CN1023353C

CN1023353C - 录音和重放的方法和设备

Info

Publication number: CN1023353C
Application number: CN90103810A
Authority: CN
Inventors: 五来雄二; 青木洋
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seiko Time Creation Inc
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1993-12-29
Anticipated expiration: 2005-05-22
Also published as: AU5464490A; FR2648262A1; CN1047586A; CA2017210A1; CA2017210C; GB2232024A; US5089820A; GB9009886D0; DE4015910A1; DE4015910C2; AU617611B2; ES2024800A6; GB2232024B; FR2648262B1

Abstract

本发明涉及录音和重放的方法及其设备，其目的在于使待存储量小于即可满足要求，又能适应甚至那种波幅突然变化的波形。本发明的原理是在选取得与原音响信号的振幅相称的变换范围(虚线)内将原音响信号(实线)变换成数字信号。本发明的录音设备的基本结构包括第一选择装置、第一变换装置以及第一存储装置。重放设备的基本结构包括第二选择装置、每二变换装置以及第二存储装置。

Description

本发明是关于录音和重放的方法以及录音和重放的设备。

作为录制和重放象讲话或乐曲之类的音响信号的一个方法，PCM（脉码调制）法是通常周知的一个方法。

大家都知道，有一种改进的PCM法-ADPCM（自适应差值脉码调制）法。

PCM法有一个问题，即，待存储的信息量大。

另一方面，ADPCM法也有一个问题：由于所存储的是毗邻各音响数据之间的差值数据，要适应波幅突然变化的波形是不可能的。

因此本发明的目的是提供那种待存储的信息量小即可满足需要、又能适应甚至那种波幅突然变化的波形的录音和重放方法以及录音和重放设备。

下面参看附图说明本发明的一些实施例。附图中：

图1和2是本发明基本结构实例的方框图。

图3是本发明原理的说明图。

图4和5是本发明第一实施例的方框图。

图6是具体示出了第一实施例的一部分的方框图。

图7和8是本发明第二实施例的方框图。

图9和10是本发明第三实施例的方框图。

图11和12是具体示出了第三实施例的一部分的方框图。

图13和14是本发明第四实施例的方框图。

图15和16是本发明第五实施例的方框图。

图17和18是本发明第六实施例的方框图。

图19是图18中数据存储电路的数据结构的说明图。

图20是第六实施例的原理的说明图。

如图3所示，本发明的原理是在选取得与原音响信号的振幅相称的变换范围（图中用虚线表示）内将原音响信号（用实线表示的波形）变换成数字音响信号。换句话说，当原音响信号的振幅大时，原音响信号是在宽度大的变换范围内进行变换，当原音响信号的振幅小时，原音响信号是在宽度小的变换范围内进行变换，如图3所示。举例说，如果数字音响信号系由一系列数量不变的二进制位组成，则无论原音响信号在变换范围内的振幅如何，都可以同样的音响质量进行录放。

现在参看图1和2说明本发明录音设备和重放设备的基本结构的实例。

尽管图1所示的录音设备和图2所示的重放设备可以是彼此互不相关的，但除非另有说明，下面进行的说明基于假设由图1所示的录音设备所录制的音响系由图2所示的重放设备进行重放的。

图1是录音设备基本结构实例的方框图。符号IP表示输出原音响信号“a”用的一个输入装置。在本实施例中，输入装置IP包括一传声器、一放大器等，它输入象讲话之类的音响，并将其变换成原音响信号。原音响信号原先是个模拟信号，但可以把它变换成数字信号。

符号SL1表示第一选择装置，用以选择与从输入装置IP输出的原音响信号“a”的振幅相称的变换范围。各变换范围的宽度最好选择得使其按几何级数变化。这可用下式表示：

A＝AO·Bⁿ（1）

其中，A为各变换范围的宽度;

AO为最大变换范围的宽度;

B为小于1的正数;

n为整数。

举例说，若假定上式中B＝1/2，则相对于最大变换范围宽度AO的各相应变换范围的宽度为1/2×AO，1/4×AO，……。

符号TR1表示第一变换装置，用以在由第一选择装置SL1所选择的变换范围内将原音响信号“a”变换成数字音响信号，并输出数字音响信号“b1”。数字音响信号通常由不随变换范围变化的一数量不变的二进制位组成。

符号MR1表示第一存储装置，用以存储从第一变换装置TR1输出的数字音响信号“b1”。第一存储装置MR1通常包括RAM（随机存取存储器）等。

图1所示的录音设备，其工作过程如下。

象讲话和乐曲之类的音响系输入到输入装置IP中。该音响经传声器检测，由放大器加以放大，并作为原音响信号“a”加以输出。

第一变换装置TR1在第一选择装置SL1按预定时间间隔所选择的变换范围内将原音响信号“a”变换成由预定数量的二进制位组成的数字数据，并输出数字音响信号“b1”。也就是说，数字音响信号“b1”是通过连续将原音响信号“a”变换成数字数据来获取的。这个变换的变换范围是由第一选择装置SL1选取的。从第一选择装置SL1输出的变换范围信息d1可以是表示变换范围宽度的信息，也可以是扩大或缩小变换范围用的信息。

本实施例中，当数字音响信号“b1”输入到第一选择装置SL1时，变换范围由第一选择装置SL1选取。但也可以例如通过往第一选择装置SL1输入原音响信号“a”来选取变换范围。换句话说，选取变换范围用的信号可以是对应于有关原音响信号的振幅的信息的任何信号。

与从第一变换装置TR1输出的数字音响信号“b1”有关的各数字数据不断存储在第一存储装置MR1中。

录音操作就是这样进行的。

图2是重放设备基本结构的方框图。

符号MR2表示第二存储装置，供存储数字音响信号之用。第二存储装置MR2通常包括ROM（只读存储器）等。数字音响信号通常由不随变换范围变化的一数量不变二进制位组成。作为存储在第二存储装置MR2中的数字音响信号，最好采用录音装置中所使用的数字音响信号。

符号SL2表示第二选择装置，用以选择与从第二存储装置MR2输出的数字音响信号“b2”的振幅有关的信息相称的变换范围。各变换范围的宽度最好选择得使其与录音设备中的第一选择装置SL1相称。换句话说，各变换范围的宽度最好选择得使其按几何级数变化。

符号TR2表示第二变换装置，用以在由第二选择装置SL2所选择的变换范围内将数字音响信号“b2”变换成模拟音响信号“c”。

符号OP表示输出装置，用以输入模拟音响信号“c”。在本实施例中，输出装置OP包括一放大器、一扬声器等，它输入模拟音响信号“c”，并将其变换成音响输出。

图2所示的重放设备，其工作过程如下。

从第二存储装置MR2输出的有关数字音响信号“b2”的各数字数据连续输入到第二变换装置TR2中，并在由第二选择装置SL2所选择的变换范围内被变换成模拟音响信号“c”。从第二选择装置SL2输出的变换范围信息d2可以是表示变换范围宽度的信息，也可以是扩大或缩小变换范围用的信息。

在本实施例中，当数字音响信号“b2”输入到第二选择装置SL2中时，变换范围由第二选择装置SL2选取。但也可以通过例如将模拟音响信号“c”输入到第二选择装置SL2来选取变换范围。换句话说，选取变换范围用的信号可以是相应于有关原音响信号的振幅的信息的任何信号。

从第二变换装置TR2输出的模拟音响信号“c”输入到输出装置OP，经放大器放大后，从扬声器作为音响输出。

重放操作过程就是这样进行的。

在上述基本结构的实例中，由于录音时原音响信号系在选取得与原音响信号的振幅相称的变换范围内变换成数字音响信号，而重放时数字音响信号系在选取得与数字音响信号的振幅相称的变换范围内变换成模拟音响信号，因而得出了一种用少量的存储的信息即能满足要求且能适应波幅突然变化的波形的录音设备和重放设备。

下面参照实施例说明上述“基本结构实例”中所述的录音设备和重放设备的各部件。

除非另有说明，下列诸实施例的结构与“基本结构实例”中的相同。

实施例1

现在参考图4和5说明以“基本结构实例”中所述的录音设备和重放设备为基础的第一实施例。

尽管图4所示的录音设备和图5所示的重放设备可以是彼此互不相关的，但除非另有说明，下面给出的说明基于假设由图4所示的录音设备所录制的音响系由图5所示的重放设备进行重放的。

图4是录音设备第一实施例的方框图。

输入装置IP、第一存储装置MR1和第一变换装置TR1，与“基本结构实例”中所述的一样。

第一选择装置SL1包括第一振幅级（level）检测装置SD1和第一交换范围选择装置TS1。

第一振幅级检测装置SD1检测对应于与从输入装置IP输出的原音响信号“a”的振幅的信息的振幅级。在本实施例中，数字音响信号 “b1”系输入到第一振幅级检测装置SD1中，如图4所示。但输入到第一振幅级检测装置SD1的信号可以是对应于有关原音响信号的振幅的信息的任何信号。

第一变换范围选择装置TS1接收由第一振幅级检测装置SD1所检测的振幅级信息并选择最佳变换范围。

图4所示的录音设备，其工作过程如下。

原音响信号“a”输入到第一变换装置TR1，然后在第一变换范围选择装置TS1所选取的变换范围内被变换成与数字音响信号有关的数字数据。

有关数字音响信号“b1”的各数字数据系存储在第一存储装置MR1中，且连续被输入到第一振幅级检测装置SD1中，在第一振幅级检测装置SD1中检测各数字数据的振幅级。

接着往第一变换范围选择装置TS1中输入对有关数字音响信号“b1”的各数字数据所检测出的各振幅级信息，然后根据有关各振幅级的连续信息（例如供128个信息组用）选择最佳变换范围。

录音操作就是这样进行的。

图5是重放设备第一实施例的方框图。

输出装置OP、第二存储装置MR2和第二变换装置TR2与“基本结构实例”中所述的一样。

第二选择装置SL2包括第二振幅级选择装置SD2和第二变换范围选择装置TS2。

第二振幅级检测装置SD2检测对应于有关从第二存储装置MR2输出的数字音响信号“b2”的振幅的信息的振幅级。在本实施例中，数字音响信号“b2”系输入到第二振幅级检测装置SD2中，如图5所示。但输入到第二振幅级检测装置SD2的信号可以是对应于有关数字音响信号振幅的信息的任何信号。

第二变换范围选择装置TS2接收第二振幅级检测装置检测出的振幅级信息，并选取最佳变换范围。

图5所示的重放设备，其操作过程如下。

有关从第二存储装置MR2输出的数字音响信号“b2”的各数字数据系输入到第二变换装置TR2，同时也连续输入到第二振幅级检测装置SD2，在第二振幅级测检测装置SD2中检测各数字数据的振幅级。然后往第二变换范围选择装置TS2中输入对有关数字音响信号“b2”的各数字数据所检测出的各振幅级信息，再根据有关各振幅级的连续信息（例如供128个信息组用）选取最佳变换范围。

第二变换装置TR2在第二变换范围选择装置TS2所选择的变换范围内将数字音响信号“b2”变换成模拟音响信号“c”。

重放操作就是这样进行的。

现在说明第一变换范围选择装置TS1、第二变换范围选择装置TS2、第一振幅级检测装置SD1和第二振幅级选择装置SD2的一些实例以及这些装置的操作过程。

第一变换范围选择装置TS1和第二变换范围选择装置TS2可以具有相同的结构，第一振幅级选择装置SD1和第二振幅级选择装置SD2也可以具有相同的结构。这些结构如图6所示。

数字音响信号的各数字数据b1和b2系连续从图4和5所示的第一变换装置TR1和第二变换装置TR2输入到比较器11中。

比较器11判断包含在数字音响信号b1或b2中的振幅级值是否大于当时所选取的变换范围内的最大值（111……1）和与前述变换范围的1/2一般大的变换范围内的最大值（011……1）。若该值大于前一个值，则往端子P1输出“1”，若该值大于后一个值，则往端子“P2”输出“1”。

每次往比较器11的端子P1或P2上输出“1”时，根据端子P1或P2彼此分开加以输出的输出“1”逐一地加到计数器12的各计数值上。每次往比较器11输入一项数据时，就往（具有以128为基数的数系的）计数器13的计数值加“1”。

当计数器13的计数值为“128”时，计数器12就输出第一计数值和第二计数值，第一计数值提供大于在当时所选取的变换范围内的最大值（111……1）的输出数，第二计数值提供大于与前一个变换范围的1/2一样大的变换范围内的最大值（011……1）的输出数。比较器14将各相应的计数值与第一参考值（假设为“3”）和第二参考值（假设为“3”）分别加以比较。当计数器12的第一计数值不小于第一参考值“3”时，变换范围指定寄存器16的变换范围就扩大一级。另一方面，当计数器12的第二计数值不大于第二参考值“3”时，变换范围指定寄存器16的变换范围就缩小一级。结果，变换范围寄存器16就输出最佳变换范围信息d1和d2。

计数器12的数据是在比较器14结束比较操作之后由计数器13的输出通过延迟电路15清零的。

本实施例中的录音设备和重放设备能借助于第一变换范围选择装置TS1和第二变换范围选择装置TS2自动选取变换范围。由于变换范围的自动选择是可能的，因而没有必要在第一存储装置MR1和第二存储装置MR2中存储变换范围信息，因而可以减小存储容量。

实施例2

现在参看图7和8说明以“基本结构实例”中所述的录音设备和重放设备为基础的第二实施例。

尽管图7所示的录音设备和图8所示的重放设备可以是彼此互不相关的，但除非另有说明，下面给出的说明基于假设由图7所示的录音设备所录制的音响系由图8所示的重放设备进行重放的。

图7是录音设备第二实施例的方框图。

输入装置IP、第一存储装置MR1和第一变换装置TR1与“基本结构实例”中所述的一样。

第一选择装置SL1包括第三振幅级检测装置SD3、第三变换范围选择装置TS3和控制数据插入装置CDI。

第三振幅级选择装置SD3和第三变换范围选择装置TS3与第一实施例中所述的第一振幅级检测装置SD1和第一变换范围选择装置TS1类似。

控制数据插入装置CDI将有关由第三变换范围选择装置TS3所选择的变换范围的信息插入到有关从第一变换装置TR1输出的数字音响信号“b1”的各数字数据中。

图7所示的录音设备，其操作过程如下。

原音响信号“a”输入到第一变换装置TR1中，然后再在第三变换范围选择装置TS3所选取的变换范围内变换成有关数字音响信号“b1”的数字数据。

有关数字音响信号“b1”的各数字数据系输入到控制数据插入装置CDI中，同时也连续输入到第三振幅级检测装置SD3中，在第三振幅检测装置SD3中检测各数字数据的振幅级。

第三变换范围选择装置TS3履行着与图6中说明的第一实施例类似的操作，选择变换范围。

控制数据插入装置CDI履行下列（1）到（3）其中之一的操作。

（1）为有关数字音响信号“b1”的各数字数据插入变换范围信息。

（2）为有关数字音响信号“b1”的每个预定数量的数字数据项插入变换范围信息。举例说，为有关数字音响信号“b1”的数字数据的每一个128个信息组穿插1信息组组成的变换范围信息。

（3）在每次改变变换范围时插入变换范围信息。

有待插入操作（1）至（3）的数据可以是变换范围本身，也可以是扩大或缩小变换范围用的信息。

从控制数据插入装置CDI输出的变换范围信息与数字音响信号一齐输出，然后存储在第一存储装置MR1中。

录音操作就是这样进行的。

图8是重放设备第二实施例的方框图。

第二选择装置SL2包括控制数据提取装置CDO和第四变换范围选择装置TS4。

控制数据提取装置CDO从第二存储装置MR2提取与数字音响信号一齐输出的变换范围信息。

第四变换范围选择装置TS4根据由控制数据提取装置CDO所提取的变换范围信息来选择变换范围。

图8所示的重放设备，其操作过程如下。

第二存储装置MR2将变换范围信息连同数字音响信号一齐输出。控制数据提取装置CDO所提取的变换范围信息系供到第四变换范围选择装置TS4上。数字音响信号系供到第二变换装置TR2，并在第四变换范围选择装置TS4所选取的变换范围内变换成模拟音响信号“c”。

存储在图7所示的第一存储装置MR1中的数据系存储在第二存储装置MR2中。因此由图7所示的控制数据插入装置CDI所插入的数据就由控制数据提取装置CDO提取。

若变换范围信息是由控制数据提取装置CDO提取，由第四变换范围选择装置TS4选取变换范围。

重放操作就是这样进行的。

本实施例中的录音设备和重放设备可借助于控制数据插入装置CDI和控制数据提取装置CDO将变换范围信息与数字音响信息分开存储。因此特别是可以简化重放设备的结构。

实施例3

现在参看图9和10说明以“基本结构实例”中所述的录音设备和重放设备为基础第三实施例。

尽管图9所示录音设备和图10所示的重放设备可以是彼此互不相关的，但除非另有说明，下面给出的说明基于假设由图9所示的录音设备所录制的音响系由图10所示的重量放设备进行重放的。

图9是录音设备第三实施例的方框图。

输入装置IP、第一存储装置MR1和第一选择装置SL1与“基本结构实例”中所述的一样。

第一变换装置TR1包括第一模/数变换装置AD1和信号压缩装置SCM。

第一模/数变换装置AD1将从输入装置IP输入的模拟原音响信号“a”变换成数字信号。

信号压缩装置SCM将从第一模/数变换装置AD1获取的模/数变换信号“f1”在第一选择装置SL1所选取的变换范围内变换成二进制位数小于模/数变换信号“f1”的二进制位数的压缩信号，从而得出数字音响信号“b1”。

图9所示的录音设备，其操作过程如下。

模拟原音响信号“a”由第一模/数变换装置AD1变换成数字信号，以获取模/数变换信号“f1”。模/数变换信号“f1”的二进制位数是可以适当加以选择的，但现在假设模/数变换信号“f1”由11个二进制位（其中一个二进制位是个符号二进制位）组成。

信号压缩装置SCM在第一选择装置SL1所选取的变换范围内将模/数变换信号“f1”变换成二进制位数（这里假设为五个二进制位，其中一个二进制位是符号位）小于模/数变换信号“f1”的二进制位数的压缩信号。结果，数字音响信号“b1”从信号压缩装置SCM输出。

数字音响信号“b1”系存储在第一存储装置MR1中，同时也输入到第一选择装置SL1中，由第一选择装置SL1输出变换范围信息。

录音操作就是这样进行的。

现在参看图11说明信号压缩装置SCM的实例及该装置的操作过程。

在图11所示的实例中，相对于图3所示的最大变换范围宽度AO的相应变换范围宽度为1/2×AO，1/4×AO，……。

先说明它的原理。

举例说，当变换范围从AO变到1/2×AO时，前一个变换范围的二进制值“011”在后一个变换范围中是以二进制值“1110”表示的。这等效于移位了1个二进制位的数据。也就是说，当变换范围减少到1/2时，二进制码表示的数据就移位1个二进制位。同样，当变换范围减少到1/4时，二进制码表示的数据就移位2个二进制位。图11（B）表示变换范围从最大变换范围变到1/8最大变换范围的情况，数据则移位3个二进制位。

现在参照上述原理说明图11所示的实例。

图11（A）示出了图9所示实施例中的信号压缩装置SCM。

变换范围信息“d1”从图9所示的第一选择装置SL1供到移位控制电路31上。变换范围信息“d1”可以是表示变换范围宽度的信息，也可以是扩大或缩小变换范围用的信息。移位数据根据变换范围信息“d1”从移位控制电路31输出。

移位电路32在从移位控制电路31输出移位数据的基础上通过将11个二进制位（1位是符号位，其它是绝对值位）的模/数变换信号“f1”的绝对值二进制位进行移位的方法输出4个二进制位的绝对值信号。

模/数变换信号“f1”也输入到符号检测电路33中，然后提取符号二进制位。

当数据溢出变换范围时，最大值设定电路34将绝对值信号设定到最大值。

压缩数据形成装置35根据从移位电路32、符号检测电路33和最大值设定电路34获得的数据形成由一符号位（1位）和绝对值位（4位）组成的压缩信号（如图11（C）所示），并输出数字音响信号“b1”。

图10是重放设备第三实施例的方框图。

输出装置OP、第二存储装置MR2和第二选择装置SL2与“基本结构实例”中所述的一样。

第二变换装置TR2包括第一数/模变换装置DA1和信号扩展装置SEP。

信号扩展装置SEP在第二选择装置SL2所选取的变换范围内将数字音响信号“b2”变换成二进制位数大于数字音响信号“b2”的二进制位数的扩展信号“f2”。

第一数/模变换装置DA1将从信号扩展装置SEP输出的扩展信号“f2”由数字信号变换成模拟信号。

图10所示的重放设备，其操作过程如下。

数字音响信号“b2”（这里假设它具有5个二进制位，其中一个二进制位为符号位）输入到第二选择装置SL2中，还输入到信号扩展装置SEP中。

信号扩展装置SEP在选择装置SL2所选取的变换范围内将数字音响信号“b”变换成11个二进制位（其中1位为符号位）的扩展信号“f2”。

第一数/模变换装置DA1将扩展信号“f2”由数字信号变换成模拟信号，并输出模拟音响信号“c”。

重放操作就是这样进行的。

下面参照图12说明信号扩展装置SEP的实例以及该装置的操作过程。

在图12所示的实例中，相对于最大变换范围宽度Amx的相应变换范围宽度为1/2×Amx，1/4×Amx……。

信号扩展装置SEP的工作原理与业已参照图11说明过的信号压缩装置SCM的工作原理相反。

图12（A）示出了图10所示实施例中的信号扩展装置SEP。

往数据分离装置45中输入由一个符号二进制位（1个二进制位）和绝对值二进制位（4个二进制位）组成的数字音响信号“b2”。输入到数据分离装置45中的数字音响信号“b2”被分离成符号二进制位和绝对值二进制位（绝对值信号）。

变换范围信息“d2”由图10所示的第二选择装置SL2供到移位控制电路41。变换范围信息“d2”可以是表示变换范围宽度的信息，也可以是扩大或缩小变换范围用的信息。移位数据根据变换范围信息“d2”从移位控制电路41输出。

移位电路42根据从移位控制电路41输出的移位数据通过将4个二进制位的绝对值信号移位方法输出10个二进制位的数/模变换信号，如图12（B）所示。经移位的绝对值信号的4个二进制位以外的其它二进制位变为0。

数据混合装置44将10个二进制位的数/模变换信号和从符号检测装置43输出的1个二进制位符号信号混合成象图12（c）所示的11个二进制位的信号，并将其供到图10所示的第一数/模变换装置DA1。

本实施例中的录音设备和重放设备能借助于信号压缩装置SCM和信号扩展装置SEP缩减待存储的信息量。特别是在相对于最大变换范围宽度Amx的相应各变换范围宽度设定为1/2×Amx，1/4×Amx……的设备中，信号压缩装置SCM和信号扩展装置SEP的设置带来了方便，从而简化了设备的整个结构。

实施例4

现在参照图13和14说明以“其中结构实例”中所述的录音设备和重放设备为基础的第四实施例。

尽管图13所示的录音设备和图14所示的重放设备可以是彼此互不相关的，但除非另有说明，下面进行的说明基于假设由图13所示的录音设备所录制的音响系由图14所示的重放设备进行重放的。

图13是录音设备第四实施例的方框图。

第一变换装置TR1包括第二模/数变换装置AD2和模/数变换范围改变装置ADTL。

第二模/数变换装置AD2将模拟原音响信号“a”变换成数字信号，并输出数字音响信号“b1”。在本实施例中，假设数字音响信号“b1”由5个二进制位组成（其中一个二进制位是符号位）。

模/数变换范围改变装置ADTL改变第二模/数变换装置AD2的最大输入范围，使其与第一选择装置SL1所选取的变换范围相称。

在图13所示的录音设备的操作过程中，改变第二模/数变换装置AD2的最大输入范围，使其与原音响信号“a”的振幅相称。举例说，当原音响信号“a”的振幅大时，扩大最大输入范围的宽度，当原音响信号“a”的振幅小时，缩小最大输入范围。

根据对应于原音响信号“a”的振幅的数字音响信号“b1”，由第一选择装置SL1选取变换范围。

模/数变换范围改变装置ADTL改变第二模/数变换装置AD2的最大输入范围，使其与变换范围相称。第二模/数变换装置的最大输入范围可通过例如改变模/数变换的参考电压的方法加以改变。

第二模/数变换装置AD2在所选取的最大输入范围内将原音响信号“a”从模拟信号变换成数字信号，以获取数字音响信号“b1”。

录音操作就是这样进行的。

图14是重放设备第四实施例的方框图。

第二变换装置TR2包括第二数/模变换装置DA2和数/模变换范围改变装置DATL。

第二数/模变换装置DA2将数字音响信号“b2”从数字信号变换成模拟信号，并输出模拟音响信号“c”。在本实施例中，假设数字音响信号“b2”由5个二进制位（其中1位为符号位）组成。

数/模变换范围改变装置DATL改变第二数/模变换装置DA2的最大输出范围，使其与第二选择装置SL2所选取的变换范围相称。

在操作图14所示的重放设备时，改变第二数/模变换装置DA2的最大输出范围，使其与从数字音响信号“b2”所判断的音响信号的振幅相称。举例说，当从数字音响信号“b2”所判断的音响信号的振幅大时，扩大最大输出范围的宽度，当其振幅小时，缩小最大输出范围。下面将更具体地进行说明。

变换范围是由第二选择装置SL2根据数字音响信号“b2”的振幅信息（音响信号的振幅）选择的。

数/模变换范围改变装置DATL改变第二数/模变换装置的最大输出范围使其与变换范围相称。第二数/模变换装置DA2的最大输出范围可以通过例如改变数/模变换电压的方法加以改变。

第二数/模变换装置DA2在所选取的最大输出范围内将数字音响信号“b2”变换成模拟信号，并输出模拟信号“c”。

在本实施例的录音设备和重放设备中，第二模/数变换装置DA2的最大输入范围和第二数/模变换装置DA2的最大输出范围分别由第二模/数变换范围改变装置ADTL和第二数/模变换范围改变装置DATL设定到与音响信号振幅相称的最佳范围，从而使得即使待存储的信息量少也能录入及重放出优质的音响。

实施例5

现在参看图15和16说明以“基本结构实例”中所述的录音设备和重放设备为基础的第五实施例。

尽管图15所示的录音设备和图16所示的重放设备可以是彼此互不相关的，但除非另有说明，下面进行的说明基于假设由图15所示的录音设备录制的音响系由图15所示的重放设备进行重放的。

图15是录音设备第五实施例的方框图。

第一变换装置TR1包括第三模/数变换装置AD3、可变输入装置CHI和第一增益改变装置GT1。

可变输入装置CHI产生放大信号，该放大信号是通过放大模拟原音响信号“a”得出的，可变输入装置CHI包括放大器等。可变输入装置CHI或可以衰减原音响信号“a”，或可以放大及衰减原音响信号“a”。

第三模/数变换装置AD3将可变输入装置CHI得出的放大信号从模拟信号变换成数字信号，并输出数字音响信号“b1”。在本实施例中，假设数字音响信号“b1”由5个二进制位（其中1位中符号位）组成。

第一增益改变装置GT1改变可变输入装置CHI的增益使其与第一选择装置SL1所选取的变换范围相称。

在操作图15所示的录音设备时，改变可变输入装置CHI的增益（放大）使其与原音响信号“a”的振幅相称。举例说，当原音响信号“a”的振幅大时，减小增益，当原音响信号“a”的振幅小时，增大增益。下面将更具体地进行说明。

变换范围是由第一选择装置SL1根据对应于原音响信号“a”的振幅的数字音响信号“b1”进行选取的。

第一增益改变装置GT1改变可变输入装置CHI的增益，使其与变换范围相称。

可变输入装置CHI按所选取的增益将原音响信号“a”放大。

第三模/数变换装置AD3将可变输入装置CHI所得出的放大信号从模拟信号变换成数字信号并输出由5个二进制位（其中1位为符号位）组成的数字音响信号“b”。

录音操作就是这样进行的。

图16是重放设备第五实施例的方框图。

第二变换装置TR2包括第三数/模变换装置DA3、可变输出装置CHO和第二增益改变装置GT2。

第三数/模变换装置DA3将数字音响信号“b2”从数字信号变换成模拟信号并输出数/模变换信号。在本实施例中，假设数字音响信号“b1”由5个二进制位（其中1位为符号位）组成。

可变输出装置CHO放大由第三数/模变换装置DA3得出的数/模变换信号，该可变输出装置CHO包括放大器等。可变输出装置CHO或可以衰减数/模变换信号或可以放大及衰减数/模变换信号。

第二增益改变装置GT2改变可变输出装置CHO的增益，使其与第二选择装置SL2所选取的变换范围相称。

在图16所示的重放设备的操作过程中，改变可变输出装置CHO的增益（放大）使其与从数字音响信号“b2”所判断的音响信号的振幅相称。举例说，当从数字音响信号“b2”所判断的音响信号的振幅大时，增大增益，当其振幅小时，减小增益。下面将更具体地说明这个问题。

第三数/模变换装置DA3将5个二进制位（其中1位为符号位）的数字音响信号“b2”从数字信号变换成模拟信号，并输出数/模变换信号。

另一方面，第二选择装置SL2根据数字音响信号“b2”的放大信息（音响信号的振幅）选取变换范围。

第二增益改变装置GT2改变可变输出装置CHO的增益，使其与所选取的变换范围相称。

可变输出装置CHO按所选取的增益将数/模变换信号放大。

重放操作就是这样进行的。

在本实施例的录音设备和重放设备中，由于可变输入装置CHI的增益和可变输出装置CHO的增益分别由第一增益改变装置GT1和第二增益改变装置GT2设定在与音响信号的振幅相称的最大范围，因而即使待存储的信息量小也能录入及重放出优质的音响。

实施例6

下面参照图17和18说明“实施例3”中所述的录音设备和重放设备的实例，在此作为第六实施例。本实施例涉及图9所示的信号压缩装置SCM和图10所示的信号扩展装置SEP。

在说明它们的具体结构之前，先说明它们的原理。

在选取各变换范围的宽度使其按几何级数变化时，该宽度系以下式表示：

A＝AO·Bⁿ（1）

其中，A为各变换范围的宽度;

AO为最大变换范围的宽度;

B为小于1的正数;

n为整数。

式（1）的常数可表示如下：

B＝（1/2）^1/K（2）

n＝4i+j （3）

其中，K为大于1的整数;

i为0，1，2，……;

j为0，1，2，……K-1。

因此，式（1）可表示如下：

A＝AO·｛（1/2）^1/K｝^（4i+j）（4）

若假设式（4）中的K＝4，则下式成立：

A＝AO·｛（1/2）^1/4｝^（4i+j）

＝AO·｛（1/2）ⁱ｝｛（1/2）^j/4｝（5）

其中，i为0，1，2，……

j为0，1，2，3。

式（5）所表示的关系如图20所示。举例说，当j＝0时若观察“A”值，则可以发现，每次“i”的值增加1时，“A”的值减小到1/2。j＝1，2和3时也一样。也就是说，变换范围的宽度（“A”的值）第四个范围减小到1/2。如上所述，当变换范围变为/2时，二进制数据移位1个二进制位。

现在参照上述原理说明图17和18所示的实例。

图17示出了图9所示的信号压缩装置SCM。本实施例所示的线路最后将从图9所示的第一模/数变换装置AD1输出的11个二进制位（其中1位为符号位）数据“f1”压缩成5个二进制位（其中1位为符号位）数据“b1”，并将该数据供到图9的第一存储装置MR1中。

交换范围信息“d1”从图9的第一选择装置SL1输入到范围指定电路51中。变换范围信息“d1”可以是表示变换范围宽度的信息，也可以是扩大或缩小变换范围用的信息。范围指定电路51将2个二进制位的变换范围指定信息和3个二进制位的变换范围指定信息分别供到以后将要谈到的数据存储电路56和移位电路52上。

往计算电路57中输入时针信号“g”，于是计数值就接着增加。计数电路57是个十六进制计数器，4个二进制位的计数值则在每次往计数值加1时加到后面即将谈到的数据存储电路56上。

数据存储电路56包括一个ROM（只读存储器），地址的头2个二进制位由范围指定电路51指定，最后4个二进制位则由计数电路57指定。数据存储电路56中的数据结构如图19所示。各数据系划分成4个对应于变换范围的信息组。在地址“63”、“62”……，“48”中，分别存储着二进制数据“1111000000”、“1110000000”、……、“0000000000”。也就是说，地址的最后4个二进制位与二进制数据的头4个二进制位相同。在地址“47”至“32”中，分别存储通过将存储在地址“63”至“48”中的数据“960”至“0”与“（1/2）^1/4”相乘所得出的数据。在地址“31”至“16”中，分别存储通过将存储在地址“63”至“48”中的数据“960”至“0”与“（1/2）^2/4”相乘所得出的数据。在地址“15”至“0”中，分别存储通过将存储在地址“63”至“48”中的数据“960”至“0”与“（1/2）^3/4”相乘所得出的数据。

10个二进制位的数据从数据存储电路56输入到移位电路52中。10个二进制位数据是存储在由范围指定电路51和计数电路57所指定的地址中的数据。输入到移位电路52的10个二进制位数据根据由范围指定电路51提供的3个二进制位的范围指定信息按预定数目的二进制位进行移位。

符号检测电路53从由图9和第一模/数变换装置AD1输出的11个二进制位（其中1位为符号位）的模/数变换数据“f1”提取符号位。

吻合检测电路58将每次根据时钟信号“g”往计数电路57的计数值加1时从移位电路52输出的移位数据（10个二进制位与模/数变换数据“f1”的绝对值（10个二进制位）进行比较，并在两数据一致时提供一个输出。原则上，绝对值数据可取2¹⁰个不同的值，但从移位电路52输出的移位数据的值是受限制的，使其与图19所示的二进制数据相称。因此，事实上，当绝对值数据相对于各移位数据来说是一个固定的范围时，两个数据可以视为吻合数据。举例说，当往吻合电路58中输入某些绝对值数据Dx时，若输入不大于绝对值数据Dx且最接近绝对值数据Dx的移位数据时，则两个数据可视为吻合数据。当两数据吻合时，门电路59断开，计数电路57当时的计数值就输入以后即将谈到的数据形成电路55中。因此两数据已吻合时的计数值构成4个二进制位的经压缩的绝对值数据。更具体地说，当两个数据已吻合时，数据存储电路56的指定地址的最后4个二进制位原封不动地构成经压缩的4个二进制位绝对值数据。

数据形成电路55根据各数据形成5个二进制位（4位为绝对值数据和1位符号数据）的压缩数据“b1”，并将压缩数据提供给第一存储装置MR1。

图18示出了图10中的信号扩展装置SEP。

本实施例所示的电路将从图10的第二存储装置MR2最后输出的5个二进制位（其中1位为符号位）扩展到11个二进制位（其中1位为符号位）的数据“f2”，并将该数据供到图10的第一数/模变换装置DA1。存储在图10所示的第二存储装置MR2中的数据与存储在图9所示的第一存储电路MR1的数据相同。

数据分离电路65将由图10所示的第二存储装置MR2提供的5个二进制位的压缩数据“b2”分离成4个二进制位的绝对值数据和1个二进制位的符号数据。

变换范围信息“d2”由图10所示的第二选择装置SL2供到范围指定电路61。变换范围信息“d2”可以是表示变换范围宽度的信息，也可以是扩大或缩小变换范围用的信息。

范围指定电路61将2个二进制位的变换范围指定信息和3个二进制位的变换范围指定信息分别供到数据存储电路66和移位电路62。

数据存储电路66包括一个ROM（只读存储器），地址的头2个二进制位则由范围指定电路61指定，最后4个二进制位由数据分离电路65指定。数据存储电路66中的数据结构与图17中的数据存储电路56中的一样。数据结构示于图19。

10个二进制位的数据从数据存储电路66输入到移位电路62。输入到移位电路62的10个二进制位数据根据从范围指定电路61提供的3个二进制位的范围指定信息按预定数目的二进制位进行移位。

数据混合电路64将从移位电路输出的10个二进制位的绝对值数据和由数据分离电路输出的1个二进制位的符号数据形成扩展数据“f2”，并将该扩展数据供到图10中的第一数/模变换装置DA1中。

基本结构的实例和实施例，前面已经介绍过。基本结构实例和实施例中的一些元件可以共用于录音设备和重放设备中。因此适当应用公用的元件即不难设计出可兼作录音设备和重放设备的录音和重放设备。

不用说，必要时是可以将实施例中所述的原理、设备等混合运用。

根据本发明，在进行录音时，原音响信号系在选择得使其与原音响信号的振幅相称的变换范围内变换成数字音响信号，在进行重放时，数字音响信号系在根据数字音响信号的振幅所选择的变换范围内变换成模拟音响信号。因此减少了待存储的信息量，而且有可能制造能适应甚至波形的振幅突然变化的波形的录音设备和重放设备。

在配备有变换范围选择装置的录音设备和重放设备中，可以自动选择变换范围。由于可自动选择变换范围，因而不需要在存储装置中存储变换范围信息，因此可以减小存储容量。

录音设备和重放设备配备有控制数据插入装置和控制数据提取装置时，可将变换范围信息与数字音响信号分开存储。因此可以简化特别是录音设备的结构。

录音设备和重放设备配备有信号压缩装置和信号扩展装置时，可减少待存储的信息量。特别是在变换范围的宽度设定在最大变换宽度的1/2，1/4，……的设备中，信号压缩装置和信号扩展装置都不难设计，因而简化了设备的整个结构。

在配备有模/数变换范围改变装置和数/模变换范围改变装置的录音设备和重放设备中，由于模/数变换装置的最大输入范围和数/模变换装置的最大输出范围系设定在与音响信号的振幅相称的最佳范围，因而即使待存储的信息量少也能录入和重放出优质的音响。

在配备有增益改变装置的录音设备和重放设备中，由于可变输入装置和可变输出装置的增益都设定在与音响信号的振幅相称的最佳值，因而即使待存储的信息量少也能录放出优质的音响。

Claims

1、一种录音方法，包括将原音响信号变换为选择变换范围内的一个数字音响信号，选择所说变换范围使之与所说原音响作号的振幅信息相一致；存储和记录所说数字音响信号；

其特征在于，选择所说每一变换范围的宽度使它以几何级数变化；并选择所说变换范围的宽度，使它每次在所说变换范围被减少至步骤的固定值时都被减少为1/2。

2、一种录音装置，包括：第一选择装置用以选择对应于一原音响信号的振幅信息的变换范围;第一变换装置，用以将所说原音响信号变换为由所说第一选择装置所选择的变换范围内的一数字音响信号;和第一存储装置，用以存储由所说第一变换装置所变换了的所说数字音响信号;

其特征在于，所说第一选择装置选择所说每一变换范围的宽度，使它以几何级数变化;并选择所说每一变换范围的宽度，使它每次在所说变换范围减少到步骤的固定值时都被减少为1/2。

3、一种重放方法，包括以下步骤：读取已记录的数字音响信号;将所说数字音响信号变换为一选择变换范围内的一个模拟音响信号;选择与所说数字音响信号的振幅信息相对应的所说变换范围;以及重放所说模拟信号;

其特征在于，选择所说每一变换范围的宽度，使它以几何级数变化;并选择所说变换范围的宽度，使它每次在所说变换范围减少到步骤的固定值时被减少为1/2。

4、一种重放设备，它包括：一个存储装置，用于存储数字音响信号;一个选择装置，用于选取相应于所述数字音响信号的振幅信息的变换范围;和一个变换装置，用于将所述数字音响信号变换成在由所述选择装置选取的变换范围内的一个模拟音响信号，

其特征在于，选择所说每一变换范围的宽度，使它以几何级数变化;选择所说变换范围的宽度，使它每次在所说变换范围被减少到步骤的固定值时都被减少为1/2。