CN1107952C - 数字信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字信号处理方法，用于对记录在一个记录载体上的数字信号进行回放，其中将数字信号记录在所述的记录载体上是通过这样的过程，即数字信号先由某一预定长度的时间间隔进行划界而变成多个信号块，而后再将每一信号块进行数据处理使数字音频信号至少转化为第一系数数据和第二系数数据，其中第一系数数据规定了数字信号的幅值或数字信号进行信号转换后获得的其中某一组分的幅值，而第二系数数据连同第一系数数据一起来确定数字信号的波形，数字信号处理方法对记录在所述记录载体上的数字信号的第一系数数据进行选择性地更新。

Description

数字信号处理方法

发明领域

本发明涉及一种数字信号处理方法，该装置适用于诸如微碟片录放设备的装置中，本发明可以通过在简单的结构中进行的简单处理过程来实现对数字信号幅值的调整，其中该数字信号记录于一个记录载体中，该数字信号处理方法只对第一系数数据进行改写，该第一系数数据规定了数字信号的幅值或数字信号进行信号转换后获得的其中某一组分的幅值。

背景技术

通常地，在一个微碟片录放设备中，一个音频信号首先通过ATRAC(自适应转换声音编码)技术以预先设定的时间间隔进行数据压缩，然后对压缩数据加上包括纠错码在内的其它信息并将其记录到微碟片上去。

由于上述的原因，在对记录于微碟片上的音频信号进行渐强或渐弱处理时，微碟片录放设备要从微碟片回读编码数据，并将回读获得的数据进行解压来产生音频数据，之后对还原的音频数据由一个增益系数进行放大并进行数据压缩后，再重新记录到微碟片上去。

此外，在采用SCMS(串行复制管理系统)的情况下，对音频信号的直接记录是由一个SCMS来控制的，微碟片录放设备直接将音频压缩信号转换成模拟信号。然后，在模拟信号被转换成数字信号之前对其电平进行修正，或在其被转换成数字信号之后由增益系数对其进行放大。接着，放大过程获得的音频数据被压缩后记录到微碟片上去。

如上所述，通过这种方法来改变记录在微碟片上的音频数据的音量时，这样的系统需要一个用于对从微碟片上获得的回读音频数据进行解压的数据解压电路，以及一个用于压缩音量调整后的音频数据的数据压缩电路，这样的方法相应导致了这样一个问题的出现：设备结构变得复杂。为了解决这一问题，出现了一种容易想到的处理电路：一种数据压缩和数据解压可以同时进行的高速处理电路。但是，在这种情况下又出现了另一个问题：处理电路的处理程序变得复杂了。

在上述的两种情况下，都需要另外一个微碟片用于记录音量改变后的音频数据。此外，即使只是一部分数据的音量需要改变，整首歌曲或整个数据都需要从微碟片上还原出来。

发明内容

因而，为了解决上述问题，本发明的目的在于提出一种数字信号处理方法，该装置可以通过在简单的结构中进行的简单处理过程来实现对数字信号幅值的调整，其中该数字信号记录于一个记录载体中。

为了解决上述问题，本发明提供了一种数字信号处理方法，用于对记录在一个记录载体中的数字信号进行回放，其中：将所述的数字信号通过如下过程记录在所述的记录载体上，即数字信号先由某一预定长度的时间间隔进行划界而变成多个信号块，而后将所述的每一信号块进行数据处理使数字信号至少转化为第一系数数据和第二系数数据，其中第一系数数据规定了数字信号的幅值或数字信号进行信号转换后获得的其中某一组分的幅值，而第二系数数据连同第一系数数据一起来确定数字信号的波形；所述的数字信号处理方法对记录在所述记录载体上的数字信号的所述第一系数数据进行选择性地更新。

优选地在所述方法中，所述的数字信号在记录到所述的记录载体之前，首先对数字信号加上纠错码，这样就有多个所述的信号块被作为纠错处理单元使用；并且所述的数字信号处理方法回放记录在所述记录载体上的所述纠错处理单元中的所述数字信号，然后对从所述的记录载体读取的所述数字信号的第一系数数据进行更新，再将第一系数数据更新后的所述数字信号回录到所述的记录载体上去。

优选地在所述方法中，所述的数字信号为音频信号。

优选地在所述方法中，所述的第一系数数据是以使得所述音频信号的音量随时间的增加而逐渐减小的方式更新的。

优选地在所述方法中，所述的第一系数数据是以使得所述音频信号的音量随时间的增加而逐渐增大的方式更新的。

通过选择性地对规定信号幅值的第一系数数据进行更新，就可以无需对数字信号进行解码而实现对信号电平的改变。从而，数字信号电平的改变可以通过在简单的结构中以简单的处理过程来完成。

附图说明

图1为一个流程图，该流程图用于说明一个音频系统中系统控制器的工作过程，该音频系统采用了本发明的一种实施方式。

图2为一个采用了本发明实施方式的微碟片录放设备的结构框图。

图3A到图3D为一组时序图表，用于说明图2中的微碟片录放设备的压缩/解压单元所执行的操作。

图4用于表示图3中所示的一个声音组的数据结构。

图5为说明在渐弱处理过程中音量系数如何变化的时序图。

具体实施方式

下面，将适当地参考附图对本发明的一个实施例作详细的描述。

图2为一个采用了本发明实施方式的微碟片录放设备1的结构框图，如图所示，该微碟片录放设备1具有一个数字音频接口2，从而一预定格式的数字音频信号DA可以由该接口2从外部设备输入并输往压缩/解压单元3，或者反之，数字音频信号DA以某一预定的格式从压缩/解压单元3输出到外部设备。

另外，一个模拟/数字转换电路4将输入此处的模拟音频信号转换成数字音频信号DA并将其输送到压缩/解压单元3。或者反之，该模拟/数字转换电路4将从压缩/解压单元3获取的数字音频信号DA转换成模拟信号，并作为音频信号输出。

在记录操作中，所述的压缩/解压单元3对数字音频信号DA进行压缩，将压缩后的数字音频信号输送到一个存储控制器5中。另一方面，在播放操作中，压缩/解压单元3对从存储控制器5接收的数字音频压缩信号进行解压，并输出解压过程获得的数字音频信号DA。

详细地说，如图3所示，在录音过程中所述的压缩/解压单元3以11.61毫秒的时间间隔对数字音频信号DA进行划界，从而形成如图3A所示的多个信号块。然后，将信号块以预先设定的频率波段进行分频，之后对每一个频率波段进行MDCT变换(改进的离散余弦变换)，将数字音频信号DA分解成两部分：规定每一频谱段幅值的幅值数据以及被幅值数据正则化的频谱数据。在下文中，这样的幅值数据被称为第一系数数据，而频谱数据则被称为第二系数数据，第二系数数据连同第一系数数据一起来确定数字音频信号的波形。值得注意的是：幅值数据是以对数形式表示的。

压缩/解压单元3用等于预先设定的字长的若干倍的一长度来表示这样获得的频谱数据。此时，压缩/解压单元3用一种适合于改变每一信号块电平的计算方法，对赋予根据上述方法产生的频谱数据和幅值数据的每一个频段比特位进行排列转换。在这样的情况下，通过有效地利用人类听觉的感觉特性，压缩/解压单元3根据数字音频信号DA而改变数据压缩模式，实现高效的数据压缩。

如图4所示，由压缩/解压单元3所产生的声音组数据包括具有固定长度的压缩模式数据，该数据用于表明压缩的模式，还包括用于表示分配给每一频率波段的频谱数据字长的字长数据，此外还包括各个频谱的幅值数据及频谱数据。这些数据段在下文中通称为压缩数据。

如图3A、3B所示，微碟片录放设备1由左右声道所获得的十一个声音组组成一个扇区。如图3C所示，每个扇区包括11个声音组，在每32个连续扇区的前面和后部，都有4个用于数据连接的扇区。由在32个扇区之前的4个连接扇区、32个数据扇区以及紧随其后的4个连接扇区组成如图3C所示的一个数据簇。如图3D所示，所述的微碟片录放设备1将音频信号记录到微碟片上和对微碟片上记录的音频信号进行读出都是以数据簇为单位进行的。

用上述方法产生的声音组数据作为压缩数据由数据压缩/解压单元3输出到存储控制器5中。

另一方面，在一个播放操作中，数据压缩/解压单元3从存储控制器5中读取以声音组为单位的压缩数据，以相反于录音操作的过程对数据进行解压。

在编辑操作过程，数据压缩/解压单元3从存储控制器5中读取以声音组为单位的压缩数据，之后在系统控制器6的控制之下，对附于压缩数据中的幅值数据加上或减去一个固定值。这样，数据压缩/解压单元3就可以对数据音频信号DA中的每个声音组的音量进行调节。幅值数据进行了上述音量改变的压缩数据被重新返送回存储控制器5中。

在一个记录操作中，存储控制器5以声音组为单位将从数据压缩/解压单元3获得的压缩数据临时存储于存储器7中，之后将其从存储器中读出并输出到一个纠错电路8中。在播放操作中，则为相反的过程，存储控制器5将从纠错电路8获得的压缩数据临时存储于存储器7中，之后以声音组为单位将数据从存储器中读出并输出到数据压缩/解压单元3。

在一个编辑操作过程中，存储控制器5从纠错电路8接收压缩数据并将其保存于存储器7中。之后，存储控制器5以声音组为单位将压缩数据再读出，并将其输出到数据压缩/解压单元3。随后，在此由数据压缩/解压单元3对压缩数据中的幅值数据进行改变，幅值数据改变后的压缩数据再被保存于存储器7中，并由此输出到纠错电路8中。存储控制器5在处理一个单位的数据簇时依次反复进行这一系列的处理过程。

在一个记录操作过程中，纠错电路8对由存储控制器5输出的压缩数据加上纠错校验码。纠错电路8通过存储控制器5不断地输入输出数据，来完成对压缩数据的隔码编插处理，并将完成隔码编插处理的数据输出。在一个回放操作中，进行相反的过程，纠错电路8从一个记录载体单元9接受回读的压缩数据，对此进行纠错处理和反隔码编插处理，之后将处理过的结果输出到存储控制器5。在一个编辑操作过程中，纠错电路8在处理一个单位数据簇时依次反复进行这一系列的记录和回放操作处理过程。

除此之外，记录载体单元9包括一个用于驱动微碟片的驱动机构，以及一个用于在微碟片上形成连续标记以记录所需数据以及回放微碟片上数据的记录/播放机构。在记录操作过程中，在采用某一预定的调制方法对数据进行调制之前，记录载体单元9首先对纠错电路8输出的数据加上诸如子代码(sub-codes)等数据。然后，记录载体单元9根据调制过程获得的记录数据在微碟片上依次形成一系列标记。这样，记录载体单元9就将数字音频信号DA记录到微碟片上了。

在一个播放操作中，则为相反的过程，由照射到微碟片上的激光束的反射光线获得了回读信号，然后该回读信号被进行处理来产生回读数据。之后，回读数据被解调并输出到纠错电路8中。这样，记录在微碟片上的数字音频信号就可回放。在一个编辑操作过程中，在系统控制器6的控制下，所希望编辑的数据簇被回放出来，并且由回放得到的压缩数据被输往纠错电路8。从纠错电路8输入的压缩数据则被记录在由系统控制器6所指定的某一区域，来覆盖先前已记录在该区域的数据。

系统控制器6内设置有一个微型计算机，通过确定存储单元11中的某一工作区段来执行一系列的处理过程，从而实现对整个微碟片录放装置1的操作控制。

详细地说，当使用者通过操作某一预定的操作单元选择了一种录音操作模式时，压缩/解压单元3、存储控制器5、纠错电路8以及记录载体单元9的操作都被转换到记录操作模式，以将从数字音频接口2或模拟/数字转换电路4输入的数字音频信号DA录制到微碟片上。在另一方面，当用户通过操作另一个预定的操作单元选择了一种回放模式时，压缩/解压单元3及其它部件的操作被转换到回放模式，从而将从微碟片读取的数字音频信号DA再现出来，并输出回放信号。

当用户通过操作某一预定的操作单元选择了一种编辑操作模式时，将执行如图1所示的处理过程。作为结果，记录在微碟片上的数字音频信号的音量就被改变了。需要注意的是，虽然在图1及图5中，只对音量递减的渐弱处理过程进行了描述，但是对音量递增的渐强处理过程也可以以同样的方式完成。

详细来说，当用户选择了编辑模式时，图1中的处理过程流程图由第一步SP1流向下一步骤SP2，在该步骤系统控制器6输入数个转换条件。这些转换条件用于改变记录在微碟片上的某一段音频信号的音量。这些条件包括一个音量改变模式、开始音量改变的起始点、结束音量改变的终止点以及进行音量改变的时间间隔段。

然后处理过程进入下一步骤SP3，在该步骤系统控制器6根据SP2步骤中输入的条件计算出一个用于改变音量的音量系数。在此实施例中，所述的幅值数据是以对数形式表示的。从而，在如图5所示的渐弱处理过程中，为了对音量进行改变，系统控制器6计算出要从幅值数据中减去的一个音量系数，从而在一个转换时期内音量以用户选择的方式逐渐减小，并将计算出的系数数据保存在存储单元11中。

随后，处理过程流向下一步骤SP4，在该步骤系统控制器6执行一个预览处理过程。在此过程中系统控制器6对所有的操作进行控制，使得记录在微碟片上包括转换周期在内的一定时间长度的一段音频信号进行回放。在此回放转换期间，系统控制器6将存储在存储器1 1中的系数数据输出到压缩/解压单元3，并对该压缩/解压单元3的操作进行控制，用所述的系数数据对附加到每一声音组压缩数据上的幅值数据进行加运算或减运算，并且解压音频信号。

之后，处理过程继续流向下一步骤SP5，在该步骤系统控制器6判断某一预定的操作单元是否被用户操作，以指示用户是否对预览结果满意。如果判断的结果是否定的，处理过程的流向返回SP2步骤，在SP2步骤输入新的条件。

另一方面，如果SP5步骤所作出的判断结果是肯定的，处理过程将流向步骤SP6，在此步骤中，系统控制器6从微碟片回放转换周期内的一簇数据，并将获得的压缩数据保存在存储器7中。然后，处理过程流向步骤SP7，在该步骤中系统控制器6从存储器7中以声音组为单位读出声音组压缩数据，并将数据传输到压缩/解压单元3。随后，处理流程进入步骤SP8，在该步骤中系统控制器6将保存在存储单元11中的系数数据输出到压缩/解压单元3。用该系数数据对传输给压缩/解压单元3的声音组压缩数据中的幅值数据进行更新。或针对本实施例更具体地说，从幅值数据中减去系数数据。

进一步，系统控制器6以用这样的方法更新幅值数据的压缩数据来实现对存储器7中内容的更新。随后处理流程进入步骤SP9，在此步骤系统控制器6作出一个判断，来确定是否对由存储器7读取的所有声音组都进行了幅值数据更新处理。如果判断的结果是否定的，处理流程将重新返回步骤SP7。这样，系统控制器6对从存储器7读出的一簇数据进行处理过程中，连续地依次重复步骤SP7、SP8及SP9的处理过程。当一簇数据的所有幅值数据都被更新了之后，步骤SP9的判断结果将变成肯定的。之后，处理流程进入步骤SP10。

在步骤SP10，系统控制器6将保存在存储器7中的一簇压缩数据传输到微碟片上的原始记录位置，从而覆盖该区域的原有数据。之后，处理流程进入步骤SP11，在该步骤中，系统控制器6对转换周期内所有数据簇的幅值数据是否已进行更新作出判断。如果判断结果是否定的，处理流程返回步骤SP6，由SP6步骤开始对下一簇数据的处理过程。以这样的方式，系统控制器6对转换周期内所有数据簇的幅值数据进行更新的过程中，依次反复执行由步骤SP6到SP7、SP8、SP9、SP10、SP11再回到SP6的处理过程。当转换周期内的所有数据簇的幅值数据都已被更新之后，步骤SP11的判断结果将变成肯定的。在此情况下，处理流程进入步骤SP12，处理过程结束。

在上述的结构中，如图2、图3所示，在一个录音操作过程中，由压缩/解压单元3对从数字音频接口2或模拟/数字转换电路4输入的数字音频信号DA以某一预定长度的时间间隔进行划界，从而将数字音频信号变成多个信号块，对每一信号块的数据处理将数字音频信号转化为幅值数据和第二系数数据，其中幅值数据规定了每一频谱段的幅值，而第二系数数据连同幅值数据一起来确定数字信号的波形。所述的幅值数据也被称为第一系数数据。

数字音频信号DA的第一系数数据和第二系数数据被分成多个声音组，如图4所示，这些声音组具有预定的比特长度。由多个声音组组成一个扇区，多个扇区组成一个数据簇。数字音频信号在微碟片上的记录是以簇为单位的。

在一个回放操作中，则以相反的过程，顺序从微碟片回放的数字音频信号DA的压缩数据片断由压缩/解压单元3转化成原始的格式，并作为回放信号输出到外部设备。

在一个编辑操作中，如图1中的流程图所示，系统控制器6接收多个条件，这些条件用于按使用者所需对音量进行改变，系统控制器6根据此处输入的条件产生用于修正幅值数据的音量系数数据。然后，幅值数据依次由该音量系数数据进行修正，重新产生用于预览处理的数字音频信号。

如果预览处理过程确认了上述的条件，则压缩数据就被从微碟片中以簇为单位回放出来，压缩数据的幅值数据一个声音组接一个声音组地依次被更新，之后再将这些数据录入其原始记录位置。这样，在记录到原始记录位置的数字音频信号中，由频谱数据解调获得的每一频率组分的振幅都以上述的方式被新的幅值数据更新。所以，当由数字音频信号解调来获得回放信号时，只是对其中的幅值数据进行了更新处理，回放信号的音量就被进行了调整。

在上述的结构中，在将一个数字音频信号记录到微碟片上之前，首先将数字音频信号DA以某一预定长度的时间间隔进行划界，从而将数字音频信号变成多个信号块，而后对每一信号块经过数据处理将数字音频信号转化为第一系数数据和第二系数数据，其中第一系数数据规定了每一频谱的幅值，而第二系数数据连同第一系数数据一起来确定数字信号的波形。于是，通过在简单结构中进行的简单处理过程就可以实现对数字音频信号音量的调节，其中单独一个系统中的压缩/解压单元3的操作被转换以实现对数字音频信号压缩数据中的幅值数据的更新。

此外，对音量的调整过程并不需要准备另外一个记录载体。另外，由于将完成音量调节的数字音频信号回录到同一个记录载体上，即使在数字音频信号录音过程是由SCMS(串行复制管理系统)进行控制的情况下，对音量的更新也不需要进行任何的模拟/数字转换或数字/模拟转换。

除此之外，由于音量更新是以簇为单位进行的，可以使用小存储量的存储器7来完成处理过程。

在上述的实施例中，音量更新是以一个数据簇为单位进行的。但是应当注意，本发明的范围并不受该实施例的限制。例如如果存储器7具有足够大的存储容量，则音量更新也可以以多个数据簇为单位进行。

此外，在上述的实施例中，音量的更新是由压缩/解压单元3来执行的。但是应当注意，本发明的范围并不受该实施例的限制。例如音量更新也可以用系统控制器6来完成。

此外，所述的实施例包括甚至在预览过程中也由压缩/解压单元3对幅值数据进行改变的处理过程。但是应当注意，本发明的范围并不受该实施例的限制。例如，在预览过程中由音量系数对解压后的音频数据进行增益调节处理也是可能的。

另外，在上述的实施例中，对音量的调节是在系统控制器6设定的参数条件下实现一个渐弱或类似的过程。但是应当注意，本发明的范围并不受该实施例的限制。本发明可以被应用到相当广泛的各个领域，例如对整首歌曲的音量进行增减调节，而更不用说实现一个渐强处理过程。

此外，在上述的实施例中，本发明是被应用到一个微碟片录放装置中。但是应当注意，本发明的范围并不受该实施例的限制。例如，本发明可以被广泛地应用到将音频信号记录到磁带上的情形。

此外，在上述的实施例中，本发明用于对数字音频信号进行处理，使其幅值数据发生改变，但是应当注意，本发明的范围并不受该实施例的限制。例如，本发明可以被广泛地应用到对视频信号进行处理的情况，其中该视频信号经MPEG(动画专家组)技术标准压缩获得并记录到合适的记录载体中。此外，本发明还可以应用到对离散数字化表中的系数数据进行更新的情况，以实现对离散余弦变换处理结果的数字变换。总之，通过利用某一类型的数字信号，本发明可以广泛地应用到对记录在记录载体上的数字信号进行处理的各种情况，其中该类型数字信号包括规定数字信号幅值或数字信号进行信号转换后获得的其中某一组分的幅值的第一系数数据，以及连同第一系数数据一起来确定数字信号波形的第二系数数据。

如上所述，根据本发明，通过在简单的结构中进行的简单处理过程来实现对记录于一个记录载体中的数字信号幅值的调整，该处理过程只将规定数字信号的幅值或数字信号进行信号转换后获得的其中某一组分的幅值的第一系数数据进行改写。

Claims (5)

1.一种数字信号处理方法，用于对记录在一个记录载体中的数字信号进行回放，其中：将所述的数字信号通过如下过程记录在所述的记录载体上，即数字信号先由某一预定长度的时间间隔进行划界而变成多个信号块，而后将所述的每一信号块进行数据处理使数字信号至少转化为第一系数数据和第二系数数据，其中第一系数数据规定了数字信号的幅值或数字信号进行信号转换后获得的其中某一组分的幅值，而第二系数数据连同第一系数数据一起来确定数字信号的波形；所述的数字信号处理方法对记录在所述记录载体上的数字信号的所述第一系数数据进行选择性地更新。

2.根据权利要求1所述的数字信号处理方法，其中：所述的数字信号在记录到所述的记录载体之前，首先对数字信号加上纠错码，这样就有多个所述的信号块被作为纠错处理单元使用；并且所述的数字信号处理方法回放记录在所述记录载体上的所述纠错处理单元中的所述数字信号，然后对从所述的记录载体读取的所述数字信号的第一系数数据进行更新，再将第一系数数据更新后的所述数字信号回录到所述的记录载体上去。

3.根据权利要求1所述的数字信号处理方法，其中所述的数字信号为音频信号。

4.根据权利要求3所述的数字信号处理方法，其中所述的第一系数数据是以使得所述音频信号的音量随时间的增加而逐渐减小的方式更新的。

5.根据权利要求3所述的数字信号处理方法，其中所述的第一系数数据是以使得所述音频信号的音量随时间的增加而逐渐增大的方式更新的。

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