DE4015910C2

DE4015910C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Tonsignalen

Info

Publication number: DE4015910C2
Application number: DE4015910A
Authority: DE
Inventors: Yuji Gorai; Hiroshi Aoki
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seiko Time Creation Inc
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2010-05-18
Also published as: GB2232024B; FR2648262A1; CA2017210C; ES2024800A6; CA2017210A1; AU5464490A; GB9009886D0; GB2232024A; US5089820A; FR2648262B1; DE4015910A1; CN1023353C; CN1047586A; AU617611B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabever fahren und eine Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabevorrichtung, mit denen ein analoges Originaltonsignal in ein digitales Tonsignal umgesetzt und aufgezeichnet wird, bzw. das aufge zeichnete digitale Tonsignal in ein analoges Tonsignal umge setzt und ausgegeben wird.

Es sind Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben eines Ton signals bekannt, die auf der PCM-Technik (Pulscodemodula tion) beruhen.

Eine Verbesserung des PCM-Systems ist das sogenannte ADPCM- System (Adaptive Differential Pulse Code Modulation).

Ein Problem bei dem PCM-System besteht darin, daß große In formationsmengen gespeichert werden müssen.

Andererseits hat das ADPCM-System den Nachteil, daß wegen der Speicherung von Differentialdaten zwischen benachbarten Ton daten es nicht möglich ist, abrupten Amplitudenänderungen einer Welle zu folgen.

Die DE 26 44 255 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung zur automatischen Meßbereichsumschaltung eines Analog-Digital- Umsetzers und erläutert, daß es bekannt sei, eine derartige Meßbereichsumschaltung auf der analogen Seite vorzunehmen. Die Druckschrift beschreibt eine Möglichkeit, wonach die Meßbereichsumschaltung nicht in den analogen Teil des Analog- Digital-Umsetzers eingreift und dessen maximale Auflösung in allen Meßbereichen voll ausnutzt. Bei der dafür angegebenen Lösung wird die Meßzeit automatisch geändert, das heißt der durch die Analog-Digital-Umsetzung erhaltene Digitalwert wird so lange aufaddiert, bis die höchste Stelle des Digitalwerts von 0 verschieden ist. Diese Lösung ist nur dort sinnvoll, wo das analoge Eingangssignal innerhalb der längstmöglichen Meß zeit im wesentlichen konstant bleibt. Dies bedeutet zugleich, daß dieser Stand der Technik für die Analog-Digital-Umsetzung eines Tonsignals nicht in Frage kommt. Die Druckschrift gibt als Beispiel für die minimale Meßzeit einen Wert von 20 ms. Diese Meßzeit ist jeweils um den Faktor 10 verlängerbar. Es ist klar, daß mit derartigen Meßzeiten eine Analog-Digital- Umsetzung eines tonfrequenten Signals nicht möglich ist.

Die US-PS 3 187 323 offenbart ebenfalls eine automatische Meßbereichsumschaltung für ein digital anzeigendes Meßinstru ment. Diese Druckschrift gibt den in der vorgenannten Druck schrift erörterten Stand der Technik wieder, bei der die Meßbereichsumschaltung durch unterschiedliche Verstärkung auf der analogen Seite erfolgt. Das heißt, die eigentliche Analog- Digital-Umsetzung ist unabhängig von dem jeweiligen Meßbe reich.

Die Druckschrift IBM Technical Disclosure Bulletin Band 14, Nr. 1, Juni 1971, Seite 204, offenbart in etwas allgemeinerer Form eine automatische Bereichsumschaltung eines Analog-Digi tal-Umsetzers, bei dem das analoge Eingangssignal eine Anzahl von Verstärkerstufen durchläuft, von denen das größte Aus gangssignal, das den Umwandlungsbereich des Analog-Digital- Umsetzers nicht überschreitet, ausgewählt wird. Auch bei die sem Stand der Technik also erfolgt die Bereichsumschaltung auf der analogen Seite.

Aus der DE-AS 11 51 550 ist eine Übertragungsanlage bekannt, deren Sender ein analoges Originalsignal empfängt und dieses in ein digitales Signal umwandelt, während der Empfänger das digitale Signal in ein analoges Signal zurückwandelt. Zur Verringerung des Quantisierungsrauschens erfolgt die Umwand lung innerhalb verschiedener Umwandlungsbereiche, die auf Grund der Amplitudeninformation des Originalsignals aus gewählt werden. Die Grenzen der Umwandlungsbereiche sind durch A · 1/2ⁿ definiert, wobei A die Breite des maximalen Umwandlungsbereichs und n eine ganze Zahl sind. Jeder Um wandlungsbereich ist in die gleiche Anzahl von Umwandlungs stufen unterteilt, so daß der Quantisierungsschritt, das heißt die Größe der Einheitsstufe der Quantisierung innerhalb der einzelnen Umwandlungsbereiche verschieden ist. Dadurch erfolgt die Analog-Digital-Umsetzung innerhalb jeder der ein zelnen Umwandlungsbereiche mit der größtmöglichen Auflösung.

Aus der DE-AS 12 76 708 ist ein Pulscodemodulationssystem mit Kompandierung bekannt, bei dem auf der Sendeseite ein eine Kompressionscharakteristik mit Knickkennlinie aufweisender Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen ist, der aus einem Ampli tudenwandler und einem dessen ersten Ausgang nachgeschalteten ersten Codierer für n Stellen so wie einem dessen zweiten Ausgang nachgeschalteten zweiten Codierer mit m Stellen besteht. Der Amplitudenwandler führt einerseits den umzuset zenden Analogwert mit einer durch seine Zuordnung zu einem der linearen Bereiche der Kompressionskennlinie vorgegebenen Verstärkung dem ersten Codierer und andererseits eine den gerade zur Anwendung gelangenden Verstärkungsgrad betreffende Information dem zweiten Codierer zu. Der Amplitudenwandler enthält ein von einem Entscheider gesteuertes umschaltbares Netzwerk und ist so bemessen, daß den unterschiedlich großen, durch die einzelnen linearen Bereiche der Kompressionskennlinie bestimmten möglichen Amplitudenbereichen für einen umzusetzenden Analogwert am Eingang des Amplitudenwandlers stets ein gleicher Schwankungsbereich der Ausgangsgröße an seinem ersten Ausgang zugeordnet ist. Auch bei diesem Stand der Technik erfolgen die Einstellung des Umwandlungsbereiches sowie die Kompression auf der Analogseite des Analog-Digital- Umsetzers.

Die beiden Druckschriften DE 19 00 368 B2 sowie DE 17 62 846 B2 beschreiben Abwandlungen des bereits voranstehend an Hand anderer Druckschriften gewürdigten Standes der Technik, bei dem verschiedene Umwandlungsbereiche durch unterschiedliche Verstärkungsfaktoren auf der Analogseite eines Analog-Digi tal-Umsetzers ausgewählt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren und Vor richtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei denen einerseits nur eine relativ geringe Informationsmenge gespei chert werden muß, die jedoch andererseits ausreichend schnell reagieren, um abrupten Amplitudenänderungen folgen zu können, wobei die Vorrichtungen mit einem einfachen Aufbau auskommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Ansprüchen 1, 2, 3 bzw. 4 gelöst.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Blockdiagramme von Beispielen des grundsätzli chen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine Skizze, die das Grundprinzip veranschaulicht, nach welchem die vorliegende Erfindung arbeitet,

Fig. 4 und 5 Blockdiagramme einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 ein Blockdiagramm, welches im einzelnen einen Teil der ersten Ausführungsform darstellt,

Fig. 7 und 8 Blockdiagramme einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 und 10 Blockdiagramme einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 und 12 Blockdiagramme, die im Detail einen Teil der dritten Ausführungsform darstellen,

Fig. 13 und 14 Blockdiagramme einer vierten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 und 16 Blockdiagramme einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 17 und 18 Blockdiagramme einer sechsten Ausführungs form der Erfindung,

Fig. 19 eine Darstellung der Datenstruktur für den in Fig. 18 dargestellten Datenspeicher, und

Fig. 20 eine Darstellung des Grundprinzips der sechsten Ausführungsform der Erfindung.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, besteht das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung darin, ein Originaltonsignal (das ist die durch die ausgezogene Linie dargestellte Wellen form) innerhalb eines Umwandlungsbereichs (dieser ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt) umzusetzen in ein di gitales Tonsignal, wobei der Umwandlungsbereich nach Maß gabe der Amplitude des Originaltonsignals ausgewählt ist. In anderen Worten: Wenn die Amplitude des Originalton signals groß ist, wird das Originaltonsignal in einem Um wandlungsbereich großer Breite umgesetzt, während dann, wenn das Originaltonsignal eine kleine Amplitude besitzt, die Umsetzung in einem Umwandlungsbereich geringer Breite erfolgt, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Wenn sich z. B. ein digitales Tonsignal ungeachtet der Amplitude des Original tonsignals in jedem Umwandlungsbereich aus einer konstanten Anzahl von Bits zusammensetzt, so sind ein Aufzeichnen und eine Wiedergabe mit der gleichen Tonqualität möglich.

Beispiel für den grundlegenden Aufbau

Anhand der Fig. 1 und 2 sollen zunächst Beispiele des grundlegenden Aufbaus einer Aufzeichnungsvorrichtung und einer Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung erläutert werden.

Obschon die in Fig. 1 dargestellte Aufzeichnungsvorrichtung und die in Fig. 2 dargestellte Wiedergabevorrichtung unab hängig voneinander sind, basiert die folgende Erläuterung auf der Annahme, daß der von der Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 1 aufgezeichnete Ton durch die in Fig. 2 darge stellte Wiedergabevorrichtung reproduziert wird, wenn nichts anderes gesagt ist.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Beispiels des grundlegen den Aufbaus einer Aufzeichnungsvorrichtung. Eine Eingabe einrichtung IP gibt ein Originaltonsignal a aus. Hier be steht die Eingabeeinrichtung IP zum Beispiel aus einem Mi krophon, einem Verstärker oder dergleichen, wodurch einge gebene Toninformation, z. B. Sprache, in das Originalton signal umgesetzt wird. Bei dem Originaltonsignal handelt es sich ursprünglich um ein Analogsignal, es kann jedoch in ein Digitalsignal umgesetzt werden.

Eine erste Auswahleinrichtung SL1 wählt nach Maßgabe der Amplitude des Originaltonsignals a, das von der Eingabeein richtung IP ausgegeben wird, einen Umwandlungsbereich aus. Die Breite jedes Umwandlungsbereichs wird vorzugsweise der art ausgewählt, daß der Bereich in Form einer geometrischen Reihe variiert. Dies wird durch folgende Gleichung repräsentiert:

A = A0 · Bⁿ (1)

wobei

A Breite jedes Umwandlungsbereichs
A0 Breite des maximalen Umwandlungsbereichs
B positive Zahl kleiner als 1
n ganze Zahl

Wenn man zum Beispiel annimmt, daß B = 1/2 in der obigen Gleichung beträgt, so betragen die Breiten der jeweiligen Umwandlungsbereiche 1/2×A0, 1/4×A0, . . ., bezogen auf die Breite A0 des maximalen Umwandlungsbereichs.

Eine erste Umsetzeinrichtung TR1 setzt das Originalton signal a in dem von der ersten Auswahleinrichtung SL1 aus gewählten Umwandlungsbereich in ein digitales Tonsignal um und gibt das digitale Tonsignal b1 aus. Das digitale Ton signal setzt sich normalerweise zusammen aus einer konstan ten, von dem jeweiligen Umwandlungsbereich unabhängigen Anzahl von Bits.

Eine erste Speichereinrichtung MR1 dient zum Speichern des von der ersten Umsetzeinrichtung TR1 ausgegebenen digitalen Tonsignals b1. Die erste Speichereinrichtung MR1 besteht üblicherweise aus einem Schreib-/Lese-Speicher (RAM) oder dergleichen.

Die in Fig. 1 dargestellte Aufzeichnungsvorrichtung arbei tet wie folgt:
In die Eingabeeinrichtung IP wird eine Toninformation ein gegeben, zum Beispiel Sprache oder Musik. Die von einem Mi krophon erfaßte Toninformation wird von einem Verstärker verstärkt und als Originaltonsignal a ausgegeben.

Die erste Umsetzeinrichtung TR1 setzt das Originaltonsignal a um in digitale Daten mit einer vorbestimmten Anzahl von Bits innerhalb des Umwandlungsbereichs, der von der ersten Auswahleinrichtung SL1 in vorbestimmten Intervallen ausge wählt wird, und gibt das digitale Tonsignal b1 aus. Das di gitale Tonsignal b1 wird also durch anschließendes Umsetzen des Originaltonsignals a in digitale Daten erhalten. Der Umwandlungsbereich für diese Umsetzung wird von der ersten Auswahleinrichtung SL1 ausgewählt. Die von der ersten Aus wahleinrichtung SL1 ausgegebene Umwandlungsbereichsinforma tion d1 kann entweder die Information sein, die die Breite des Umwandlungsbereichs angibt, oder die Information, den Umwandlungsbereich zu verbreitern oder schmaler zu machen.

Bei dieser Ausführungsform wird der Umwandlungsbereich von der ersten Auswahleinrichtung SL1 ausgewählt, wenn das di gitale Tonsignal b1 in die erste Auswahleinrichtung SL1 eingegeben wird. Es ist aber auch möglich, den Umwandlungs bereich beispielsweise dadurch auszuwählen, daß man das Originaltonsignal a in die erste Auswahleinrichtung SL1 eingibt, in anderen Worten: Das Signal zum Auswählen des Umwandlungsbereichs kann jedes Signal sein, welches die In formation bezüglich der Amplitude des Originaltonsignals enthält.

Sämtliche digitalen Daten des digitalen Tonsignals b1, die von der ersten Umsetzeinrichtung TR1 ausgegeben werden, werden anschließend in der ersten Speichereinrichtung MR1 gespeichert.

In der oben erläuterten Weise erfolgt die Aufzeichnung.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des grundlegenden Aufbaus der Wiedergabevorrichtung.

Eine zweite Speichereinrichtung MR2 speichert ein digitales Tonsignal. Die zweite Speichereinrichtung MR2 besteht im allgemeinen aus einem Festspeicher (ROM) oder dergleichen. Das digitale Tonsignal besteht normalerweise aus einer kon stanten Anzahl von Bits, die nicht mit dem Umwandlungsbe reich variierten. Als das in der zweiten Speichereinrich tung MR2 gespeicherte digitale Tonsignal wird vorzugsweise dasjenige digitale Tonsignal verwendet, welches in der obigen Aufzeichnungseinrichtung verwendet wird.

Eine zweite Auswahleinrichtung SL2 dient zum Auswählen eines Umwandlungsbereichs in Abhängigkeit der Amplitudenin formation eines digitalen Tonsignals b2, das von der zwei ten Speichereinrichtung MR2 ausgegeben wird. Die Breite je des Umwandlungsbereichs wird vorzugsweise entsprechend der ersten Auswahleinrichtung SL1 in der Aufzeichnungsvorrich tung ausgewählt. In anderen Worten: Die Breite jedes Um wandlungsbereichs wird vorzugsweise so ausgewählt, daß sie in Form einer geometrischen Reihe variiert.

Eine zweite Umsetzeinrichtung TR2 setzt das digitale Ton signal b2 in ein analoges Tonsignal c in dem durch die zweite Auswahleinrichtung SL2 ausgewählten Umwandlungsbe reich um.

Eine Ausgabeeinrichtung OP empfängt das analoge Tonsignal c. Hier besteht die Ausgabeeinrichtung OP aus einem Ver stärker, einem Lautsprecher oder dergleichen, und das ein gegebene analoge Tonsignal c wird in ein Tonausgabesignal umgesetzt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Wiedergabevorrich tung nach Fig. 2 erläutert:
Sämtliche digitalen Daten des digitalen Tonsignals b2, die von der zweiten Speichereinrichtung MR2 ausgegeben werden, werden anschließend in die zweite Umsetzeinrichtung TR2 eingegeben und in das analoge Tonsignal c innerhalb des von der zweiten Auswahleinrichtung SL2 ausgewählten Umwand lungsbereichs umgesetzt. Die von der zweiten Auswahlein richtung SL2 ausgegebene Umwandlungsbereichsinformation d2 kann entweder die Information sein, die die Breite des Um wandlungsbereichs angibt, oder es kann sich um eine Infor mation zum Aufweiten und Verengen des Umwandlungsbereichs handeln.

Bei dieser Ausführungsform wird der Umwandlungsbereich von der zweiten Auswahleinrichtung SL2 ausgewählt, wenn das di gitale Tonsignal b2 in die zweite Auswahleinrichtung SL2 eingegeben wird. Es ist aber auch möglich, den Umwandlungs bereich zum Beispiel dadurch auszuwählen, daß man das ana loge Tonsignal c in die zweite Auswahleinrichtung SL2 ein gibt. In anderen Worten: Das Signal für die Auswahl des Um wandlungsbereichs kann jedes Signal sein, welches die Am plitudeninformation des Originaltonsignals enthält.

Das von der zweiten Umsetzeinrichtung TR2 ausgegebene ana loge Tonsignal c wird in die Ausgabeeinrichtung OP eingege ben, von dem Verstärker verstärkt und als Tonausgabesignal von dem Lautsprecher abgestrahlt.

Die obige Beschreibung zeigt die Durchführung des Wieder gabevorgangs.

Da bei dem oben erläuterten Beispiel des Grundaufbaus das Originaltonsignal in dem entsprechend der Amplitude des Originaltonsignals ausgewählten Umwandlungsbereich zur Zeit der Aufzeichnung in das digitale Tonsignal umgesetzt wird, während zur Zeit der Wiedergabe das digitale Tonsignal in dem entsprechend der Amplitude des digitalen Tonsignals ausgewählten Umwandlungsbereich in das analoge Tonsignal umgesetzt wird, genügt für die Aufzeichnungsvorrichtung und die Wiedergabevorrichtung eine relativ geringe Informa tionsmenge für die Speicherung, und man kann dennoch einer Wellenform folgen, deren Amplitude abrupte Sprünge auf weist.

Anhand der folgenden Beschreibung soll jede Komponente der oben erläuterten Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiederga bevorrichtung gemäß dem "grundsätzlichen Aufbau" beschrie ben werden.

Bei der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen handelt es sich um die gleichen Beispiele wie bei dem obi gen "Beispiel für den grundsätzlichen Aufbau", wenn nichts anderes gesagt ist.

Ausführungsbeispiel 1

Anhand der Fig. 4 und 5 soll im folgenden eine erste Aus führungsform der Erfindung beschrieben werden, die auf der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrichtung ge mäß obigem "Beispiel für den grundlegenden Aufbau" basiert.

Obschon die in Fig. 4 dargestellte Aufzeichnungsvorrichtung und die in Fig. 5 dargestellte Wiedergabevorrichtung un abhängig voneinander sein können, gilt die folgende Erläu terung unter der Annahme, daß der von der in Fig. 4 darge stellten Aufzeichnungsvorrichtung aufgezeichnete Ton von der in Fig. 5 dargestellten Wiedergabevorrichtung reprodu ziert wird, wenn nichts anderes gesagt ist.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Aufzeichnungsvorrichtung.

Die Eingabeeinrichtung IP, die erste Speichereinrichtung MR1 und die erste Umsetzeinrichtung TR1 sind die gleichen Komponenten wie bei dem obigen "Beispiel des grundlegenden Aufbaus".

Die erste Auswahleinrichtung SL1 setzt sich zusammen aus einer ersten Amplitudendetektoreinrichtung SD1 und einer ersten Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS1.

Die erste Amplitudendetektoreinrichtung erfaßt den Amplitu denpegel, welcher der Amplitudeninformation des von der Eingabeeinrichtung IP gelieferten Originaltonsignals a ent spricht. Bei dieser Ausführungsform wird das digitale Ton signal b1 gemäß Fig. 4 in die erste Amplitudendetektorein richtung SD1 eingegeben. Allerdings kann das in die erste Amplitudendetektoreinrichtung SD1 eingegebene Signal jedes Signal sein, welches der Amplitudeninformation des Origi naltonsignals entspricht.

Die erste Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS1 emp fängt die von der ersten Amplitudendetektoreinrichtung SD1 erfaßte Amplitudenpegelinformation und wählt den optimalen Umwandlungsbereich aus.

Die in Fig. 4 dargestellte Aufzeichnungsvorrichtung arbei tet wie folgt:
Das Originaltonsignal a wird in die erste Umsetzeinrichtung TR1 eingegeben und anschließend in digitale Daten des digi talen Tonsignals b1 innerhalb des von der ersten Umwand lungsbereich-Auswahleinrichtung TS1 ausgewählten Umwand lungsbereichs umgesetzt.

Sämtliche digitalen Daten bezüglich des digitalen Tonsig nals b1 werden in der ersten Speichereinrichtung MR1 ge speichert und außerdem anschließend in die erste Amplitu dendetektoreinrichtung SD1 eingegeben, wo der Amplituden pegel für sämtliche digitalen Daten erfaßt wird.

In die erste Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS1 wird nacheinander jede Amplitudenpegelinformation eingegeben, die für sämtliche digitalen Daten bezüglich des digitalen Tonsignals b1 erfaßt werden, und auf der Grundlage der fortlaufenden Information (z. B. für 128 Bytes) wird für die jeweiligen Amplitudenpegel der optimale Umwandlungsbereich ausgewählt.

Aus der obigen Erläuterung ist der Aufzeichnungsvorgang er sichtlich.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Wiedergabevorrichtung.

Die Ausgabeeinrichtung OP, die zweite Speichereinrichtung MR2 und die zweite Umsetzeinrichtung TR2 sind die gleichen wie beim obigen "Beispiel des grundlegenden Aufbaus".

Die zweite Auswahleinrichtung SL2 setzt sich zusammen aus einer zweiten Amplitudendetektoreinrichtung SD2 und einer zweiten Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS2.

Die zweite Amplitudendetektoreinrichtung SD2 erfaßt den Am plitudenpegel, der der Amplitudeninformation des digitalen Tonsignals b2 entspricht, welches von der zweiten Speicher einrichtung MR2 ausgegeben wird. Bei dieser Ausführungsform wird das digitale Tonsignal b2 gemäß Fig. 5 in die zweite Amplitudendetektoreinrichtung SD2 eingegeben. Allerdings kann es sich bei dem in die zweite Amplitudendetektorein richtung SD2 eingegebenen Signal um irgendein Signal han deln, soweit dieses der Amplitudeninformation des digitalen Tonsignals entspricht.

Die zweite Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS2 emp fängt die von der zweiten Amplitudendetektoreinrichtung SD2 erfaßte Amplitudenpegelinformation und wählt den optimalen Umwandlungsbereich aus.

Die in Fig. 5 dargestellte Wiedergabevorrichtung arbeitet wie folgt:
Sämtliche digitalen Daten bezüglich des digitalen Tonsig nals b2, das von der zweiten Speichereinrichtung MR2 aus gegeben wird, wird in die zweite Umsetzeinrichtung TR2 und auch anschließend in die zweite Amplitudendetektoreinrich tung SD2 eingegeben, wo für sämtliche digitalen Daten der Amplitudenpegel festgestellt wird.

Anschließend wird in die zweite Umwandlungsbereich-Auswahl einrichtung TS2 jede von sämtlichen digitalen Daten des di gitalen Tonsignals b2 erfaßte Amplitudenpegelinformation eingegeben, und auf der Grundlage der fortlaufenden Infor mation bezüglich der jeweiligen Amplitudenpegel (z. B. In formation für 128 Bytes) wird der optimale Umwandlungsbe reich ausgewählt.

Die zweite Umsetzeinrichtung setzt das digitale Tonsignal b2 innerhalb des von der zweiten Umwandlungsbereich-Aus wahleinrichtung TS2 ausgewählten Umwandlungsbereichs in das analoge Tonsignal c um.

Aus der obigen Erläuterung ist der Wiedergabebetrieb ver ständlich.

Im folgenden werden Beispiele für die erste Umwandlungsbe reich-Auswahleinrichtung TS1, die zweite Umwandlungsbe reich-Auswahleinrichtung TS2, die erste Amplitudendetektor einrichtung SD1 und die zweite Amplitudendetektoreinrich tung SD2 sowie deren Wirkungsweise erläutert.

Die erste Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS1 und die zweite Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS2 können den gleichen Aufbau besitzen, und ebenso können die erste und die zweite Amplitudendetektoreinrichtung SD1 bzw. SD2 glei chen Aufbau haben. Die Ausgestaltung dieser Bauteile ist in Fig. 6 dargestellt.

Sämtliche der digitalen Daten b1 und b2 der digitalen Ton signale werden nacheinander von der ersten Umsetzeinrich tung TR1 bzw. der zweiten Umsetzeinrichtung TR2 gemäß Fig. 4 und 5 in einen Vergleicher 11 eingegeben.

Der Vergleicher beurteilt, ob der Wert des in dem digitalen Tonsignal b1 oder b2 enthaltenen Amplitudenpegels größer als der Maximalwert (111 ... ... 1) innerhalb des momentan ausgewählten Umwandlungsbereichs und der Maximalwert (011 ... ... 1) in dem Umwandlungsbereich, der 1/2 so groß ist wie der momentane Umwandlungsbereich, ist oder nicht. Wenn der Wert größer ist als der erstgenannte Wert, so wird am Anschluß P1 eine "1" ausgegeben, während dann, wenn der Wert größer ist als der letztgenannte Wert, am Anschluß P2 die "1" ausgegeben wird.

Jedesmal, wenn am Anschluß P1 oder P2 des Vergleichers 11 eine "1" ausgegeben wird, so wird auf den Zählerstand jedes Zählers eines Zählers 12 abhängig vom Ausgangssignal am An schluß P1 oder P2, die getrennt voneinander ausgegeben wer den, individuell eine "1" addiert. Bei jeder Dateneingabe in den Vergleicher 11 wird auf den Zählerstand eines Zäh lers 13 (dessen Zahlensystem "128" als Basis hat) eine "1" addiert.

Wenn der Zählerstand des Zählers 13 "128" ist, werden von dem Zähler 12 ein erster Zählwert ausgegeben, der eine Aus gangszahl darstellt, die größer ist als der Maximalwert (111 ... ... 1) in dem momentan ausgewählten Umwandlungs bereich, und ein zweiter Zählwert ausgegeben, der eine Aus gangszahl darstellt, die größer als der Maximalwert (011 ... ... 1) in dem Umwandlungsbereich, der 1/2 so groß ist wie der momentane Umwandlungsbereich. Ein Vergleicher 14 vergleicht die jeweiligen Zählwerte mit einem ersten Be zugswert (dieser sei angenommenerweise "3") und einem zweiten Bezugswert (dieser sei angenommen "3"). Wenn der erste Zählwert des Zählers 12 nicht kleiner ist als der erste Bezugswert "3", so wird der Umwandlungsbereich eines Umwandlungsbereich-Kennzeichnungsregisters 16 um eine Stufe erhöht. Wenn andererseits der zweite Zählwert des Zählers 12 nicht größer ist als der zweite Bezugswert "3" so wird der Umwandlungsbereich des Umwandlungsbereich-Kennzeich nungsregisters 16 um eine Stufe verkleinert. Als Ergebnis liefert das Umwandlungsbereich-Kennzeichnungsregister 16 die Information d1 und d2 über den optimalen Umfangsbe reichs.

Die Daten des Zählers 12 werden über eine Verzögerungs schaltung 15 durch das Ausgangssignal des Zählers 13 nach dem Ende des Vergleichsvorgangs im Vergleicher 14 gelöscht.

Bei dieser Ausführungsform können die Aufzeichnungsvorrich tung und die Wiedergabevorrichtung den Umwandlungsbereich durch die erste Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS1 und die zweite Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS2 automatisch auswählen. Da die automatische Auswahl des Umwandlungsbereichs möglich ist, ist es nicht notwendig, die Umwandlungsbereichsinformation in der ersten Speicher einrichtung MR1 und der zweiten Speichereinrichtung MR2 zu speichern, so daß Speicherplatz eingespart wird.

Ausführungsbeispiel 2

Eine auf der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabe vorrichtung gemäß dem "Beispiel des grundlegenden Aufbaus" basierende zweite Ausführungsform soll im folgenden anhand der Fig. 7 und 8 erläutert werden.

Obschon die in Fig. 7 dargestellte Aufzeichnungsvorrichtung und die in Fig. 8 dargestellte Wiedergabevorrichtung unab hängig voneinander sein können soll bei der folgenden Be schreibung davon ausgegangen werden, daß der von der Auf zeichnungsvorrichtung nach Fig. 7 aufgezeichnete Ton durch die in Fig. 8 dargestellte Wiedergabevorrichtung reprodu ziert wird, wenn nichts anderes gesagt ist.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Aufzeichnungsvorrichtung.

Die Eingabeeinrichtung IP, die erste Speichereinrichtung MR1 und die erste Umsetzeinrichtung TR1 sind die gleichen wie im "Beispiel des grundlegenden Aufbaus".

Die erste Auswahleinrichtung SL1 setzt sich zusammen aus einer dritten Amplitudendetektoreinrichtung SD3, einer dritten Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS3 und einer Steuerdaten-Einfügeeinrichtung CDI.

Die dritte Amplitudendetektoreinrichtung SD3 und die dritte Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS3 sind ähnlich wie die erste Amplitudendetektoreinrichtung SD1 bzw. die erste Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS1 des Ausführungs beispiels 1 ausgebildet.

Die Steuerdaten-Einfügeeinrichtung CDI fügt die Information bezüglich des Umwandlungsbereichs, welche von der dritten Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS3 ausgewählt wird, in sämtliche digitalen Daten des digitalen Tonsignals b1 ein, welches von der ersten Umsetzeinrichtung TR1 ausgege ben wird.

Die Arbeitsweise der in Fig. 7 dargestellten Aufzeichnungs vorrichtung wird im folgenden beschrieben:
Das Originaltonsignal a wird in die erste Umsetzeinrichtung TR1 eingegeben und anschließend in digitale Daten des digi talen Tonsignals b1 innerhalb des durch die dritte Umwand lungsbereich-Auswahleinrichtung TS3 ausgewählten Umwand lungsbereichs umgesetzt.

Alle digitalen Daten des digitalen Tonsignals b1 werden in die Steuerdaten-Einfügeinrichtung CDI und außerdem an schließend in die dritte Amplitudendetektoreinrichtung SD3 eingegeben, in der der Amplitudenpegel für sämtliche digi talen Daten erfaßt wird.

Die dritte Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS3 führt eine ähnliche Operation wie im Ausführungsbeispiel 1 durch, welches anhand der Fig. 6 erläutert wurde, um den Umwand lungsbereich auszuwählen.

Die Steuerdaten-Einfügeinrichtung CDI führt eine der fol genden Operationen (1) bis (3) durch:

1) Einfügen von Umwandlungsbereichsinformation für alle digitalen Daten des digitalen Tonsignals b1.
2) Einfügen von Umwandlungsbereichsinformation für jede vorbestimmte Anzahl von Einheiten von digitalen Daten des digitalen Tonsignals b1. Zum Beispiel wird für jeweils 128 Bytes digitaler Daten des digitalen Tonsignals b1 eine Umwandlungsbereichsinformation von 1 Byte eingefügt.
3) Einfügen von Umwandlungsbereichsinformation je desmal dann, wenn der Umwandlungsbereich sich ändert.

Die gemäß den Operationen (1) bis (3) einzufügenden Daten können entweder ein Umwandlungsbereich selbst oder die In formation zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Umwand lungsbereichs sein.

Die von der Steuerdaten-Einfügeinrichtung CDI ausgegebene Umwandlungsbereichsinformation wird zusammen mit dem digi talen Tonsignal ausgegeben und in der ersten Speicherein richtung MR1 gespeichert. Auf diese Weise erfolgt der Auf zeichnungsvorgang.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Wiedergabeeinrichtung.

Die Ausgabeeinrichtung OP, die zweite Speichereinrichtung MR2 und die zweite Umsetzeinrichtung TR2 sind die gleichen wie im "Beispiel des grundlegenden Aufbaus" beschrieben.

Die zweite Auswahleinrichtung SL2 setzt sich zusammen aus einer Steuerdaten-Extrahiereinrichtung CDO und einer vier ten Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS4.

Die Steuerdaten-Extrahiereinrichtung CDO extrahiert die zu sammen mit dem digitalen Tonsignal aus der zweiten Spei chereinrichtung MR2 ausgegebene Umwandlungsbereichsinforma tion.

Die vierte Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS4 wählt den Umwandlungsbereich auf der Grundlage der durch die Steuerdaten-Extrahiereinrichtung CDO extrahierten Umwand lungsbereichsinformation aus.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 8 darge stellten Wiedergabevorrichtung beschrieben:
Die zweite Speichereinrichtung MR2 gibt zusammen mit dem digitalen Tonsignal Umwandlungsbereichsinformation aus. Die durch die Steuerdaten-Extrahiereinrichtung CDO extrahierte Umwandlungsbereichsinformation wird an die vierte Umwand lungsbereich-Auswahleinrichtung TS4 gegeben. Das digitale Tonsignal wird der zweiten Umsetzeinrichtung TR2 zugeführt und in dem durch die vierte Umwandlungsbereich-Auswahlein richtung TS4 ausgewählten Umwandlungsbereich in das digi tale Tonsignal c umgesetzt.

Die Daten, die in der in Fig. 7 dargestellten ersten Spei chereinrichtung MR1 gespeichert sind, sind in der zweiten Speichereinrichtung MR2 gespeichert. Deshalb werden die durch die Steuerdaten-Einfügeeinrichtung CDI nach Fig. 7 eingefügten Daten von der Steuerdaten-Extrahiereinrichtung CDO extrahiert.

Die vierte Umwandlungsbereich-Auswahleinrichtung TS4 wählt den Umwandlungsbereich auf der Grundlage der durch die Steuerdaten-Extrahiereinrichtung CDO extrahierten Umwand lungsbereichsinformation.

In der oben beschriebenen Weise erfolgt der Wiedergabebe trieb.

Die Aufzeichnungsvorrichtung und die Wiedergabevorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel sind in der Lage, getrennt von dem digitalen Tonsignal Umwandlungsbereichsinformation zu speichern; dies geschieht aufgrund der Steuerdaten-Ein fügeinrichtung CDI und der Steuerdaten-Extrahiereinrichtung CDO. Es ist daher möglich, den Aufbau speziell der Wieder gabevorrichtung zu vereinfachen.

Ausführungsbeispiel 3

Auf der Grundlage der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wie dergabevorrichtung gemäß dem "Beispiel des grundlegenden Aufbaus" wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 eine dritte Ausführungsform der Erfindung erläu tert.

Obschon die Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 9 und die Wiedergabevorrichtung nach Fig. 10 unabhängig voneinander sein können, soll bei der folgenden Beschreibung davon aus gegangen werden, daß der von der Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 9 aufgezeichnete Ton von der in Fig. 10 darge stellten Wiedergabevorrichtung reproduziert wird, falls nichts anderes gesagt ist.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm der dritten Ausführungsform der Aufzeichnungsvorrichtung.

Die Eingabeeinrichtung IP, die erste Speichereinrichtung MR1 und die erste Auswahleinrichtung SL1 sind die gleichen wie bei dem "Beispiel des grundlegenden Aufbaus".

Die erste Umsetzeinrichtung TR1 setzt sich zusammen aus einer ersten A/D-Umsetzeinrichtung AD1 und einer Signalkom pressionseinrichtung SCM. Die erste A/D-Umsetzeinrichtung AD1 setzt das analoge Originaltonsignal a, welches von der Eingabeeinrichtung IP eingegeben wird, in ein digitales Signal um.

Die Signalkompressionseinrichtung SCM setzt das von der er sten A/D-Umsetzeinrichtung AD1 kommende, analog-digital-ge wandelte Signal f1 in ein Kompressionssignal um, welches eine geringere Anzahl von Bits hat als das umgesetzte Sig nal f1, und zwar innerhalb eines Umwandlungsbereichs, der durch die erste Auswahleinrichtung SL1 ausgewählt wird, um so das digitale Tonsignal b1 zu erhalten.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 9 darge stellten Aufzeichnungsvorrichtung beschrieben.

Das analoge Originaltonsignal a wird von der ersten A/D-Um setzeinrichtung AD1 in ein digitales Signal umgesetzt, um ein A/D-gewandeltes Signal f1 zu erhalten. Die Anzahl von Bits des Signals f1 kann in geeigneter Weise ausgewählt werden, jedoch soll hier angenommen werden, daß das A/D-ge wandelte Signal f1 sich aus 11 Bits zusammensetzt (von denen 1 Bit das Vorzeichenbit ist).

Die Signalkompressionseinrichtung SCM setzt das A/D-umge setzte Signal f1 in einem durch die erste Auswahleinrich tung SL1 ausgewählten Umwandlungsbereich um in ein verdich tetes oder Kompressionssignal mit einer kleineren Anzahl von Bits als die Anzahl von Bits des A/D-umgesetzten Sig nals f1 (hier soll angenommen werden, daß das Kompressions signal 5 Bits umfaßt (von denen 1 Bit das Vorzeichenbit ist). Als Ergebnis wird von der Signalkompressionsein richtung SCM das digitale Tonsignal b1 ausgegeben.

Das digitale Tonsignal b1 wird in der ersten Speicherein richtung MR1 gespeichert und außerdem in die erste Auswahl einrichtung SL1 eingegeben, welches die Umwandlungsbe reichsinformation ausgibt.

Auf diese Weise erfolgt der Aufzeichnungsvorgang.

Anhand der Fig. 11 soll ein Beispiel für die Signalkompres sionseinrichtung SCM und deren Betriebsweise gegeben wer den.

In dem in Fig. 11 dargestellten Beispiel beträgt die Breite der entsprechenden Umwandlungsbereiche 1/2 × A0, 1/4 × A0, ... bezüglich der Breite A0 des in Fig. 3 dargestellten ma ximalen Umwandlungsbereichs.

Zunächst soll das Grundprinzip erläutert werden.

Wenn sich zum Beispiel der Umwandlungsbereich von A0 auf 1/2 × A0 ändert, so wird der Binärwert "0111" in dem erste ren Umwandlungsbereich durch den Binärwert "1110" in dem letzteren Umwandlungsbereich dargestellt. Dies ist äquiva lent einer Verschiebung der Daten um 1 Bit. Das heißt: wenn sich der Umwandlungsbereich auf 1/2 reduziert, werden die durch den Binärcode repräsentierten Daten um 1 Bit verscho ben. Ähnlich wird, wenn der Umwandlungsbereich auf 1/4 re duziert wird, der Datenwert des Binärcodes um 2 Bits ver schoben. Fig. 11(B) zeigt den Fall der Änderung des Umwand lungsbereichs von dem maximalen Umwandlungsbereich auf 1/8 desselben, wozu die Daten um 3 Bits verschoben werden.

Das in Fig. 11 dargestellte Beispiel wird unter Bezugnahme auf das oben erläuterte Grundprinzip beschrieben.

Fig. 11(A) zeigt die Signalkompressionseinrichtung SCM der Ausführungsform nach Fig. 9.

Die Umwandlungsbereichsinformation d1 wird von der ersten Auswahleinrichtung SL1 nach Fig. 9 zu einer Schiebesteuer schaltung 31 geliefert. Die Umwandlungsbereichsinformation d1 kann entweder die Information sein, welche die Breite des Umwandlungsbereichs kennzeichnet, oder die Information, welche eine Vergrößerung oder eine Reduzierung des Umwand lungsbereichs kennzeichnet. Von der Schiebesteuerschaltung werden Schiebedaten auf der Grundlage der Umwandlungsbe reichsinformation d1 ausgegeben.

Eine Schiebeschaltung 32 gibt ein Absolutwertsignal von 4 Bits aus, indem die Absolutwert-Bits des A/D-Umsetzungs signals f1, welches 11 Bits aufweist (1 Bit ist ein Vorzei chenbit, die anderen Bits sind Absolutwertbits) auf der Grundlage der von der Schiebesteuerschaltung 31 ausgegebe nen Schiebedaten verschoben werden.

Das A/D-Umsetzungssignal f1 wird auch in einen Vorzeichen detektor 33 gegeben, wo das Vorzeichenbit extrahiert wird.

Eine Maximumwert-Einstellschaltung 34 setzt das Absolut wertsignal auf den Maximalwert, wenn die Daten den Umwand lungsbereich überlaufen.

Eine Kompressionsdaten-Bildungseinrichtung bildet ein Kom pressionssignal, welches sich aus einem Vorzeichenbit (1 Bit) und Absolutwertbits (4 Bits) zusammensetzt, was auf der Grundlage der von der Schiebeschaltung 32, dem Vorzei chendetektor 33 und der Maximumwert-Einstellschaltung 34 geschieht, und wie es in Fig. 11(C) gezeigt ist, um das di gitale Tonsignal b1 auszugeben.

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der Wiedergabevorrichtung.

Die Ausgabeeinrichtung OP, die zweite Speichereinrichtung MR2 und die zweite Auswahleinrichtung SL2 sind die gleichen wie bei dem oben beschriebenen "Beispiel für den grundle genden Aufbau".

Die zweite Umsetzeinrichtung TR2 setzt sich zusammen aus einer ersten D/A-Umsetzeinrichtung DA1 und einer Signalex pandiereinrichtung SEP.

Die Signalexpandiereinrichtung SEP setzt das digitale Ton signal b2 um in ein Expansionssignal f2 mit einer größeren Anzahl von Bits als der Bitzahl des digitalen Tonsignals b2, und zwar innerhalb des von der zweiten Auswahleinrich tung SL2 ausgewählten Umwandlungsbereichs.

Die erste D/A-Umsetzeinrichtung DA1 setzt das von der Sig nalexpandiereinrichtung SEP ausgegebene Expansionssignal f2 aus dem digitalen Signal in ein analoges Signal um.

Die Arbeitsweise der in Fig. 10 dargestellten Wiedergabe vorrichtung ist wie folgt:
Das digitale Tonsignal b2 (hier sei angenommen, daß es 5 Bits mit 1 Vorzeichenbit umfasse) wird in die zweite Aus wahleinrichtung SL2 und außerdem in die Signalexpandierein richtung SEP eingegeben.

Die Signalexpandiereinrichtung SEP setzt das digitale Ton signal b2 in dem durch die Auswahleinrichtung SL2 ausge wählten Umwandlungsbereich um in das Expansionssignal f2, welches 11 Bits (mit 1 Vorzeichenbit) umfaßt.

Die erste D/A-Umsetzeinrichtung DA1 setzt das Expansions signal f2 aus dem digitalen Signal in ein Analogsignal um und gibt das analoge Tonsignal c aus.

Auf diese Weise läuft der Betrieb bei der Wiedergabe ab.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 12 ein Beispiel für die Signalexpandiereinrichtung SEP und deren Betrieb gegeben werden.

Bei dem in Fig. 12 dargestellten Beispiel betragen die ent sprechenden Umwandlungsbereiche 1/2 × Amx, 1/4 × Amx ... bezüglich der Breite Amx des maximalen Umwandlungsbereichs.

Das grundlegende Prinzip bei der Arbeitsweise der Signalex pandiereinrichtung SEP ist der Betriebsweise der Signalkom pressionseinrichtung SCM, die bereits anhand der Fig. 11 erläutert wurde, entgegengesetzt.

Fig. 12(A) zeigt eine Signalexpandiereinrichtung SEP der Ausführungsform nach Fig. 10.

An eine Datensepariereinrichtung 45 wird das digitale Ton signal b2 gegeben, welches sich aus 1 Vorzeichenbit und 4 Absolutwertbits zusammensetzt. Das der Datenseparierein richtung 45 zugeführte digitale Tonsignal b2 wird in das Vorzeichenbit und in die Absolutwertbits (Absolutwertsig nal) separiert.

Die Umwandlungsbereichsinformation d2 wird von der zweiten in Fig. 10 dargestellten Auswahleinrichtung SL2 an die Schiebesteuerschaltung 41 gegeben. Die Umwandlungsbereichs information d2 kann entweder die Information sein, die die Breite des Umwandlungsbereichs kennzeichnet, oder die In formation betreffend eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Umwandlungsbereichs. Schiebedaten werden von der Schie besteuerschaltung 41 auf der Grundlage der Umwandlungsbe reichsinformation d2 ausgegeben.

Die Schiebeschaltung 42 gibt ein Signal von 10 Bits aus, indem das Absolutwertsignal, welches 4 Bits umfaßt, auf der Grundlage der von der Schiebesteuerschaltung 41 ausgege benen Schiebedaten verschoben wird, wie in Fig. 12(B) ge zeigt ist. Die anderen als die 4 Bits des verschobenen Absolutwertsignals werden 0.

Eine Datenkombinierschaltung 44 kombiniert das 10 Bits um fassende Signal und das 1 Bit umfassende, von dem Vorzei chendetektor 43 ausgegebene Vorzeichensignal in ein 11 Bits umfassendes Signal, wie es in Fig. 12(C) gezeigt ist, und gibt das Signal an die in Fig. 10 dargestellte erste D/A- Umsetzeinrichtung DA1.

Die Aufzeichnungsvorrichtung und die Wiedergabevorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel sind in der Lage, die zu speichernde Informationsmenge zu reduzieren mit Hilfe der Signalkompressionseinrichtung SCM und der Signalexpandier einrichtung SEP. Speziell wird in der Vorrichtung, in der die Breiten der jeweiligen Umwandlungsbereiche auf 1/2 × Amx, 1/4 × Amx ... bezüglich der Breite Amx des maximalen Umwandlungsbereichs eingestellt sind, das Vorhandensein der Signalkompressionseinrichtung SCM und der Signalexpandier einrichtung erleichtert, so daß der Gesamtaufbau der Vor richtung vereinfacht wird.

Ausführungsbeispiel 4

Anhand der Fig. 13 und 14 soll im folgenden eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, die eben falls auf der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabe vorrichtung gemäß dem "Beispiel für den grundlegenden Auf bau" basiert.

Obschon die in Fig. 13 dargestellte Aufzeichnungsvorrich tung und die in Fig. 14 dargestellte Wiedergabevorrichtung unabhängig voneinander sind, soll die folgende Beschreibung für den Fall gelten, daß der von der Aufzeichnungsvorrich tung gemäß Fig. 13 aufgezeichnete Ton von der in Fig. 14 dargestellten Wiedergabevorrichtung wiedergegeben wird, wenn nichts anderes gesagt ist.

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der Aufzeichnungsvorrichtung.

Die Eingabeeinrichtung IP, die erste Speichereinrichtung MR1 und die erste Auswahleinrichtung SL1 sind die gleichen wie bei dem "Beispiel für den grundlegenden Aufbau".

Die erste Umsetzeinrichtung TR1 setzt sich zusammen aus einer zweiten A/D-Umsetzeinrichtung AD2 und einer A/D-Um wandlungsbereich-Änderungseinrichtung ADTL.

Die zweite A/D-Umsetzeinrichtung AD2 setzt das analoge Ori ginaltonsignal a um in ein Digitalsignal und gibt das digi tale Tonsignal b1 aus. Das digitale Tonsignal b1 setzte sich aus 5 Bits (mit 1 Vorzeichenbit) zusammen.

Die A/D-Umwandlungsbereich-Änderungseinrichtung ADTL ändert den maximalen Eingabebereich für die zweite A/D-Umsetzein richtung AD2 entsprechend dem von der ersten Auswahlein richtung SL2 ausgewählten Umwandlungsbereich.

Im Betrieb der in Fig. 13 dargestellten Aufzeichnungsvor richtung wird der maximale Eingabebereich der zweiten A/D- Umsetzeinrichtung AD2 entsprechend der Amplitude des Origi naltonsignals a geändert. Wenn zum Beispiel die Amplitude des Originaltonsignals a groß ist, wird die Breite des ma ximalen Eingabebereichs aufgeweitet, wenn die Amplitude des Originaltonsignals a hingegen klein ist, wird der maximale Eingabebereich schmal gemacht. Dies wird im folgenden noch konkreter ausgeführt.

Der Umwandlungsbereich wird von der ersten Wähleinrichtung SL1 auf der Grundlage des digitalen Tonsignals b1 ausge wählt, welches der Amplitude des Originaltonsignals a ent spricht.

Die A/D-Umwandlungsbereich-Änderungseinrichtung ADTL ändert den maximalen Eingabebereich der zweiten A/D-Umsetzeinrich tung AD2 entsprechend dem Umwandlungsbereich. Der maximale Eingabebereich der zweiten A/D-Umsetzeinrichtung AD2 kann beispielsweise dadurch geändert werden, daß man die Bezugs spannung für die A/D-Umsetzung ändert.

Die zweite A/D-Umsetzeinrichtung AD2 setzt das Originalton signal a aus dem Analogsignal innerhalb des ausgewählten maximalen Eingabebereichs um in ein digitales Signal, um das digitale Tonsignal b1 zu erhalten.

Auf diese Weise erfolgt der Aufzeichnungsvorgang.

Fig. 14 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der Wiedergabevorrichtung.

Die Ausgabeeinrichtung OP, die zweite Speichereinrichtung MR2 und die zweite Auswahleinrichtung SL2 sind die gleichen wie in dem "Beispiel für den grundlegenden Aufbau".

Die zweite Umsetzeinrichtung TR2 setzt sich zusammen aus einer zweiten D/A-Umsetzeinrichtung DA2 und einer D/A-Um wandlungsbereich-Änderungseinrichtung DATL.

Die zweite D/A-Umsetzeinrichtung DA2 setzt das digitale Tonsignal b2 aus dem digitalen Signal in ein Analogsignal um und gibt das analoge Tonsignal c aus. Das digitale Ton signal b2 setzt sich aus 5 Bits (mit 1 Vorzeichenbit) zu sammen.

Die D/A-Umwandlungsbereich-Änderungseinrichtung DATL ändert den maximalen Ausgabebereich der zweiten D/A-Umsetzeinrich tung DA2 entsprechend dem Umwandlungsbereich, der von der zweiten Auswahleinrichtung SL2 ausgewählt wird.

Beim Betrieb der in Fig. 14 dargestellten Wiedergabevor richtung wird der maximale Ausgabebereich der zweiten D/A- Umsetzeinrichtung DA2 entsprechend der Amplitude des Ton signals geändert, wie sie anhand des digitalen Tonsignals b2 beurteilt wird. Wenn zum Beispiel die anhand des digi talen Tonsignals b2 beurteilte Amplitude des Tonsignals groß ist, wird die Breite des maximalen Ausgabebereichs aufgeweitet, wenn hingegen die Amplitude gering ist, wird der maximale Ausgabebereich schmaler gemacht. Dies wird im folgenden noch konkreter ausgeführt.

Der Umwandlungsbereich wird von der zweiten Wähleinrichtung SL2 auf der Grundlage der Amplitudeninformation (der Ampli tude des Tonsignals) des digitalen Tonsignals b2 ausge wählt.

Die D/A-Umwandlungsbereich-Änderungseinrichtung DATL ändert den maximalen Ausgabebereich der zweiten D/A-Umsetzeinrich tung DA2 entsprechend dem Umwandlungsbereich. Der maximale Ausgabebereich der zweiten D/A-Umsetzeinrichtung DA2 kann beispielsweise dadurch geändert werden, daß man die Bezugs spannung für die D/A-Umwandlung ändert.

Die zweite D/A-Umsetzeinrichtung DA2 setzt das digitale Tonsignal b2 innerhalb des ausgewählten maximalen Ausgabe bereichs in ein Analogsignal um und gibt das analoge Ton signal c aus.

In der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrich tung dieses Ausführungsbeispiels werden der maximale Einga bebereich der zweiten A/D-Umsetzeinrichtung AD2 und der ma ximale Ausgabebereich der zweiten D/A-Umsetzeinrichtung DA2 entsprechend der Amplitude des Tonsignals auf die optimalen Bereiche durch die zweite A/D-Umwandlungsbereich-Änderungs einrichtung ADTL und die zweite D/A-Umwandlungsbereich-Än derungseinrichtung DATL eingestellt, so daß Aufzeichnung und Wiedergabe zu einer hohen Tonqualität führen, auch wenn die zu speichernde Informationsmenge relativ gering ist.

Ausführungsbeispiel 5

Im folgenden wird anhand der Fig. 15 und 16 eine fünfte Ausführungsform der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wie dergabevorrichtung gemäß dem "Beispiel für den grundlegen den Aufbau" erläutert.

Obschon die Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 15 und die Wiedergabevorrichtung nach Fig. 16 unabhängig voneinander sein können, gilt die folgende Beschreibung unter der An nahme, daß der von der Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 15 aufgezeichnete Ton von der Wiedergabevorrichtung nach Fig. 16 reproduziert wird, wenn nichts anderes gesagt ist.

Fig. 15 ist ein Blockdiagramm einer fünften Ausführungsform der Aufzeichnungsvorrichtung.

Die erste Umsetzeinrichtung TR1 setzt sich zusammen aus einer dritten A/D-Umsetzeinrichtung AD3, einer variablen Eingabeeinrichtung CHI und einer ersten Verstärkungsände rungseinrichtung GT1.

Die variable Eingabeeinrichtung CHI produziert ein Verstär kungssignal, welches durch Verstärken des analogen Origi naltonsignals a erhalten wird, wozu sich die Eingabeein richtung aus einem Verstärker und weiteren Bauelementen zu sammensetzt. Die variable Eingabeeinrichtung CHI kann ent weder das Originaltonsignal a dämpfen oder verstärken.

Die dritte A/D-Umsetzeinrichtung AD3 setzt das von der variablen Eingabeeinrichtung CHI erhaltene Verstärkungs signal aus dem Analogsignal um in ein Digitalsignal und gibt das digitale Tonsignal b1 aus. Dieses setze sich aus 5 Bits (einschließlich 1 Vorzeichenbit) zusammen.

Die erste Verstärkungsänderungseinrichtung GT1 ändert das Verstärkungsmaß der variablen Eingabeeinrichtung CH1 ent sprechend dem von der ersten Auswahleinrichtung SL1 ausge wählten Umwandlungsbereich.

Beim Betrieb der in Fig. 15 dargestellten Aufzeichnungsvor richtung wird die Verstärkung bzw. das Verstärkungsmaß der variablen Eingabeeinrichtung CHI entsprechend der Amplitude des Originaltonsignals a geändert. Wenn zum Beispiel die Amplitude des Originaltonsignals a groß ist, wird die Ver stärkung herabgesetzt, wenn hingegen die Amplitude des Ori ginaltonsignals a klein ist, wird das Verstärkungsmaß er höht. Dies wird im folgenden noch im einzelnen ausgeführt.

Der Umwandlungsbereich wird von der ersten Auswahleinrich tung SL1 auf der Grundlage des digitalen Tonsignals b1 aus gewählt, welches der Amplitude des Originaltonsignals a entspricht.

Die erste Verstärkungsänderungseinrichtung GT1 ändert das Verstärkungsmaß der variablen Eingabeeinrichtung CHI ent sprechend dem Umwandlungsbereich.

Die variable Eingabeeinrichtung CHI verstärkt das Original tonsignal a mit der ausgewählten Verstärkung.

Die dritte A/D-Umsetzeinrichtung AD3 setzt das von der va riablen Eingabeeinrichtung CHI kommende Verstärkungssignal aus dem Analogsignal um in ein Digitalsignal und gibt das digitale Tonsignal b1 mit 5 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) aus.

Auf diese Weise wird der Aufzeichnungsvorgang durchgeführt.

Fig. 16 ist ein Blockdiagramm einer fünften Ausführungsform der Wiedergabevorrichtung.

Die Ausgabeeinrichtung OP, die zweite Speichereinrichtung MR2 und die zweite Auswahleinrichtung SL2 sind die gleichen wie im "Beispiel des grundlegenden Aufbaus".

Die zweite Umsetzeinrichtung TR2 setzt sich zusammen aus einer dritten D/A-Umsetzeinrichtung DA3, einer variablen Ausgabeeinrichtung CHO und einer zweiten Verstärkungsände rungseinrichtung GT2.

Die dritte D/A-Umsetzeinrichtung DA3 setzt das digitale Tonsignal b2 aus dem digitalen Signal in ein analoges Sig nal um und gibt das D/A-Umwandlungssignal aus. Das digitale Tonsignal b1 soll sich aus 5 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) bei dieser Ausführungsform zusammensetzen.

Die variable Ausgabeeinrichtung CHO verstärkt das von der dritten D/A-Umsetzeinrichtung DA3 erhaltene D/A-Umwand lungssignal. Sie besteht aus einem Verstärker und derglei chen. Die variable Ausgabeeinrichtung CHO kann entweder das D/A-Umwandlungssignal dämpfen oder es verstärken und dämpfen.

Die zweite Verstärkungsänderungseinrichtung GT2 ändert den Verstärkungsgrad der variablen Ausgabeeinrichtung CHO nach Maßgabe des von der zweiten Auswahleinrichtung SL2 ausge wählten Umwandlungsbereichs.

Beim Betrieb der in Fig. 16 dargestellten Wiedergabevor richtung wird das Verstärkungsmaß (die Verstärkung) der va riablen Ausgabeeinrichtung CHO nach Maßgabe der Amplitude des Tonsignals geändert, wie sie aus dem digitalen Ton signal b2 beurteilt wird. Wenn zum Beispiel die Amplitude des Tonsignals nach dem digitalen Tonsignal b2 groß ist, erhöht sich das Verstärkungsmaß, bei kleiner Amplitude ver ringert sich das Verstärkungsmaß. Dies wird im folgenden noch konkreter ausgeführt.

Die dritte D/A-Umsetzeinrichtung DA3 setzt das aus 5 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) bestehende digital Tonsignal b2 aus dem digitalen Signal um in ein Analogsignal und gibt ein D/A-Umwandlungssignal aus.

Andererseits wählt die zweite Auswahleinrichtung SL2 den Umwandlungsbereich auf der Grundlage der Verstärkungsinfor mation (Amplitude des Tonsignals) des digitalen Tonsignals b2 aus.

Die zweite Verstärkungsänderungseinrichtung GT2 ändert die Verstärkung der variablen Ausgabeeinrichtung CHO entspre chend dem ausgewählten Umwandlungsbereich.

Die variable Ausgabeeinrichtung CHO verstärkt das D/A-Um wandlungssignal mit der ausgewählten Verstärkung.

Auf diese Weise erfolgt der Wiedergabebetrieb.

Bei der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrich tung nach dieser Ausführungsform ist ein Aufzeichnen sowie eine Wiedergabe mit hoher Tonqualität auch bei geringer zu speichernder Informationsmenge möglich, da die Verstärkung der variablen Eingabeeinrichtung CHI und die Verstärkung der variablen Ausgabeeinrichtung CHO entsprechend der Am plitude des Tonsignals durch die erste Verstärkungsände rungseinrichtung GT1 bzw. die zweite Verstärkungsänderungs einrichtung GT2 auf die optimalen Bereiche eingestellt wer den.

Ausführungsbeispiel 6

Im folgenden sollen unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und 18 Beispiele der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabe vorrichtung erläutert werden, wie sie beim "Ausführungsbei spiel 3" beschrieben wurden. Die Ausführungsform hier be zieht sich auf Beispiele der Signalkompressionseinrichtung SCM nach Fig. 9 und die Signalexpandiereinrichtung nach Fig. 10.

Bevor der konkrete Aufbau erläutert wird, soll das Grund prinzip erklärt werden.

Wenn die Breite jedes Umwandlungsbereichs so ausgewählt wird, daß sie in Form einer geometrischen Reihe variiert, so wird die Breite durch folgende Gleichung dargestellt:

A = A0 · Bⁿ (1)

wobei

Die Konstanten nach Gleichung (1) werden wie folgt darge stellt:

B = (1/2)¹^/k (2)

n = 4i + j (3)

wobei

k ganze Zahl größer als 1
i 0, 1, 2,
j 0, 1, 2, k - 1

Als Ergebnis stellt sich die Gleichung (1) wie folgt dar:

A = A0 · { (1/2)¹^/k } ^{(4i + j)} (4)

Wenn man annimmt, daß k = 4 in Gleichung (4) ist, gilt die folgende Beziehung:

A = A0 · { (1/2)¹^/4 } ^{(4i + j)}
= A0 · { (1/2)ⁱ } { (1/2)^j/4 } (5)

wobei

i 0, 1, 2,
j 0, 1, 2, 3

Die durch Gleichung (5) wiedergegebene Beziehung ist in Fig. 20 dargestellt. Wenn zum Beispiel der Wert "A" mit j = 0 betrachtet wird, so erweist sich, daß jedesmal dann, wenn der Wert "i" um 1 erhöht wird, sich der Wert von "A" um 1/2 verkleinert. Das gleiche gilt für j = 1, 2 und 3. Das heißt: die Breite des Umwandlungsbereichs (der Wert "A") reduziert sich auf 1/2 alle vier Bereiche. Wenn der Umwand lungsbereich halbiert wird, verschieben sich die binären Daten um 1 Bit, wie oben erläutert wurde.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf das oben erläu terte Prinzip die Beispiele nach den Fig. 17 und 18 erläu tert.

Fig. 17 zeigt die Signalkompressionseinrichtung SCM nach Fig. 9. Die dargestellte Schaltung nach diesem Ausführungs beispiel komprimiert die Daten f1, die 11 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) umfassen und von der in Fig. 9 gezeigten er sten A/D-Umsetzeinrichtung AD1 ausgegeben werden, schließ lich zu den Daten b1, die 5 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) umfassen, und liefert die Daten an die erste Speicherein richtung MR1 nach Fig. 9.

Die Umwandlungsbereichsinformation d1 wird von der ersten Auswahleinrichtung SL1 in Fig. 9 in eine Bereichskennzeich nungsschaltung 51 eingegeben. Die Umwandlungsbereichsinfor mation d1 kann entweder die Information sein, welche die Breite des Umwandlungsbereichs angibt, oder die Information zum Vergrößern oder Verkleinern des Umwandlungsbereichs. Die Bereichskennzeichnungsschaltung 51 liefert eine 2 Bits umfassende Umwandlungsbereichs-Kennzeichnungsinformation und die 3 Bits umfassende Umwandlungsbereichs-Kennzeich nungsinformation an eine noch zu beschreibende Datenspei cherschaltung 56 bzw. an eine Schiebeschaltung 52.

In eine Zählschaltung 57 wird ein Taktsignal g eingegeben, und daraufhin der Zählerstand erhöht. Bei der Zählschaltung 57 handelt es sich um einen Hexadezimal-Zähler, und der Zählerstand von 4 Bits wird jedesmal, wenn auf den Zähler stand "1" addiert wird, an die noch zu beschreibende Da tenspeicherschaltung 56 gegeben.

Die Datenspeicherschaltung 56 setzt sich zusammen aus einem ROM (Festspeicher), und die ersten 2 Bits der Adresse wer den durch die Bereichskennzeichnungsschaltung 51 festge legt, während die letzten 4 Bits von der Zählschaltung 57 festgelegt werden. Die Datenstruktur in der Datenspeicher schaltung 56 ist in Fig. 19 dargestellt. Entsprechend dem Umwandlungsbereich ist jeder Datenwert in 4 Blöcke unter teilt. In den Adressen "63", "62", ... "48" werden Binärda ten "1111000000", "1110000000" ... "0000000000" gespei chert. Das heißt, die letzten 4 Bits der Adresse und die ersten 4 Bits der Binärdaten sind völlig identisch. In den Adressen "47" bis "32" werden die Daten gespeichert, die man durch Multiplizieren der Daten "960" bis "0", die in den Adressen "63" bis "48" gespeichert sind, mit "(1/2)^1/4" erhält. In den Adressen "31" bis "16" werden die Daten gespeichert, die man erhält, indem man die Daten "960" bis "0", die in den Adressen "63" bis "48" gespeichert sind, mit "(1/2)^2/4" multipliziert. In den Adressen "15" bis "0" werden die Daten gespeichert, die man erhält, indem man die Daten "960" bis "0", die in den Adressen "63" bis "48" gespeichert sind, mit "(1/2)^3/4" multipliziert.

10 Bits umfassende Daten werden von der Datenspeicherschal tung 56 in die Schiebeschaltung 52 eingegeben. Die 10 Bits umfassenden Daten sind Daten, die in der Adresse gespei chert sind, die durch die Bereichskennzeichnungsschaltung 51 und die Zählschaltung 57 festgelegt wird. Die 10-Bit-Da ten, die in die Schiebeschaltung 52 eingegeben werden, wer den nach Maßgabe der Bereichskennzeichnungsinformation, die 3 Bits umfaßt, und von der Bereichskennzeichnungsschaltung 51 geliefert werden, um eine vorbestimmte Anzahl von Bits verschoben.

Die Vorzeichendetektorschaltung 53 extrahiert das Vorzei chenbit aus den A/D-Umwandlungsdaten f1, die 11 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) umfassen und von der ersten A/D-Umsetzein richtung AD1 in Fig. 9 ausgegeben werden.

Eine Koinzidenzschaltung 58 vergleicht die Schiebedaten (10 Bits), die von der Schiebeschaltung 52 ausgegeben werden, jedesmal, wenn auf den Zählerstand der Zählerschaltung 57 eine "1" mit dem Taktsignal g addiert wird, mit den Abso lutwertdaten (10 Bits) der A/D-Umwandlungsdaten f1 und lie fert ein Ausgangssignal, wenn beide Datenwerte übereinstim men. Die Absolutwertdaten können grundsätzlich 2¹⁰ ver schiedene Werte annehmen, jedoch sind die Werte der von der Schiebeschaltung 52 ausgegebenen Schiebedaten nach Maßgabe der in Fig. 19 dargestellten binären Daten begrenzt. Des halb werden tatsächlich, wenn die Absolutwertdaten in bezug auf die jeweiligen Schiebedaten einen bestimmten Bereich einnehmen, beide Daten als übereinstimmende Daten betrach tet. Wenn zum Beispiel ein gewisser Absolutdatenwert Dx in die Koinzidenzschaltung 58 eingegeben wird, werden, wenn Schiebedaten eingegeben werden, die nicht größer sind als die Absolutwertdaten Dx und die den Absolutwertdaten Dx am nächsten kommen, beide Daten als übereinstimmende Daten gewertet. Wenn beide Datenwerte übereinstimmen, öffnet sich eine Gatterschaltung 59, und der momentane Zählerstand der Zählschaltung 57 wird in eine später noch zu beschreibende Datenformerschaltung 55 eingegeben. Deshalb bildet der Zäh lerstand zu dem Zeitpunkt, wenn beide Daten Übereinstimmung aufgewiesen haben, einen komprimierten Absolutdatenwert von 4 Bits. Genauer gesagt: wenn beide Daten Übereinstimmung gezeigt haben, bilden die letzten 4 Bits der bezeichneten Adresse der Datenspeicherschaltung 56 den komprimierten Absolutdatenwert von 4 Bits, so wie sie sind.

Die Datenformerschaltung 55 formt die Kompressionsdaten b1 aus 5 Bits (4 Bits Absolutwertdaten und 1 Vorzeichenbit) auf der Grundlage jeder Daten und liefert die Kompressions daten an die erste Speichereinrichtung MR1.

Fig. 18 zeigt die Signalexpandiereinrichtung SEP nach Fig. 10.

Die dargestellte Schaltung dieses Ausführungsbeispiels ex pandiert die 5 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) umfassenden Da ten b2, die von der zweiten Speichereinrichtung MR2 nach Fig. 10 ausgegeben werden, schließlich zu Daten f2, die 11 Bits (davon 1 Vorzeichenbit) umfassen, und liefert die Da ten an die erste D/A-Umsetzeinrichtung DA1 in Fig. 10. Die in der zweiten Speichereinrichtung MR2 nach Fig. 10 gespei cherten Daten sind die gleichen wie die in der ersten Spei cherschaltung MR1 nach Fig. 9 gespeicherten Daten.

Eine Datenseparierschaltung 65 separiert die Kompressions daten b2, die 5 Bits umfassen und von der zweiten Speicher einrichtung MR2 nach Fig. 10 geliefert werden, in die Abso lutwertdaten aus 4 Bits und das 1 Bit für das Vorzeichen.

Die von der zweiten Auswahleinrichtung SL2 nach Fig. 10 ge lieferte Umwandlungsbereichsinformation d2 wird in eine Be reichskennzeichnungsschaltung 61 eingegeben. Bei der Um wandlungsbereichsinformation d2 handelt es sich entweder um die Information, welche die Breite des Umwandlungsbereichs angibt, oder um die Information bezüglich der Erweiterung oder Verkleinerung des Umwandlungsbereichs.

Die Bereichskennzeichnungsschaltung 61 liefert eine 2 Bits umfassende Umwandlungsbereichs-Kennzeichnungsinformation und eine 3 Bits umfassende Umwandlungsbereichs-Kennzeich nungsinformation an eine Datenspeicherschaltung 66 bzw. an eine Schiebeschaltung 62.

Die Datenspeicherschaltung 66 setzt sich aus einem Fest speicher (ROM) zusammen, und die ersten 2 Bits der Adresse werden durch die Bereichskennzeichnungsschaltung 61 festge legt, während die letzten 4 Bits durch die Datenseparier schaltung 65 festgelegt werden. Die Datenstruktur der Da tenspeicherschaltung 66 ist die gleiche wie bei der Daten speicherschaltung 56 nach Fig. 17. Die Datenstruktur ist in Fig. 19 dargestellt.

10 Bits umfassende Daten werden von der Datenspeicherschal tung 66 in die Schiebeschaltung 62 eingegeben. Die 10 Bits umfassenden Daten an der Schiebeschaltung 62 werden um eine vorbestimmte Anzahl von Bits verschoben, abhängig von der 3 Bits umfassenden Bereichskennzeichnungsinformation, die von der Bereichskennzeichnungsschaltung 61 geliefert wird.

Eine Datenkombinierschaltung 64 bildet aus den 10 Bits um fassenden, von der Schiebeschaltung ausgegebenen Absolut wertdaten und dem 1 Bit Vorzeichendaten aus der Datensepa rierschaltung die Expansionsdaten f2 und liefert sie an die erste D/A-Umsetzeinrichtung DA1 in Fig. 10.

Beispiele für den grundlegenden Aufbau der Ausführungsbei spiele wurden oben erläutert. Einige Komponenten der Bei spiele nach dem grundsätzlichen Aufbau und nach den Ausfüh rungsbeispielen können in der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrichtung gemeinsam verwendet werden. Damit ist es einfach, eine Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrich tung zu schaffen, die sowohl als Aufzeichnungsgerät als auch als Wiedergabegerät dient, indem man die Komponenten in geeigneter Weise gemeinsam nutzt.

Selbstverständlich kann man das grundlegende Prinzip, die Vorrichtung und weitere Elemente der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele je nach Bedarf kombinieren.

Erfindungsgemäß wird während der Aufzeichnung das Original tonsignal in ein digitales Tonsignal umgesetzt, und zwar innerhalb des Umwandlungsbereichs, der abhängig von der Am plitude des Originaltonsignals ausgewählt wird, und bei der Wiedergabe wird das digitale Tonsignal in ein Analog-Ton signal umgesetzt, und zwar innerhalb des abhängig von der Amplitude des digitalen Tonsignals ausgewählten Umwand lungsbereichs. Deshalb reduziert sich die zu speichernde Datenmenge, und es ist außerdem möglich, eine Aufzeich nungs- und Wiedergabevorrichtung anzugeben, die auch sol chen Wellenformen zu folgen vermag, bei denen sich die Am plitude abrupt ändert.

In der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrich tung mit einer Umwandlungsbereichs-Auswahleinrichtung ist es möglich, den Umwandlungsbereich automatisch auszuwählen. Deshalb ist es nicht nötig, die Umwandlungsbereichsinforma tion in der Speichereinrichtung zu speichern, um die Spei cherkapazität herabzusetzen.

In der mit einer Steuerdaten-Einfügeinrichtung und einer Steuerdaten-Extrahiereinrichtung ausgestatteten Aufzeich nungsvorrichtung bzw. Wiedergabevorrichtung kann man die Umwandlungsbereichsinformation getrennt vom digitalen Ton signal speichern. Dadurch vereinfacht sich der Aufbau spe ziell bei der Wiedergabevorrichtung.

In der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrich tung, die mit einer Signalkompressionseinrichtung und einer Signalexpandiereinrichtung ausgestattet sind, kann die zu speichernde Informationsmenge verringert werden. Besonders bei der Vorrichtung, in der die Breiten der Umwandlungsbe reiche auf 1/2, 1/4, ... der Breite des größten Umwand lungsbereichs eingestellt sind, läßt sich die Signalkom pressionseinrichtung ebenso wie die Signalexpandiereinrich tung sehr einfach ausbilden, so daß der gesamte Ausbau der Vorrichtung einfach wird.

In der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrich tung mit einer A/D-Umwandlungsbereichs-Änderungseinrichtung und einer D/A-Umwandlungsbereichs-Änderungseinrichtung ist es möglich, eine Aufzeichnung und eine Wiedergabe mit hoher Tonqualität auch bei kleiner zu speichernder Informations menge zu erzielen, da der maximale Eingabebereich der A/D- Umsetzeinrichtung und der maximale Ausgabebereich der D/A- Umsetzeinrichtung entsprechend der Amplitude des Tonsignals auf die optimalen Bereiche eingestellt sind.

In der Aufzeichnungsvorrichtung und der Wiedergabevorrich tung mit einer Verstärkungsänderungseinrichtung kann man eine hohe Tonqualität sowohl bei der Aufzeichnung als auch der Wiedergabe trotz kleiner gespeicherter Informations menge erreichen, da der Verstärkungsgrad einer variablen Eingabeeinrichtung und einer variablen Ausgabeeinrichtung entsprechend der Amplitude des Tonsignals auf die optimalen Werte eingestellt wird.

Claims

1. Aufzeichnungsverfahren, bei dem ein analoges Ori ginaltonsignal innerhalb eines nach Maßgabe der Amplitu deninformation des Originaltonsignals ausgewählten Umwand lungsbereiches in ein digitales Tonsignal umgesetzt und das digitale Tonsignal aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite A des Umwand lungsbereichs gegeben ist durch A = A0 _* {(1/2)ⁱ} _* {(1/2)^j/k}wobei A0 die Breite des maximalen Umwandlungsbereichs ist,
i eine positive ganzzahlige Variable ist,
k eine ganzzahlige Konstante größer als 1 ist und
j eine ganzzahlige Variable mit 0 j k-1 ist,
wobei i und j abhängig von der Amplitudeninformation bestimmt werden.

2. Aufzeichnungsvorrichtung zur Aufzeichnung eines analogen Originaltonsignals in Form eines digitalen Tonsi gnals, umfassend eine Auswahleinrichtung (SL1) zum Auswählen eines Umwandlungsbereiches entsprechend der Amplitu deninformation des Originaltonsignals, eine Umsetzeinrichtung (TR1) zum Umsetzen des Originaltonsignals in das digitale Tonsignal in dem ausgewählten Umwandlungsbereich, und eine Speichereinrichtung (MR1) zum Speichern des digitalen Tonsignals, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite A des Umwandlungsbereichs gegeben ist durch A = A0 _* {(1/2)ⁱ} _* {(1/2)^j/k}wobei A0 die Breite des maximalen Umwandlungsbereichs ist,
i eine positive ganzzahlige Variable ist,
k eine ganzzahlige Konstante größer als 1 ist und
j eine ganzzahlige Variable mit 0 j k-1 ist,
wobei i und j abhängig von der Amplitudeninformation bestimmt werden.

3. Wiedergabeverfahren, bei dem ein aufgezeichnetes digitales Tonsignal gelesen wird, das digitale Tonsignal innerhalb eines ausgewählten Umwandlungsbereiches in ein analoges Tonsignal umgesetzt wird, wobei die Auswahl des Umwandlungsbereiches nach Maßgabe der Amplitudeninformation des digitalen Tonsignals erfolgt, und das analoge Tonsignal wiedergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite A des Umwandlungsbereichs gegeben ist durch A = A0 _* {(1/2)ⁱ} _* {(1/2)^j/k}wobei A0 die Breite des maximalen Umwandlungsbereichs ist,
i eine positive ganzzahlige Variable ist,
k eine ganzzahlige Konstante größer als 1 ist und
j eine ganzzahlige Variable mit 0 j k-1 ist,
wobei i und j abhängig von der Amplitudeninformation bestimmt werden.

4. Wiedergabevorrichtung, umfassend eine Speicherein richtung (MR2) zur Speicherung eines digitalen Tonsignals, eine Auswahleinrichtung (SL2) zur Auswahl eines Umwand lungsbereiches entsprechend der Amplitudeninformation des digitalen Tonsignals und eine Umsetzeinrichtung (TR2) zur Umsetzung des digitalen Tonsignals in ein analoges Tonsignal in dem ausgewählten Umwandlungsbereich, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite A des Umwandlungsbereichs gegeben ist durch A = A0 _* {(1/2)ⁱ} _* {(1/2)^j/k}wobei A0 die Breite des maximalen Umwandlungsbereichs ist,
i eine positive ganzzahlige Variable ist,
k eine ganzzahlige Konstante größer als 1 ist und
j eine ganzzahlige Variable mit 0 j k-1 ist,
wobei i und j abhängig von der Amplitudeninformation bestimmt werden.