CN85103921A - Pcm(脉冲编码调制)式记录重放装置 - Google Patents

Pcm(脉冲编码调制)式记录重放装置 Download PDF

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Abstract

PCM(脉冲编码调制)式的记录重放装置对模拟信号采样，把它量化成数字信号，并在信号处理电路中对该信号加上控制字、同步信号等，然后记录在记录介质上，这些动作是采用：确定采样频率的方法、使用由该确定方法所确定的采样频率来控制向记录介质上记录的记录速度的方法、用上述确定方法确定的采样频率使用标号的产生方法、把用该标号的产生方法所产生的采样频率标号加到上述的数字信号上的方法等来完成。所以它可以用各种采样频率进行记录和重放。

Description

本发明是关于把声音等模拟信号进行数字化而记录在磁带等记录介质上的PCM（脉冲编码调制）式记录重放装置。
通常，在用这种记录重放装置记录数字化的声音信号时，首先要对模拟的声音信号用任选的采样频率FS采样。
这个采样频率FS是以重放频带宽度为参考而确定的。理论上，这个采样频率FS必须为重放频带宽度的2倍以上。
采样频率愈高，则重放频带可愈宽，音质则愈令人满意。与此相反，因为需要记录的信息量的增加而带来了记录的困难。
现在，脉冲编码调制式的记录重放装置所使用的对应声音频率的采样频率有：32KHZ、44.1KHZ、48KHZ、50KHZ和50.4KHZ。但是，记录重放装置的采样频率FS应选多少为好，这需要根据所使用的记录重放装置本身的记录能力或者根据和其它装置的采样频率的关系来确定。
因此，如果对具有某个采样频率FS的记录装置输入一个以不同的采样频率记录过的数字信号，并要进行记录时，则需要对这个信号进行一次数/模转换以变换其采样频率;或者，用频率变换器来变换采样频率FS。
如果把用高频采样频率FS记录的信号输入给一个具有低频采样频率的记录装置而进行记录时，则音质被降低。反之，如果把用低频采样频率记录的信号输入给一个具有高频采样频率的记录装置而进行记录时，则将对记录装置的记录容量造成浪费。因之，最理想的记录重放装置是，无论对任何采样频率的信号都能以原采样频率不变地进行记录和重放。
过去，虽已研制出多种脉冲编码调制式的记录重放装置，但都是具有固定采样频率方式的。用作记录重放模拟信号，固然无任何不便之处;但用作记录与其它数字信号相结合的信号时，则出现了很多不便。
本发明是
Figure 85103921_IMG1
于上述过去存在的技术上的缺点而完成的。其目的是提供一种借助变换运带速度而能用各种采样频率对PCM（脉冲编码调制）信号进行记录和重放的装置。
本发明的其它目的和进一步的应用范围可以由以下的详细说明中得到理解，然而应该注意到，由于在本发明的核心构思上和技术范围内的各种变化和改进对于本专业人员都将是清楚的，所以在陈述本发明的较佳实施方案时，借用图示说明的方法对具体的范例加以详细地说明。
为了达到上述目的，本发明的一个实施范例，PCM（脉冲编码调制）式的记录重放装置对模拟信号采样和把它量化成数字信号，並在信号处理电路中对该信号附加控制字、同步信号等，然后记录在记录介质上，这些动作是采用：确定采样频率的方法、使用由该确定方法所确定的采样频率来控制向记录介质上记录的记录速度的方法、用上述确定方法确定的采样频率使用标号的产生方法、把由该标号的产生方法所产生的采样频率标号加到上述的数字信号上的方法等来完成。
对本发明可由下述详细说明得到进一步的理解，而所加的附图只为便于说明，因之，这些附图並不限制本发明。在这里：
第1图表示本发明的记录重放装置实例的电路方框图。第2图及第3图表示在采样频率为48KHZ及32KHZ，记录数字信号时的1帧结构。第4图表示用48KHZ记录的数字信号在重放时的结构。
附图1是与本发明有关的记录重放装置的电路方框图，1A是尚未进行脉冲编码调制化的模拟声音信号（以下称模拟信号）的输入接点，1D是已经脉冲编码调制化的数字声音信号（以下称数字信号）的输入接点，10是重放系统的输出接点。
2是对上述模拟信号用时钟信号产生器8所产生的频率（采样频率，以下称FS，在本例中为48KHZ和32KHZ）进行采样的采样电路，3是对由这个采样电路2输出的采样所得的信号进行16位的量化，即变换为数字量的A/D（模拟/数字）变换器。4是把A/D变换器3输出数字信号变为並行排列，並把纠错码和其它必要的代码进行追加的信号处理电路，这些都是众所周知的电路。
还有，输入给这个信号处理电路的，除了由上述的A/D变换器来的数字信号外，还有由上述的输入接点来的数字信号（由无线广播和呼叫设备、唱机等来的信号）。
此外，上述的A/D变换器3和信号处理电路4必须同时按照由上述时钟信号发生器输出的时钟信号分别动作。
5是把从FS标号发生器来的FS标号（在“1”，“0”的逻辑值中以48KHZ为“0”，32KHZ为“1”来分别标示FS）加到上述信号处理电路4输出的数字数据上的FS标号附加电路（由多路转换器构成）。
在本发明中，由上述FS标号迭加电路5把FS加上去的地方有：上述每帧内的控制字A的最后位部分、当FS为48KHZ时，如第2图所示为“0”;而当FS为32KHZ时，如第3图中控制字A的最后位部分所表示的那样，加“1”
于是，照这样累加过FS标号的数字信号，经过磁头激励电路6之后由记录磁头记录在磁带T上。
10是为驱动图中没有画出的电机的电机驱动电路，由控制电路11输出的速度控制信号以对应FS的速度来确定磁带运行速度所必需的电机速度。
如果进一步说明上述的磁带速度和FS的关系，如上述第2图和第3图所示，左右的音频数据L1、R1…到R4，左右各有4个字，磁带T所需要的时间则可主要从这些音频数据来考虑，当FS为48KHZ（以下称FS1）时，每帧所需的记录时间t1为，
t1＝V1×1/FS1
由此，磁带T运行速度V1和每帧记帧长度L之间有如下的关系
L=U1t1= (4U1)/(FS1)
此外，FS为32KHZ（以下FS2）时，设磁带T的运行速度为V2，则每帧的记录长度L′，同样有，
L′= (4U2)/(FS2)
从而，如果选取V2/V1＝FS2/FS1＝2/3，则L′＝L，如图3所示，即使FS为32KHZ，磁带上记录的数字信号的结构和图2中的FS为48KHZ时的情况完全相同。
上述的控制电路11具有下述的功能：把按照所用的FS得到的上述对磁带运行速度V1，V2进行速度控制的信号供给电机驱动电路10;另外，把按照所用的FS标号，输出给标号发生器9，更进一步，把按照所用的FS频率的时钟信号供给时钟发生器8。
12是手动开关，它是由一个活动接点12a和可以由它选接的三个固定接点12b至12d所组成，固定接点12b至12c分别接到能产生48KHZ和32KHZ的石英振子13，14上。此外，固定接点12d接到前述的接点1D上，以便能输入从其它信号源来的FS。
于凡这个开关的活动接点12a可以用从所接的固定接点上得来的频率，使上述的控制电路实现上述的三个功能。
此外，7p是重放磁头，15是前置放大器，16是把由前置放大器15送来的数字信号复原并进行纠错等的解码电路，17是把从这个解码电路得来的重放信号中的重放时钟信号供给D/A变换器18的重放器。于是这个D/A变换器18把从上述的解码电路16得来的数字重放信号按照从时钟重放器17得来的时钟信号（相当于FS）变换成模拟信号而供给输出接点10。
19是用以检出从上述的解码电路16得到的重放信号中的控制字A和A′的最后位，来判别FS标号，並把相应的信号输出给控制电路11的FS标号判别电路。上述控制电路根据从这个电路得来的标号FS来决定磁带运行速度V1，V2的速度控制信号。
再有，图中的20，21和22是记录重放状态转换用的连动转换开关。
此外，23，24是在记录时对输入信号进行数字和模拟转换的D/A转换开关。
本发明是按上述结构构成的，在上述各部分中，输入接点1D，1A及2至14各部份组成记录系统;重放磁头7p及15至19各部分组成重放系统。
记录状态：
在这种状态时，开关20，21接通，开关22断开。
于是，在这种状态下，也就是从输入点1A输入模拟信号的状态下，D/A转换开关23和24分别断开和接通，同时用手动开关12选定采样频率FS。
这时，必须把FS定为48KHZ，把手动开关12的活动接点12a与固定接点12b接通，这样，石英振子13的振荡频率通过手动开关12供给控制电路11，该控制电路11用输入的振荡频率来判别是否确定为48KHZ，並让时钟发生器8输出48KHZ的FS，和输出一个表示符号发生器产生48KHZ的标号“0”，並且，给电机驱动电路10输出一个使磁带运行速度必须为V1的控制信号。
上面是确定FS为48KHZ的记录状态，从而，在这种状态下，由输入接点1A输入模拟信号，于是，这个模拟信号通过D/A转换开关24，状态开关21送入采样电路2，而以48KHZ的FS按时采样。
于是，被上述的采样电路采样过的模拟信号在后面的A/D变换器3中，依次被量化变为16位的数字信号（音频数据）之后，供给信号处理电路4。
在这个信号处理电路4中，对由上述A/D变换器3输入的，由每4个采样为1组的音频数据所组成的音频数据，加上同步信号S、控制字A、纠错字P1，P2等，同时把排列变成並行，顺次形成並输出如第2图所示的结构那样的每帧的数字信号。
于是，由上述信号处理电路4输出的数字信号在后面的FS标号迭加电路5中，对上述的控制字A的最后位部份加上表示FS为48KHZ的FS标号“0”，然后通过磁头激励电路6被导入记录磁头7p，从而被记录在以运行速度V1运行的磁带T上。
以上是在记录模拟声音信号时各部的动作。
以下，在记录状态中，当要把由输入接点1D输入的数字信号记录在磁带上时，要把D/A转换开关23及24分别接通和断开。同时，把手动开关12的活动接点12a接通到固定接点12c上。
于是，由输入接点1D输入的数字信号经过D/A转换开关23、状态开关20供给上述信号处理电路4及手动开关12。到达手动开关的信号进一步输入到控制电路11。
控制电路11从上述的数字信号中检出数据FS，根据检出的结果，例如，设检出的FS为48KHZ则让FS标号发生器9输出FS标号“0”。同时向电机驱动电路10输出一个相当48KHZFS的速度控制信号使磁带T以速度V1运行。
于是，输入到上述的信号处理电路4的数字信号，在这里也和前述的模拟电路一样，要加上同步信号S、控制字A、纠错字P1，P2，再被变换成形成图2的结构的信号，之后，在后面的FS标号附加电路5中给控制字最后的位部份附加上FS标号“0”，最后供给磁头激励电路6。
于是，数字信号通过记录磁头7R被记录在以速度V1运行的磁带T上。
以上，对FS为48KHZ的记录状态进行了说明，当FS为32KHZ时，也以同样的动作把数字信号记录在磁带T上。
但是，在FS为32KHZ时，由于信号是模拟的，並且手动开关12的活动接点12a被接通到固定接点12c上，控制电路11借助于接受石英振子14的振荡频率，通过电机驱动电路10使磁带以速度V2（2/3V1）运行，此外，让FS标号发生电路9输出FS标号为“1”，更进一步让时钟发生器8输出32KHZ的FS。结果，由FS标号迭加电路5得到的数字信号使每帧的控制字A′的最后位为“1”，从而形成第3图所示结构的信号，而被记录在磁带T上。
重放状态：
这个状态可以把状态开关20，21断开，同时把状态开关22接通来实现。
即，按如上所述把各个开关断开和接通之后，开始，磁带T按照控制电路11的初期确定的状态通过驱动电路使磁带以速度V1和V2开始运行，在这样运行的基础上，重放磁头7p把磁带上的信息检出，通过状态开关22对前置放大器15输出数字信号。
于是，通过上述前置放大器的数字信号在解码电路16中进行数据复原、纠错等处理工作。
在这个情况下，如图2、图3所示，即使FS不同，磁带上每帧的结构也完全相同。所以，例如以带速V1运行而重放时，无论哪个都能得到如第4图所示每隔1个间隔T1输入1帧的信号。从而，如果使解码电路16与这个格式符合，则可读出信号的内容。从读出的信号中把控制字A（A′）用FS标号判别电路19判别其最低位为“0”或为“1”。如果为“1”则由控制电路11使电机驱动电路控制带速为V2。另外，从解码电路16来的信号被送入D/A变换器18，但是，有一部分被送入时钟重放器17，在这里时钟信号（相当于F）被恢复，并用来控制D/A变换器18。在这种情况下，时钟是由磁带上的信号作成的，因此，只要对FS进行判别，並使磁带运行速度与FS符合，则恢复的模拟信号就能自动地以记录的FS重放出来。
本发明是按如上所述那样构成的，因此，在向磁带记录数字信号时，加上了标示采样频率的标号FS。而且能以与采样频率相对应的运行速度使磁带运行。因此，若用和其它记录重放装置有对应关系的采样频率对声音信号进行采样，也能进行记录。这可看出本发明是个卓越的发明。
从本发明的说明可以明显的看出，本发明可能有多种的变化，但並不能认为这些变化离开了本发明的核心构思和范围，所以，所有这类的改动都被规定为包括在下述的本发明的权利要求的范围内。

Claims (1)

  1. PCM(脉冲编码调制)式的记录重放装置对模拟信号采样，把它量化成数字信号，並在信号处理电路中，对该信号加上控制字、同步信号等，然后记录在记录介质上，这些动作是采用：确定采样频率的方法、使用由该确定方法所确定的采样频率来控制向记录介质上记录的记录速度的方法、用上述确定方法确定的采样频率使用标号的产生方法、把用该标号的产生方法所产生的采样频率标号加到上述的数字信号上的方法等来完成。
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