CN1035917C - 摄像机的传声器 - Google Patents

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Abstract

一种捕音传声器，该传声器将模拟电路用于摄象录象组合机的音频部分的音频信号处理。该传声器将被摄物产生的声音转换成要被放大的电信号；模拟式捕音器输入根据用于捕获被摄物图象的变焦距镜头位置而变化的广角/远摄信号；并且改变和输出从传声器输入的音频电信号；混声器输入模拟捕音器的输出，进行推挽放大，并且输出其结果，从而能够平滑声音的处理，减少所需部件的数量。

Description

摄像机的传声器
本发明涉及摄象机的捕获声音的传声器，该捕音传声器能够提供与图象相符的声音，更具体地说，本发明涉及能够通过将模拟方法用于声频信号处理，提供与自然声音相似的声音质量的捕音传声器。
通常，在用于普通用户的能够同时记录图象和声音的摄象和录象机(摄象录象组合机Camcorder)中，利用光学镜头，这种摄象录象组合机的图象部分具有变焦距功能，以便捕获逼真的图象。然而声音部分却由缺乏逼真的声音质量水平的一般传声器构成。因此，因为就图象来说，从摄象录象组合机到被摄物的视觉距离是变化的，但是声音相对于这一距离却不是三维地变化的，所以视觉上的感受与听觉上的感受就可能不相匹配。为了解决这个问题，需要声音幅度与光学镜头变焦距倍率的变化成正比地变化的功能，也就是说，需要具有一致的图象和声音质量的捕音功能。
图1是方框图，示出了采用惯用数字方法的摄象机的捕音传声器。参见图1，惯用的传声器包括中路(C)传声器10、左(L)传声器11、右(R)传声器12、中路放大器13、左放大器14、右放大器15、中路电子音量控制部分16、左电子音量控制部分17、右电子音量控制部分18、微计算机21、左混合器19和右混合器20。对于逼真的音频输入，从中、左、右传声器10、11和12输入的音频信号首先在中、左、右放大器13、14和15中被放大，然后被输入到电子音量控制部分16、17和18。接着在中、左、右电子音量控制部分16、17和18中，根据从微计算机21输入的控制信号适当地调整放大器13、14和15的输出，并且输出到左、右混合器19和20。左混合器19将中路电子音量控制部分16的输出加到左电子音量控制部分17的输出上，并且放大其结果。右混合器20将中路电子音量控制部分16的输出加到右电子音量控制部分18的输出上，并且放大其结果。与此同时，微计算机21输入一广角/远摄信号，该广角/远摄信号根据摄象部分(图中未示出)中变焦距镜头的位置而变化，并且根据广角/远摄信号输出控制信号，以便表示声源的距离。因此，放大器13、14和15的输出被输入到相应的电子音量控制部分16、17和18，并且根据控制信号进行调整。也就是说，广角/远摄信号探测摄象录象组合机的视频部分(图中未示出的摄象部分)中的变焦距镜头的位置。然后探测出的位置被变换成直流电压，并且从摄象部分(图中未示出)输入给微计算机21，探测出的位置被划分成8个距级，即从A1〔V〕到A8〔V〕。
图2示出了采用根据惯用变焦距镜头的位置划分的8个距级探测广角/远摄信号的实施例。探测的8个距级的电压以及其电子音量的变化可以如下面表1中示出。
                表    1变焦距镜头    电压    电子音量    电子音量位置        〔伏〕    {左、右}      {中}A0            0       0dB(分贝)      1dBA1            0.6     -2dB           3dBA2            1.1     -4dB           5dB·                           ·               ·                             ··                           ·               ·                             ··                           ·               ·                             ·A8            3.2     -2dB           15dB
如图2中所示，这里根据距离将变焦距镜头位置划分成从A1到A8的8个距级，逐渐远离A0，A0也就是从摄象机起的基准点和最近的点。广角/远摄信号电压根据变焦距镜头的位置逐级变化，如0、0.6、1.1……3.2〔伏〕，这就导致左、右电子音量控制部分17和18的不连续变化，如0、-2、-4……-20〔分贝〕，也导致中路电子音量控制部分16的不连续变化，如1、3、5……15〔分贝〕。也就是说，当图2中变焦距镜头的位置从“广角”移向“远摄”时(这意味着屏幕上的距离缩短)，中路音频输入信号被增大；当图2中变焦距镜头的位置从“远摄”移向“广角”时(这意味着屏幕上的距离加长)，中路音频输入信号的电平被降低。例如，当变焦距镜头的位置从“广角”移向“远摄”时，人们的声音听起来就较大，而当变焦距镜头的位置从“远摄”移向“广角”时，人们的声音听起来较小。因为电子音量控制方法的数值被固定成离散的8个距级，所以当声音音调变化时，就会觉得该声音是不连续的。此外，因为需要微计算机去控制电子音量部件的工作，所以制造成本也比较高。
因此，本发明的一个目的是提供一种摄象录象组合机的捕音传声器，通过在电路的音频部分中采用模拟电路对音频信号进行处理，使传声器的声音平滑，并且降低所需部件的成本。
本发明的另一个目的是提供一种具有捕音传声器的摄象录象组合机。
根据本发明的一个方案，提供一种摄象机的捕音传声器，该传声器输入根据变焦镜头的位置变化的广角/远摄信号，并且利用该广角/远摄信号提供逼真的立体声声音，其中捕音传声器包括：
多个传声器，将由被摄物产生的声音转换成电信号，以便进行放大；
多个捕音电路，利用晶体管的动态电阻，根据广角/远摄信号连续地改变传声器的输出；以及
多个混声器，将多个捕音电路的输出加在一起，并且进行放大。
为了实现本发明的另一个目的，提供一种本发明的装置，该装置包括：
摄象部分，其通过光学镜头拍摄被摄物，将其转换成视频信号，并且根据变焦距产生广角/远摄信号；
音频处理部分，其将被摄物的声音输入到多个传声器，并将输入的声音转换成音频信号，然后利用晶体管的动态电阻根据广角/远摄信号相应地并连续地放大该音频信号，并且输出与捕获的图象的距离相协调的音频信号；以及
记录装置/重放装置，将摄象和音频处理部分的输出记录到录象带上，并且重放记录在录象带上的内容。
通过参见附图详细地说明本发明的优选实施例，将能够更明显地看出本发明的上述目的和其他优点。
图1是方框图，示出了根据惯用数字方法的捕音传声器。
图2是示意图，示出了根据惯用变焦距镜头以8个距级探测广角/远摄信号的实施例。
图3是电路图，示出了根据本发明模拟方法的捕音传声器。
图4是详细电路图，示出了图3的左捕音电路。
图5用图示法示出了根据图4的左捕音电路的输入电流的输出特性曲线。
图6是详细电路图，示出了图3的中路捕音电路。
图7用图示法示出了根据图6的中路捕音电路的输入电流的输出特性曲线。
图8用图示法示出了图5的左和右捕音电路以及图7的中路捕音电路的输入/输出特性曲线。
图9是示意图，示出了本发明另一个实施例的摄录象组合机的结构。
下面将参见附图更详细地说明本发明。
图3是电路图，示意地示出了本发明的捕音传声器。参见图3，本发明的装置包括传声器30、模拟式捕音器40和混声器50。传声器30由中路传声器34、左传声器32、右传声器36和传声器处理器38构成。模拟式捕音器40由左捕音电路42、中路捕音电路44和右捕音电路46构成。混声器50由左混声电路52和右混声电路54构成。因此，传声器包括左传声器32、右传声器36和中路传声器34，该传声器能够输入声音，并且能够将其转换成声音的电信号(音频信号)。而且通过传声器处理器38放大从传声器32、34和36输入的音频信号，然后将其输出到模拟式捕音器40。模拟式捕音器40的捕音电路42、44和46通过端子100输入由摄象部分(图中未示出)产生的广角/远摄信号。广角/远摄信号是根据摄象部分的变焦距镜头位置连续变化的直流电压。也就是说，当变焦距镜头的位置从“广角”移向“远摄”时，因为在屏幕上被摄物变近，所以广角/远摄信号的直流电压被增大；而当变焦距镜头的位置从“远摄”移向“广角”时，因为在屏幕上被摄物变远，所以广角/远摄信号的直流电压被减小。广角/远摄信号的直流电压被输入到捕音电路42、44、46的晶体管TRL、TRR和TRC的对应基极。捕音器40根据广角/远摄信号电压改变从相应传声器输入的音频信号幅度，并且依据外部环境的图象而产生逼真质量的声音。也就是说，当摄象部分的变焦距镜头位置从“广角”移向“远摄”时，因为在屏幕上被摄物变近，所以中路音频输出信号被增大。与之相反，当摄象部分的变焦距镜头位置从“远摄”移向“广角”时，因为在屏幕上被摄物变远，所以中路音频输出信号被减小。例如，当变焦距镜头的位置从“广角”移向“远摄”时，前面的人的声音听起来就较大，而当变焦距镜头的位置从“远摄”移向“广角”时，前面的人的声音听起来就较小。左混声电路52将中路捕音电路44的输出与左捕音电路42的输出加在一起，并且将其放大和输出。右混声电路54将中路捕音电路44的输出与右捕音电路46的输出加在一起，并且将其放大和输出。
图4是详细电路图，示出了图3的左捕音电路。因为左捕音电路与右捕音电路的结构和工作都相似，所以仅以左捕音电路为例作说明。参见图4，左捕音电路由晶体管TRL、连接到晶体管TRL基极的电阻器R2和连接到晶体管TRL集电极的电阻器R1构成。参见图4，rCE是晶体管集电极与发射极之间的动态电阻。广角/远摄信号从摄象部分输入到第一输入端，然后通过电阻器R2输入到晶体管TRL的基极。广角/远摄信号是根据变焦距镜头的位置变化而连续变化的直流电压信号。当该直流电压输入到晶体管TRL的基极时，基极输入电流iB也根据输入直流电压而变化。同时，音频信号从传声器处理器(图3的38)输入到第二输入端，第二输入端通过电阻器R1连接到晶体管TRL的集电极。因此，当输入到晶体管TRL基极的电流iB增大时，因为rCE的值，即TRL本身的动态电阻值减小，所以晶体管TRL的输出与输入电流iB的增大成反比地减小。这里，输出电压(VOL)可以按如下表达式计算：
Figure C9410137700111
式中rCE是晶体管本身的动态电阻。如表示式(1)中所示，当动态电阻rCE增大时，输出电压信号(VOL)减小。因此，当变焦距镜头从“广角”移向“远摄”时，因为输入电流iB根据广角/远摄信号直流电压值的增大而增大，所以输出电压信号(VOL)减小。
图5用图示法示出了根据图4的左捕音电路的输入电流iB与输出电压信号(VOL)之间的关系，横轴表示输入电流信号iB，竖轴表示输出电压信号(VOL)。参见图5的曲线，当变焦距镜头从“广角”移向“远摄”时，输入电流iB增大，而当输入电流iB增大时，输出电压信号(VOL)减小。
图6是详细电路图，示出了图3的中路捕音电路。参见图6，中路音电路由晶体管TRC、连接到晶体管TRC基极的电阻器R4和连接到晶体管TRC发射极的电阻器R3构成。广角/远摄信号从摄象部分输入到第一输入端，然后通过电阻器R4输入到晶体管TRC的基极。广角/远摄信号是根据变焦距镜头的位置变化而连续变化的直流电压信号。当该直流电压输入到晶体管TRC的基极时，输入到基极的电流iB也变化。同时，中路音频信号被从传声器处理器(图3的38)输入到第二输入端。因此，当输入到晶体管TRC基极的电流iB增大时，因为rCE的值，即晶体管TRC本身的动态电阻值减小，所以晶体管TRC的输出与输入电流iB的增加成正比地增大。这里，输出电压(VOC)可以按如下表达式计算：
Figure C9410137700121
如表达式(2)中所示，当输入电流iB增大时，随着动态电阻rCE减小，输出电压(VOC)也增大。因此，当变焦距镜头从“广角”移向“远摄”时，广角/远摄信号的直流电压增大，从而增大了输入电流iB和输出电压(VOC)。
图7用图示法示出了根据图6的中路捕音电路的输入电流的输出电压(VOC)的关系，其中横轴表示输入电流信号iB，竖轴表示输出电压信号(VOC)。参见图7的曲线，当变焦距镜头从“广角”移向“远摄”时，输入电流iB增大，同时输出电压(VOC)信号与输入电流iB的增大成正比地增大。
图8结合了图5和图7，用图示法示出了左和右捕音电路以及中路捕音电路根据输入电流iB而变化的情况。
参见图8，横轴表示输入电流iB，而竖轴表示输出电压信号。当变焦距镜头从“广角”移向“远摄”时，输入电流iB增大。当输入电流iB增大时，如曲线“a”所示，左和右捕音电路的输出减小；而如曲线“b”所示，中路捕音电路的输出增大。与之相反，当变焦距镜头从“远摄”移向“广角”时，如曲线“a”所示，左和右捕音电路的输出增大，如图线“b”所示，中路捕音电路的输出减小。因此，当变焦距镜头从“广角”移向“远摄”时，这意味着被摄物变近，从左和右传声器输入的声音减小，而从中路传声器输入的声音增大。因此，所到从前面产生的声音越来越强，而听到从侧面产生的声音越来越弱，这就产生了与图象相符合的效果。反之，当变焦距镜头从“远摄”移向“广角”时，这意味着被摄物逐渐变远，听到从左和右传声器输入的声音较大，而听到从中路传声器输入的声音较小。
图9是示意图，示出了本发明摄象录象组合机的结构的另一个实施例，其中具有摄象部分80、音频部分82和记录装置/重放装置84。参见图9，摄象部分80和记录装置/重放装置84与惯用的己有技术装置中对应部分相同，而音频部分82具有如图3中描述的本发明的捕音传声器。也就是说，摄象部分80通过光学镜头拍摄被摄物，将拍摄的被摄物景转换在视频信号，并且根据变焦距产生广角/远摄信号。音频部分82将被摄物的声音输入到若干个传声器中，并且将输入的声音转换成音频信号，然后根据广角/远摄信号对音频信号进行模拟处理，接着输出与所捕获的图象的距离相协调的音频信号。记录装置/重放装置84输入视频和音频信号，将这些信号记录到录象带上，并且重放记录在录象带上的内容。
本发明的装置采用模拟方法的捕音器，能够自然地衔接声音的变化。此外，利用晶体管动态电阻特性的简单电路结构能够减少部件的数量，并且降低成本。

Claims (5)

1.一种摄象机的捕音传声器，该传声器输入根据变焦距镜头的位置而变化的广角/远摄信号，并且利用该广角/远摄信号提供逼真的声音，其特征在于所述捕音传声器包括：
多个传声器，其将被摄物的声音转换成电信号，以便进行放大；
多个模拟捕音电路，利用晶体管的运态电阻，根据所述广角/远摄信号连续地改变所述传声器的输出；以及
多个混声器，将所述多个捕音电路的输出加在一起，并且进行放大。
2.根据权利要求1所述摄象机捕音传声器，其特征在于所述多个传声器包括输入左侧声音的左传声器、输入右侧声音的右传声器、输入中部声音的中路传声器，以及放大和输出所述左、右和中路传声器信号的传声器处理器。
3.根据权利要求1所述摄象机捕音传声器，其特征在于所述多个模拟捕音电路包括与所述广角/远摄信号的变化成正比地连续改变从所述传声器处理器输入的中路音频信号的中路捕音电路；与所述广角/无摄信号的变化成反比地连续改变从所述传声器处理器输入的左音频信号的左捕音电路；以及与所述广角/远摄信号的变化成反比地连续改变从所述传声器处理器输入的右音频信号的右捕音电路。
4.根据权利要求1所述摄象机捕音传声器，其特征在于所述多个混声器包括相加和放大所述中路和左捕音电路的输出的左混声器，以及相加和放大所述中路和右捕音电路的输出的右混声器。
5.一种摄象录象组合机，其特征在于包括：
摄象部分，通过光学镜头拍摄被摄物，将拍摄的被摄物景转换成视频信号，并且根据变焦距产生广角/无摄信号；
音频处理部分，将所述被摄物的声音输入到多个传声器中，将输入的声音转换成音频信号，然后利用晶体管的动态电阻根据广角/远摄信号相应地并连续地放大所述音频信号，并且输出与所述捕获的图象的距离相符的音频信号；以及
记录装置/重放装置，将所述摄象和音频处理部分的输出记录到录象带上，并且重放记录在录象带上的内容。
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