CN1101450A - 音频信号记录格式和再生方法及采用该格式和方法的装置 - Google Patents

Abstract

一个音频信号记录格式包括用于记录含有由乐 器数字接口记录格式所记录的、具有一确定位的伴奏 信号和具有一确定位的数字化的语音信号的音频信 号的第一区域，以及用于记录关于语音频信号的索引 信息的第二区域。在该重放方法及其装置中，利用关 于语音频信号的索引信息，以益于音频信号记录和恢 复的便利。

Description

本发明涉及音频信号记录格式和再生方法，以及采用该格式和方法的装置，其中有一存储器芯片被用作记录介质。

在一个音频信号处理装置中，例如在用于记录/再生一个光盘（例如CD盘）的激光唱机或用于记录/再生磁带（例如数字音频磁带或盒式磁带）的盒式放音机中，采用了一个存储器装置来再生，该音频信号，而不是用于磁带或磁盘的再生装置（例如机芯和拾音装置），这些通常被认为是传统的记录介质。

然而到目前为止，半导体存储器的有限的容量和其高造价已经对该种存储器中进行脉冲编码调制数据的音频信号的记录构成了障碍。因此，为了在该存储器中记录该音频信号，这些数据应进行压缩以降低已编码音频信号的数量，或者将构成音频信号的伴奏信号和语音信号以不同的声道分别地记录。

就是说，伴奏信号的数据量可利用一乐器数字接口（MIDI）格式而被显著地降低。仅对语音信号进行数字数字化比用于CD盘的取样的数据需要量少。因此，大量的音频信号可利用一有限的存储器容量而进行记录和/或再生。

另一方面，在美国第5，121，667号专利中公开了一种多声道乐器/计算机系统，其中有一大容量的存储器与多个随机存取存储器相连，而且分别的随机存取存储器连接一个振荡器组，在某一时刻，从多个声音信号源产生出一个音乐的声音。在上述专利中，MIDI是连接到乐器或系统，以产生和/或记录该音乐声音。

另一方面，第5，056，145号美国专利公开了在语言学习和音乐学习方面展现出较高袖珍性、可靠性及实用性的一个改进的数字声记录装置。在该专利中，提供有一个机箱和一个可被接入该机箱的IC卡。已数学化的语音数据记录于该IC卡的第一存储器区域，而与该语音数据之起始地址相对应的识别码存储在第二存储区域。包括在该机箱内的一个再生单元将已记录在该存储器内的数字语音信号数据转换成模拟信号，随之被输出用于语言学习。

本发明的目的是提供一种音频信号记录格式，从而将由MIDI格式记录的伴奏信号和数据化的语音信号分别地记录在该存储器中，从而将用于确定这两个信号的一个确定信号附加在这两个已记录信号任意之一上。

本发明的另一目的是提供一种音频信号记录格式，从而将由一声音源集成电路（IC）格式记录的伴奏信号和数字化的语音信号分别地记录在存储器中，从而将用于确定这两个记录信号的一个确定信号附加在这两个已记录信号任意之一上。

本发明的又一目的是提供一种音频信号再生方法，用于将记录在存储器中的伴奏信号和语音信号相混合，并再生该混合信号;或用于将伴奏信号与外部的音频信号而不是语音信号相混合，并再生该混合信号。

本发明进一步的目的是提供最适于实现本音频信号再生方法的一个音频信号再生装置。

本发明的又一目的是提供从存储器再生伴奏和语音信号的乐器装置，在该存储器中，分别地记录有伴奏和语音信号以及用于确定这两个信号的确定信号;该目的还在于实现该装置的方法。

为实现上述的这些目的，本发明蜇供了一种音频信号记录格式，包括有用于记录含有由乐器数字接口的格式所记录的、具有一确定位的伴奏信号以及具有一确定位的数字化的语音信号的音频信号的第一区域;以及用于记录关于所记录的音频信号的索引信号的第二区域。

为实现另一目的，本发明提供了在如下情况下用于再生音频信号的方法，这种情况是指，该音频信号记录/再生装置采用一个音频信号记录格式，该格式包括用于记录含有由乐器数字接口格式记录的、具有一确定位的伴奏信号，以及具有一确定位的数字化的语音信号的第一区域;以及用于记录关于所记录的音频信号索引信息的第二区域。该方法包括：

一个伴奏信号再生步骤，用来根据确定位从存储器读出并再生音频信号的伴奏信号;

一个语音信号再生步骤，用来根据确定位从存储器读出并再生音频信号的语音信号;以及

一个混合步骤，用于将伴奏信号再生步骤的输出信号和语音信号再生步骤的输出信号相混合，并由此输出该混合信号。

为实现另一目的，本发明提供了一个音频信号再生装置，它包括：

一个存储器，包括有用于记录含有由乐器数字接口格式记录的、具有一确定位的伴奏信号和具有一确定位的数字化的语音信号的音频信号的第一存储区;以及用于记录关于新记录的音频信号的索引信息的第二存储区;

伴奏信号再生装置，用于根据确定们从记录于该存储器的音频信号读出并再生伴奏信号;

语言信号再生装置，用于根据确定位从记录在存储器的音频信号读出并在再生语音信号;

系统控制装置，用于通过识别确定位控制从存储器读出的数据有选择地输送到伴奏信号再生装置或语音信号再生装置，并用于通过识别输入功能键来控制该系统的总体操作;以及

混合装置，用于将伴奏信号再生装置的输出信号和语音信号再生装置的输出信号相混合，并由此输出该混合信号。

通过结合附图而对本发明的最佳实施例的详细描述，本发明的这些目的及优点将变得显见，其中：

图1是根据本发明实施例的一个音频信号再生装置的方框图;

图2是用作图1的音频信号再生装置记录介质的集成电路的构成图;

图3A示出了用于更好地理解本发明的一个乐谱的式样，图3B示出了记录介质的数据构形，其中记录有图3A所示的乐谱;

图4A至4F示出了出现在图1所示音频信号再生装置各部分的波形;

图5A至5D示出了当选择了外部音频信号时出现在图1所示音频信号再生装置各部分的波形图;

图6是说明根据本发明实施例的音频信号再生方法的流程图。

图1是表示根据本发明的一个实施例的音频信号再生装置的方框图。

参考图1，该音频信号再生装置包括有一个由集成电路构成的记录介质10，用以分别地记录以MIDI格式记录的伴奏信号和一个数字化的语音信号，并用于在分别的预定位置记录用以识别该伴奏信号和数字语音信号的确定信号;一个缓冲存储器20，用于从记录介质10接收音频信号并将该接收的信号暂存;一个伴奏信号再生器30，用于利用上述的确定信号的协助，从缓冲存贮器20读出并再生该音频信号的伴奏信号;一个语音信号再生器40，用于利用上述的确定信号的协助，从缓冲存贮器20读出并再生该音频信号的语音信号;一个存储器控制器50，用于产生一个读启动信号和读地址，以使具有确定比特的音频信号从记录介质10中读出，还用于产生一个写启动和写地址，以使具有确定位的音频信号被写入缓冲存储器20;一个系统控制器60，用于控制整个系统，以实现对应于由用户施加的功能键的任何功能;一个显示器709，用于在系统控制器60的控制下显示记录在记录介质10中记录的索引信息;一个选择器90，用于在系统控制器60的控制下，有选择地将从语音信号再生器40或从外部信号源输入的外部音频传输来的语音信号输出，一个混合器80器用于将来自伴奏信号再生器30的伴奏信号与一个外部音频信号与或来自语音信号再生器40的语音信号相混合，并输出该混合的信号。

而且，伴奏信号再生器30包括有一第一锁存器31，用于根据加至启动端口OE的确定信号，对从缓冲存储器20输来的音频信号的伴奏信号进行读出并暂存，还包括数字一模拟（D/A）转换器32，用于将从第一锁存器31输出的数字伴奏信号转换成模拟形式。

语音信号再生器40包括有第二锁存器42，用于根据加至启动端口OE的确定信号，对来自缓冲存储器20的音频信号的语言信号进行读出和暂存;第一反相器41，用于反相从缓冲存储器20输出的确定信号的逻辑状态，从而将具有一反相逻辑状态的确定信号加到启动节点OE，一个解码器43，用于解码来自第二锁存器42的语音信号，以便重建原始模拟语音信号。

选择器90包括有一开关91，该开关根据与外部键的应用相一致的系统控制器60所产生的控制信号而接通知断开，以便对从语音再生器40输出到混合器80的语音信号传送或阻断;第二反相器92，用于将从系统控制器60输出的控制信号反相;以及第二开关93，它根据来自第二反相器92的信号输出接通或断开，以便通过或阻塞送到混合器80的外部音频信号。

图2示出了用作图1所示的记录介质10的一个存储器的构成（最好是本实施例的上述集成电路）。该存储器被分成文件分配表（FAT）区和音频数据区。此外，在FAT区中包含有关于被记录在记录介质10中的节目总数、对于每一节目的再生时间以及对于每一节目的起始和结束地址的信息。

而且，举例来说，该音频数据区具有被记录在从起始地址10H到结束地址1FH的第一节目，以及被记录在从起始地址20H到结束地址2FH的第二节目。依照MIDI格式，语音和伴奏信号可被记录在音频数据区中。

图3A和3B示出了依照本发明一个实施例的关于节目的数据构成。图3A是一个乐谱，表示语音信号/A/、/B/、/C/、/D/、/E/、/F/和/G/，以及伴奏信号/do/、/do/、/Sol/、/Sol/、/la/、/la/和/Sol/。

图3B示出了分配到不同地址的语音信号和伴奏信号，以及被数字化的、且记录在记录介质10中的语音信号。此外，比特D0-D7对应于语音信号或伴奏信号，而比特D8对应于将语音信号从伴奏信号区分开的确定信号（比特）。

在本实施例中，确定信号的逻辑状态“1”表示伴奏信号而逻辑状态“0”表示语音信号。伴奏信号是以MIDI格式记录，其中考虑了音乐间隔、声音持续期、强度及音调，而语音信号被脉冲编码调制，从而作为数字数据被记录。

图4A至图4F示出了图1中的音频信号再生装置中各部分分别出现的波形。图4A表示当使用播放键时，出现在系统控制器60处的启始信号，图4B表示从缓冲存储器20输出的确定信号，图4C表示从记录介质10读出的伴奏信号和语音信号的混合信号，图4D表示根据图4B所示的确定信号而从第一锁存器31输出的伴奏信号，图4E表示缓冲存储器20输出的确定信号的反相信号，图4F表示根据图4E所示的确定信号而从第二锁存器42产生出的一个语音信号。

图5A至5D示出了图1音频信号再生装置中各部分分别出现的波形，此时选择了外部音频信号的键被采用时出现在系统控制器60处的控制信号，图5B表示从解码器43输出的语音信号，图5C表示外部音频信号，而图5D表示出现在选择器90处的混合信号，该信号是外部音频信号和从解码器43输出的语音信号的组合（在此的外部音频信号是一模拟信号）。

图6示出了一个依照本发明进行音频信号再生之方法的流程图。步骤110是一个初始化步骤，用于将记录介质10（即集成电路）装入该装置;步骤120至150用于在显示器70上显示记录在已装入的记录介质10上的信息，以使用户选择节目;步骤160至200用于在采用播放键的情况下将处在记录介质地址（对应于所选节目）位置中记录的数据读出，以便将这些数据存储在缓冲存储器20中并将其再生;步骤210和220用于在使用停止键时，停止从缓冲存储器20读出数据，从而完成再生操作;步骤230用于确定该已选节目的再生是否已完结，而步骤240用于选择下一个节目。

以下将参考图1和图3至图6对根据本发明一个实施例再生装置的操作作更详细的描述。

首先，记录介质（集成电路）10被装入（步骤10）。随后，系统控制器60检查记录介质10上记录的FAT信息（步骤120），以将信息显示在显示器70上（步骤130）。当用户参照所显示的FAT信息（即索引信息）选择一节目时（步骤140），对应于所选节目的地址即被指定（步骤150）。

接下来，当系统控制器60检测到播放键被选择时（步骤160），在对应于所选节目地址中的记录在记录介质10上的该地址的计的音频信号被读出（步骤170）。随后，已读出的音频信号被记录到缓冲存储器20中（步骤180）。此时，音频信号从记录介质10的读出以及该音频信号在缓冲存储器20中的记录是由控制器50所控制的。

记录在缓冲存储器20中的音频信号被来自存储器控制器50的读信号再次读出，以使得该读出的音频信号输入到伴奏信号再生器30和语音信号再生器40。就是说，在节目被选定以后，如果系统控制器60检测到该播放键被采用，系统控制器则将起始信号（图4A）加在存储器控制器50，以使从记录介质10读出的音频信号被写入缓冲存储器20。

在写入缓冲存储器20（步骤190）过程中，当对应节目的全部音频信号的记录完成时，该音频信号被读出并从缓冲存储器20再生（步骤200）。随后，如果选择了停止键（步骤210），则中断从缓冲存储器20读出音频信号（步骤220）。如果没有选择停止键，则要确定该节目的播放是否完成（步骤230）。如果一节目的播放完成，要确定是否选择了下一个节目（步骤240），如果是，则要执行反馈操作至用于指是对应节目地址的步骤150。除非选择了下一个节目，来自缓冲存储器的数据恢复则被停止。

由于记录在记录介质10的音频信号包括有对应于由伴音所生声音的伴奏信号和对应于用户声音的语音信号，所以该音频信号被分离成两个信号，分别地输入到伴奏信号再生器30和语音信号再生器40。

就是说，在伴奏信号再生器30中，该伴奏信号是由第一锁存器31根据加在启动端口OE（图4D）的确定信号（D8比特被置于“1”并示于图3B和4B）而对其锁存，使得该伴奏信号由D/A转换器32转换成模拟信号，以再生具有所希望的音乐间隔、声音持续期、强度、及乐器音调的伴奏信号。

在语音再生器40中，该语音信号由第二锁存器42根据加在启动端口OE（图4F）的确定信号D8比特置为“0”并示于3B和4E）而对其锁存，使得解码器43重建该原始的模拟语音信号。

混合器80将来自伴奏信号再生器30的伴奏信号和来自语音信号重放器40的语音信号相混合，以便产生原来的模拟音频信号。

如果用户希望混合一个随意的音频信号，例如他的语音或外部语音信号，其采用伴奏信号而不考虑原始语音信号，则系统控制器60检测外部音频信号输入键的被选择，并由此产生对应的控制信号（图5A）。选择器90根据该控制信号，在预定的持续期内将外部音频信号（图5C）而不是将语音信号（图5B）送到混合器80。

本发明可被用于音乐伴奏装置，例如卡拉OK系统或激光唱机，实现扩展的及有用的应用。

如上所述，根据本发明的音频信号记录式及其再生方法和装置不仅不采用其它的仪器记录/再生语音和伴奏信号，而且也将外部音频信号而不是传统地所加入的语音信号与伴奏信号相混合。

Claims (13)

1、用于在存储器中记录音频信号的音频信号记录格式，所说的格式包括：

一个第一存储区，用于记录包括由乐器数字接口格式所记录的、具有一确定位的伴奏信号和一个具有确定位的数字语音信号的音频信号；

一个第二存储器，用于记录关于所说已记录的音频信号的索引信息。

2、如权利要求1的音频信号记录格式，其中所说有存储器是一个集成电路。

3、利用一种音频信号记录格式在音频信号记录/再生装置中再生该音频信号的一种方法，该音频信号记录格式包括用于记录含有由乐器数字接口记录格式所记录的、具有一个第一确定位的伴奏信号和具有一个第二确定位的数字化的语音信号的音频信号的第一区域;和一个用于记录关于所说的被记录音频信号的索引信息的第二区域;所说的方法包括下列步骤：

在所说的第一和第二确定位之间，根据读出确定位而从所说的存储器读出并再生所说音频信号的伴奏信号;

根据所说的确定位，从所说的存储器读出并再生所说的音频信号的语音信号;

将所说伴奏信号读出及再生步骤中输出的信号与所说语音信号读出及再生步骤中输出的信号相混合。

4、如权利要求3的再生音频信号的方法，进一步包括有接收外部音频信号并有选择地输出所说有外部音频信号或所说的再生的语言信号的步骤。

5、利用一种音频信号记录格式与音频信号记录/再生装置中再生该音频信号的一种方法，该音频信号记录格式包括用于记录含有由乐器数字接口记录格式所记录的、具有第一确定位的一个伴奏信号和一具有第二确定位的数字化的语音信号的音频信号的第一区域;和用于记录关于所说被记录的音频信号索引信息的第二区域;所说的方法包括下列步骤：

将所说的记录介质装入该音频信号记录/再生装置;

从所说已装入的记录介质上所记录的节目中首次选择一个所期望的节目;

如果一个再生键被采用，则读出并再生对应于所说首次选择步骤中所希望选择的节目的音频信号;

确定所说的读出和再生步骤完成时，第二次选择另一个所期望的节目，随之返回所说的读出和再生步骤;并且，

如果在所说的再生步骤中中断键被采用，则中断该再生操作。

6、如权利要求5的和音频信号的方法，其中所说首次选择步骤还进一步包括以下步骤：

读出记录在所说存储器中的索引信息;

显示所说的索引信息;

在索引信息上所显示的节目中第三次选择一个所期望的节目;和

读出节目选择信息。

7、一个音频信号再生装置包括：

一个存储器，包括用于记录包括由乐器数字接口格式记录的、具有第一确定位的伴奏信号和具有第二确定位的数字化的语音信号的音频信号的第一存储区域;和一个用于记录关于所说已记录的音频信号的索引信息的第二存储区;

伴奏信号再生信号，用于根据在所说第一和第二确定中的读出确定位，从记录在所说存储器上的音频信号读出并再生该伴奏信号;

语音信号再生装置，用于根据所说的确定位从记录在所说存储器上的音频信号读出并再生该语音信号;

系统控制装置，用于控制从所说存储器输出的数据，从而通过识别所说的确定位有选择地将数据传输到所说的伴奏信号再生装置或语音信号再生装置;并用于通过识别功能键的输入来控制系统的总体操作;和

混合装置，用将所说的伴奏信号再生装置的输出信号和所说的语音信号再生装置的输出信号相混合。

8、如权利要求7的音频信号再生装置，进一步包括显示装置，用于在所说系统控制装置的控制下对记录在所说存储器的索引信息进行显示。

9、如权利要求8的音频信号再生装置，进一步包括：

一个缓冲存储器，用于从所说的存储器接收选定节目的伴奏信号和语音信号，并用于在其中存储所说的信号;和

存储器控制装置，在所说的系统控制装置的控制下，用于控制把从存储器的读出的数据存储在所说缓冲存储器中。

10、如权利要求7的音频信号再生装置，进一步包括：

一个外部输入端，用于接收外部音频信号;和

选择装置，在所说的系统控制装置的控制下，用于的选择地从所说语音信号再生装置的输出或者经过所说外部输入端的外部音频信号的输入中发送语音信号到所说有混合装置。

11、如权利要求7的音频信号再生装置，其中所说的伴奏信号再生装置包括;

第一锁存装置，用于接收所说的确定位作为启动信号，并暂存从所说缓冲存储器恢复的音频信号的伴奏信号;和

数一模转换装置，用于将来自所说第一锁存装置的所说伴奏信号转换成模拟信号形成。

12、如权利要求7的音频信号再生装置，其中所说的语音信号再生装置包括：

第二锁存装置，用于接收所说的确定位作为启动信号，从所说缓冲存储器读出的音频信号中读出语音信号，并将所说的语音信号暂存;和

解码装置，用于解码来自所说第二锁存装置的语音信号输出，从而重建原始模拟语音信号。

13、如权利要求7的音频信号再生装置，其中所说的存储器是一个集成电路。

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