中。详细地讲，图1示出了用于例如Ampex(安派克斯)公司生产的数字视频信号磁带录/放设备VPR-300中的数字音频信号重放通道10、走带机构40的一部分、微处理器(CPU)50、数据/地址总线52以及控制面板60。在1989年8月由加利福尼亚州雷德武德城(Redwood City)的Ampex公司发行的《VPR-300系列视频制作录像机维护手册》第Ⅰ卷(目录号1520528-02)和《VPR-300系列视频制作录像机使用手册》(目录号1520527-02)中，描述了这种具体设备的细节。
此外，正如从下面的详述中可以得出的那样，图1示出根据本发明优选实施例提供的、涉及控制从重放通道10获得的数字音频重放信号电平的改进。
进一步参看图1，正如从上面参考的手册中已知的那样，现在描述重放通道10，接着，描述本发明提供的重放音频输出增益控制。利用重放磁头12来重放以密勒(Miller)平方形式沿着螺旋磁迹记录在磁带上的数字信号，并且，把来自该重放磁头的信号加到重放放大器14上。在本实例中，利用了一个以上的旋转重放磁头，每一个旋转重放磁头与一个重放通道有关，但是，为了简化起见，只示出了一个磁头12和一个重放通道10。每一条螺旋磁迹包括属于视频和音频信息信号的数字数据。在每一条磁迹上，把诸如同步、识别校验字节及其它的控制信号与视频和音频数据散置在一起。
进一步把密勒平方重放数据加到重放均衡器16上，并且，再加到密勒平方解码器18上。解码器18把密勒平方数据解码成为不归零(NRZ)数据，并且，把该不归零数据加到同步内解码器20上。同步内解码器20把重放数据安置到各字节中去，并且，从离带时钟中产生字节时钟。同步内解码器20还检测同步图案，把同步组数据格式化，把视频和音频内码组解码。从此，把已解码的重放数据视频部分加到帧存储器(未示出)上，以便进一步处理。
来自同步内解码器20的音频数据部分加到音频数据解码器电路22上。在此，把音频数据以离带时钟的速率写入到时基校正(TBC)存储器15中去，然后，通过读出具有系统时钟的同步控制而从此读出，以便提供音频时基校正。时基校正存储器15提供缓冲器(未示出)，在缓冲器中把数据格式化，以达到进行错误校正/解码的目的。把来自时基校正存储器的音频数据和消磁标志加到错误校正码(ECC)外部解码器17上。解码器17校正每一个编码组中的某些错误，并且，为未校正的数据提供音频错误标志。利用混洗寻址把已解码/已校正的数据写入到输出存储器19中。把来自音频数据解码器22的输出存储器19的数据混洗，并且，将其顺序地读出。
把音频数据和音频错误标志按规定路线送到音频错误隐匿电路24上，隐匿电路24的主要功能是对于未校正的错误提供隐匿，以便防止可闻的爆裂声和咔嗒声。利用输入锁存器26，把输入到电路24的信号重新定时。把来自锁存器26的输出数据按规定路线送到包括乘法器28、内插器30和存储器31的处理电路上。乘法器28执行数字增益调节功能，它把所接受的每一个16位音频采样乘以从CPU 50上通过总线52和引线70收到的16位增益调节控制信号。内插器30通过音频数据解码器22对未校正的数据标志进行隐匿。它处理相邻的数据采样，并且，为作了标志的数据采样导出预估值。然后，利用内插数据来代替有错误的采样。存储器31把已处理的音频采样存储一段时间以满足并符合音频和视频数据的处理延时所需要的时间。把来自存储器31的、已存储的重放数字音频数据按规定路线通过引线34送到音频输出电路(未示出)上，以作进一步应用。
在上面引作参考的维护手册中，参看其第4-3和4-4页图4-1中所示的方框图，详细地描述了已知数字音频重放通道的上述实例。
通常，在重放操作之前或重放操作的期间内，操作员一般在附图的图1中所示的控制面板60上预置所需的音频输出增益，并且，所预置的增益从控制面板60通过引线80和总线52加到CPU 50上。CPU 50把相应的增益控制信号通过总线52和引线70加到乘法器28上，以便由此来调节音频输出增益。把调节重放通道的音频输出增益应理解为改变原始音频重放信息信号的幅度，它例如可用数字数据或调频信号来代表。在当前所描述的实例中，把音频输出增益控制信号作为从CPU 50通过总线52和引线70加到乘法器28上的数字控制信号。由将16位音频采样乘以16位音频增益控制信号的数字乘法器28来实现用来调节音频输出增益的设备。
CPU 50还从走带机构通过引线49和数据/地址总线52接受关于实际带速的信息。根据本发明的优选实施例，CPU 50以该实际带速为基础来计算增益控制系数(CCF)，并且，CPU 50由此把该增益控制系数乘以来自控制面板的预置增益值。然后，把这样修正了的增益控制信号加到乘法器28上，以便控制在数字音频信号通道输出端上的增益，正如以下进一步描述中的那样。
正如从画在图1中的那一部分走带机构40中可以看出的那样，把磁带42绕在旋转扫描磁鼓44的周围。扫描磁鼓44具有两组磁性录/放磁头，其中图1只示出了连接到重放通道10上的一个重放磁头12。正如在这种技术中所周知的那样，这些磁头安装在扫描磁鼓44的外缘上，并且，它们以已知的方式沿着磁带上的螺旋磁迹录/放信息。主导轴46将磁带42送进，随后以直流电动机(未示出)以公知的方式来驱动。作为位置伺服而工作的主导轴伺服48控制主导轴的运动。在全部工作方式下，主导轴46都是通过走带机构来控制带速。
CPU 50根据从主导轴伺服48通过引线49和总线52接受的主导轴测速信息以传统的方式来计算实际带速。走带机构伺服板相应部分的方框图示于上面提到的维护手册第5-119页图5-54中。
现在描述根据本发明优选实施例来计算增益控制系数(GCF)的方法。图2的特性曲线示出取决于带速的增益控制系数。正和负带速值分别对应于正向和反向带速。在这一实例中，把带速值表示为正常带速的系数，正常带速就是进行原始记录时所采用的带速。因此，等于1的带速幅度值表示正常带速，等于2的带速幅度值表示正常带速的2倍，等等。应当理解，另一方面，可以把以英寸/秒为单位的带速值沿着图2特性曲线的水平轴直接画出来，该特性曲线的形状将保持不变。
根据本发明优选实施例，CPU 50用增益控制系数来乘操作员所预置的音频输出增益。把这样修正了的从CPU 50通过总线52和引线70来的音频输出增益值加到乘法器28上。从图2的特性曲线中可以看出，带速为零时，增益控制系数(GCF)等于零。也就是说，当使磁带停止时，从图1的CPU 50通过总线70加到乘法器28上的音频输出增益值使音频通道10的输出端34上的音频输出信号电平减小到零。其结果是，没有可闻的信号从数字音频重放通道中重放出来。
从图2中进一步可以看出，在预定的低带速范围内，增益控制系数随着带速的增大而增大到预定值，此后，增益控制系数保持恒定。在优选的实施例中，在磁带运动的两个方向上，在从零到 1/2 正常带速的带速范围内，增益控制系数从零线性地增大到1。
因此，当磁带的移动速度低于 1/2 正常带速时，重放音频信号的电平随着在每一方向上带速的减小而减小。在图2的特性曲线中，带速与增益控制系数之间呈现为线性关系。另一方面，特性曲线可以具有其它形状，例如呈阶梯形变化或呈指数变化。通常，特性曲线的形状是不临界的。但是，重要的是，为了在带速为零和带速很低时，获得对于重放音频信号电平的所需抑制，该特性曲线在带速为零时具有等于零的增益控制系数，且在磁带的每一运动方向，随着带速数值的增大，直到所选定的带速值，增益控制系数值亦增大。由此使该增益控制系数保持恒定，最好是等于1。
在优选的实施例中，已根据经验把图2中特性曲线的“折点”选择为 1/2 正常带速。但是，显然，为了满足编辑操作员的需要和偏爱，可以选择其它不同的折点值。例如，当选择指数地增大的特性曲线时，将不存在折点，而是渐近地达到所选择的恒定增益控制系数值。
从上面参看图2所作的描述中可以得出，当磁带以很低速度运动时，音频信号重放通道的增益有所需要的减小，其减小量取决于带速的数值。本发明上述特征的优点是在编辑操作期间内，操作员可以当需要听的时候可听该音频信号，但该音频信号的音量已经减小了。当控制系数变成等于1时，带速不再影响重放通道的增益。
在图1的控制面板60上，除了其它许多元件之外，还安装了控制旋钮62、控制按钮JOG(缓动)72、VAR(变速)74、STOP(停止)76以及显示屏78。正如在这种技术中所周知的那样，在缓动方式下，当按下JOG(缓动)按钮72并且操作员沿两个方向的任一方向手动地转动控制旋钮62时，该旋钮62的转动方向以及转动速度被传译到主导轴伺服48上，同时，主导轴直接跟随旋钮的运动。正如所周知的那样，主导轴的运动本身引起磁带运动。在这种工作方式下，控制旋钮62的转动速度确定了磁带运动的速度和方向，控制旋钮62的角位置对应主导轴的角位置。作为一个实例，在缓动方式下，可以沿着两个方向的任一方向来转动控制钮62，以便在一时间上，使磁带正向或反向运动一个或一个以上的电视帧或场。
在另一已知的、一般称为变速重放的工作方式下，当按下控制面板60上的VAR(变速)按钮74时，主导轴46就运动，同时，可以沿着两方向的任一方向来转动控制钮62，以便控制主导轴运动的方向和速度。当旋钮62在“ZERO”(“零”)的位置上时，则磁带停止。当沿着一个方向通过零位置来转动旋钮62时，磁带以正比于旋钮62对于零位置的角位移的速度沿着一个方向而运动。当沿着相反方向通过零位置来转动旋钮62时，磁带则沿着相反方向而运动。因此，通过手动地转动旋钮62就可以取决于旋钮62相对于零位置的运动方向而对带速进行控制。当按下STOP(停止)按钮76时，磁带停止运动，正如也可以通过在缓动方式下不控制旋钮的运动，或者在变速重放方式下把控制旋钮62调整到零的位置上而获得。控制面板60上的屏幕78显示全部上述工作方式下的带速和方向。
为了提供更详细的描述，下面描述利用CPU 50来计算实际带速的方法。根据旋转主导轴46以公知的方法来产生检测出来的主导轴转速信号来计算实际带速。把引线68上的主导轴转速信号加到包括用来以恒定频率计数时钟脉冲的计数器(未示出)的主导轴伺服48上。每一个主导轴转速脉冲锁存该计数值并使该计数器复位。被锁存的计数值表示主导轴转速脉冲的周期。利用CPU 50通过数据/地址总线52和引线49读出该计数值。CPU 50从所获得的计数值中来计算主导轴的速度。在缓动和变速重放方式下，由主导轴驱动磁带，故主导轴的速度也表示带速。由CPU 50获得的磁带速度的计算结果，是表示实际带速为正常带速多少倍的一个16位数。
根据本发明的优选实施例，把CPU 50编程，以便正如以前所描述的那样，根据图2的特性曲线来计算作为这样获得的实际带速值的函数的增益控制系数。把CPU 50进一步编程，以便把操作员所预置的重放通道音频输出增益乘以增益放大系数。然后，CPU 50用修正了的最终增益控制信号来调节音频重放通道的增益。因此，当磁带速度为零时，增益等于零，因此，引线34上的音频重放信号的电平被置零。当磁带开始运动时，增益成正比地增大，在 1/2 正常重放带速时，增益达到操作员以前所设定音频输出增益的最大值。
每当磁带速度改变并引起增益控制系数值根据图2的特性曲线改变时，则须利用CPU 50把新的增益控制信号值计算出来，把它通过总线52和引线70加到提供实际增益调节的乘法器28上。以上所述将导致引线34上的音频输出信号电平的减小，这种减小取决于在预定的低带速范围内的带速。当带速超过该范围时，音频信号电平就不减小了。
虽然已经参看附图通过实例全面地描述了本发明，但是应该指出，对于那些熟悉这种技术的人来说，各种改变和变型将是显然的。因此，除非这样的改变和变型背离了本发明的范围，应该认为这些改变和变型包括在所附权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种用来重现记录于跨在磁带长度方向上而延伸的平行磁迹上的音频信号的设备，所述设备具有至少一个用来扫描所述平行磁迹的重放磁头、一个与所述重放磁头相联的音频重放通道以及用来调节所述音频重放通道的音频输出增益的装置，这种设备包括用来检测所述磁带纵向速度的装置；以及用来提供取决于所述检测出来的磁带速度的增益控制信号，并且用来把所述增益控制信号加到所述用来调节所述音频输出增益的装置上的装置，当所述检测出来的带速为零时，所述增益控制信号将音频输出增益减小到基本上等于零，使所述音频输出增益与检测出来的带速的幅值在向一个效果发展相同的趋向上在零与预定带速幅值之间变化，并且当检测出带速超过所述预定幅值时，提供恒定的音频输出增益。
2.一种用来重现记录在磁带的螺旋磁迹上的音频信号的设备，所述设备具有至少一个旋转重放磁头、一个与所述重放磁头相联的音频信号重放通道以及用来调节所述音频重放通道的音频输出增益的装置，这种设备包括用来检测所述磁带纵向速度的装置;以及控制装置，该控制装置接受涉及所述检测出来的带速信息，并且，相应地提供取决于所述带速的增益控制系数，当所述检测出来的带速为零时，所述增益控制系数等于零，所述增益控制系数随着所述检测出来的带速幅值从零增大到预定的带速幅值而增大，当所述带速的所述幅值超过所述预定的带速幅值时，所述增益控制系数等于预定的恒定值，所述控制装置利用所述增益控制系数来修正所述音频重放通道预置的音频输出增益，以及获得增益控制信号，并把所述增益控制信号加到用来调节所述音频重放通道的所述音频输出增益的装置上。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述音频重放通道是数字信号通道，并且，其中所述用来调节所述音频输出增益的装置是一个数字信号乘法器。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述控制装置包括一可编程的控制装置，把该可编程的控制装置编程，以便计算取决于所述带速的所述增益控制系数，并且把所述音频重放通道的预置音频输出增益乘以所述增益控制系数以获得所述增益控制信号。
5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述增益控制系数随着所述检测出来的带速幅值的增大而线性地增大。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于所述增益控制系数的预定恒定值等于1。
7.一种利用具有至少一个用来扫描所述平行磁迹的重放磁头、一个与所述重放磁头相联的音频重放通道以及用来调节所述音频输出通道的音频输出增益的装置的磁性录/放设备来重放记录在跨在磁带长度方向上延伸的平行磁迹上的音频信号的方法，这种方法包括以下步骤检测所述磁带在重放期间内的纵向速度;提供取决于所述检测出来的磁带速度的增益控制信号，当所述检测出来的带速为零时，所述增益控制信号把音频输出增益减小到基本上等于零，使所述音频输出增益与检测出来的带速的幅值在向一个效果发展相同的趋向上在零与预定带速幅值之间变化，并且，当检测出来的带速超过所述预定幅值时，提供恒定的所述通道的增益;把所述增益控制信号加到所述用来调节所述音频重放通道的所述音频输出增益的装置上。
8.一种利用具有至少一个旋转重放磁头、一个与所述重放磁头相联的音频重放通道以及用来调节所述音频重放通道的音频输出增益的装置的磁性录/放设备来重放记录在磁带的螺旋磁迹上的音频信号的方法，这种方法包括下列步骤检测所述磁带在重放期间的纵向速度;提供取决于所述检测出来的带速的增益控制系数，当检测出来的带速为零时所述增益控制系数等于零，使所述增益控制系数与所述检测出来的带速的幅值在向一个效果发展相同的趋向上在零与预定带速幅值之间变化，并且当所述带速的幅值超过所述预定的带速幅值时，所述增益控制系数等于预定的常数;利用所述增益控制系数来修正所述音频重放通道的预置音频输出增益，以便获得增益控制信号;以及把所述增益控制信号加到用来调节所述音频输出增益的所述装置上，以便控制从所述重放通道中获得的所述音频信号的电平。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述增益控制系数随着所述检测出来的带速幅值而线性地改变。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述增益控制系数的预定的恒定值等于1。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述修正步骤包括把所述预置的音频通道增益乘以所述增益控制系数。
全文摘要
一种用来控制音频输出信号电平的装置和方法，该输出信号已被录在磁带上并从磁带上以低速或零速重放出来，例如在编辑期间，以缓动方式或者变速方式重放出来。提供了增益控制信号，以便消除伴随着停止运动重放状态下干扰的重复性音频信号，并减小在很低带速重放状态下该干扰的重复性音频信号的电平。产生取决于带速幅值的增益控制信号，并用该增益控制信号来调节重放通道的音频输出增益。
文档编号G11B27/00GK1057355SQ9110395
公开日1991年12月25日 申请日期1991年6月14日 优先权日1990年6月14日
发明者扬·S·韦索洛夫斯基 申请人:安佩克斯公司