專利名稱：用來控制在可變帶速下的音頻重放信號的設備和方法
技術領域：
本發明總的來說是涉及到用具有一個或一個以上的用于掃描平行磁跡的重放磁頭的音頻和/或視頻信號磁帶錄/放設備，來重放記錄在跨在磁帶長度方向上延伸的平行磁跡上的音頻信息信號，更具體地講，是涉及在預定的低帶速范圍內這樣的重放。
在把模擬視頻信號記錄在跨在磁帶長度方向上延伸的平行磁跡(例如，螺旋磁跡)上的模擬視頻磁帶記錄和重放設備中，利用靜止的換能器沿著縱向磁跡來記錄模擬音頻信號是已知的。在編輯期間內，一般可以通過手動地轉動帶盤、或主導軸、或位于控制面板上的控制旋鈕，使磁帶正向或反向運動。在這樣一般稱為緩動方式的操作方式期間內，帶速取決于旋鈕的轉動速度，同時，利用靜止的重放磁頭使音頻信號從磁帶上重現出來。重現聲音的音調隨磁頭對磁帶相對運動的速度而改變。在這種緩動方式期間內，音頻信號的重現簡化了操作員作出編輯判定。操作員聽著重現的聲音，并且，識別那些能使他在磁帶上精確選擇的位置上作出編輯判定的詞語或音樂的部分。在進行編輯(例如剪輯、插入或者在磁帶上作標記)之前，操作員可利用上述任一方式手動地使磁帶停止在所需位置上。正如在磁性記錄和重放技術中所周知的那樣，當換能器對磁帶無相對運動時，就沒有信號從磁帶上重現出來。因此，當使磁帶停止時，靜止磁頭不重現任何音頻信號。對于編輯員來說，在停止運動的重放狀態下所形成的靜默是一個需要的特征。
在數字視頻錄像機以及在某些類型的模擬視頻錄像機中，利用一個或一個以上的旋轉磁頭把視頻和音頻信號記錄在螺旋磁跡上。一個這樣的實例是具有使音頻信號作為已調頻的載波信號記錄下來的視頻磁帶錄像機。因為磁頭的旋轉速度相對于磁帶速度很高，所以，縱向帶速的改變對于磁頭對磁帶的速度沒有顯著的影響。因此，取決于上述相對速度的重現音頻信號的音調對于變動著的縱向帶速基本上保持恒定。當磁帶停止時，例如，在編輯期間內，重放磁頭繼續在同一螺旋磁跡或幾組螺旋磁跡上旋轉，借此，重放磁頭一再重現記錄在那一條特定磁跡或者那幾組磁跡上的音頻信號部分。這打擾了編輯操作員，使他必須聽著接連重復的、比較響的音頻信號的短片斷。一般來說，能夠通過手動關斷音頻放大器來實現靜默，但是，必須每當使磁帶停止以后就重復這樣的操作，而且，當使磁帶恢復運動時，又必須把放大器接通。顯然，這樣附加的重復性手動操作會使編輯過程明顯變慢，因此，這是不實用的。
類似地，在比正常帶速慢的期間，所記錄的每一條或每一組磁跡都被掃描了一次以上，由此，每一個音頻部分被重復性地重現，對編輯員形成了類似的非所需的音頻感受。
因此，本發明的一個目的是，提供一種裝置和方法，該裝置和方法在當磁帶停止時能夠自動地消除非所需音頻信號，并且，當磁帶以選定的慢速，例如，低于在磁帶上進行記錄時所采用的正常速度運動時，能夠減小該非所需音頻信號的電平。
簡言之，根據本發明方法，利用音頻重放通道重現了音頻重放信號。提供了取決于縱向帶速幅值的增益控制信號，且利用該增益控制信號來調節音頻重放通道的音頻輸出增益如下。
當帶速為零時，增益控制信號使音頻輸出增益減小到零。當帶速的幅值從零變化到預定的幅值時，增益控制信號在同一方向上改變音頻輸出增益。當帶速的幅值超過該預定幅值時，則增益控制信號具有恒定值。
根據本發明的優選方法來計算增益控制系數，當帶速為零時，該增益控制系數等于零，且增益控制系數隨著帶速數值的增大而增大一直隨帶速增大到預定的帶速幅值。當帶速的幅值超過該預定幅值時，增益控制系數則等于預定的恒定值。利用所形成的增益控制系數來乘音頻重放通道中音頻輸出增益的預置值，由此，來調節音頻重放信號的電平。
本發明容許重放記錄在跨在磁帶長度方向上延伸的平行磁跡上的音頻信號，同時，能夠消除在帶速為零時對音頻信號的重復性重現的干擾，并且，在預定的低帶速范圍內，能夠減小這種干擾信號的音量。
圖1示出微處理器控制的視頻錄像帶重放設備的一部分功能方框圖的實例，該視頻錄像帶重放設備包括根據本發明優選實施例控制的數字音頻重放通道。
圖2示出根據本發明優選實施例取決于縱向帶速的增益控制系數特性曲線的實例。
作為一個實例，把微處理器控制的視頻錄像帶重放設備的一部分示于圖1的功能方框圖中。詳細地講，圖1示出了用于例如Ampex(安派克斯)公司生產的數字視頻信號磁帶錄/放設備VPR-300中的數字音頻信號重放通道10、走帶機構40的一部分、微處理器(CPU)50、數據/地址總線52以及控制面板60。在1989年8月由加利福尼亞州雷德武德城(Redwood City)的Ampex公司發行的《VPR-300系列視頻制作錄像機維護手冊》第Ⅰ卷(目錄號1520528-02)和《VPR-300系列視頻制作錄像機使用手冊》(目錄號1520527-02)中，描述了這種具體設備的細節。
此外，正如從下面的詳述中可以得出的那樣，圖1示出根據本發明優選實施例提供的、涉及控制從重放通道10獲得的數字音頻重放信號電平的改進。
進一步參看圖1，正如從上面參考的手冊中已知的那樣，現在描述重放通道10，接著，描述本發明提供的重放音頻輸出增益控制。利用重放磁頭12來重放以密勒(Miller)平方形式沿著螺旋磁跡記錄在磁帶上的數字信號，并且，把來自該重放磁頭的信號加到重放放大器14上。在本實例中，利用了一個以上的旋轉重放磁頭，每一個旋轉重放磁頭與一個重放通道有關，但是，為了簡化起見，只示出了一個磁頭12和一個重放通道10。每一條螺旋磁跡包括屬于視頻和音頻信息信號的數字數據。在每一條磁跡上，把諸如同步、識別校驗字節及其它的控制信號與視頻和音頻數據散置在一起。
進一步把密勒平方重放數據加到重放均衡器16上，并且，再加到密勒平方解碼器18上。解碼器18把密勒平方數據解碼成為不歸零(NRZ)數據，并且，把該不歸零數據加到同步內解碼器20上。同步內解碼器20把重放數據安置到各字節中去，并且，從離帶時鐘中產生字節時鐘。同步內解碼器20還檢測同步圖案，把同步組數據格式化，把視頻和音頻內碼組解碼。從此，把已解碼的重放數據視頻部分加到幀存儲器(未示出)上，以便進一步處理。
來自同步內解碼器20的音頻數據部分加到音頻數據解碼器電路22上。在此，把音頻數據以離帶時鐘的速率寫入到時基校正(TBC)存儲器15中去，然后，通過讀出具有系統時鐘的同步控制而從此讀出，以便提供音頻時基校正。時基校正存儲器15提供緩沖器(未示出)，在緩沖器中把數據格式化，以達到進行錯誤校正/解碼的目的。把來自時基校正存儲器的音頻數據和消磁標志加到錯誤校正碼(ECC)外部解碼器17上。解碼器17校正每一個編碼組中的某些錯誤，并且，為未校正的數據提供音頻錯誤標志。利用混洗尋址把已解碼/已校正的數據寫入到輸出存儲器19中。把來自音頻數據解碼器22的輸出存儲器19的數據混洗，并且，將其順序地讀出。
把音頻數據和音頻錯誤標志按規定路線送到音頻錯誤隱匿電路24上，隱匿電路24的主要功能是對于未校正的錯誤提供隱匿，以便防止可聞的爆裂聲和咔嗒聲。利用輸入鎖存器26，把輸入到電路24的信號重新定時。把來自鎖存器26的輸出數據按規定路線送到包括乘法器28、內插器30和存儲器31的處理電路上。乘法器28執行數字增益調節功能，它把所接受的每一個16位音頻采樣乘以從CPU 50上通過總線52和引線70收到的16位增益調節控制信號。內插器30通過音頻數據解碼器22對未校正的數據標志進行隱匿。它處理相鄰的數據采樣，并且，為作了標志的數據采樣導出預估值。然后，利用內插數據來代替有錯誤的采樣。存儲器31把已處理的音頻采樣存儲一段時間以滿足并符合音頻和視頻數據的處理延時所需要的時間。把來自存儲器31的、已存儲的重放數字音頻數據按規定路線通過引線34送到音頻輸出電路(未示出)上，以作進一步應用。
在上面引作參考的維護手冊中，參看其第4-3和4-4頁圖4-1中所示的方框圖，詳細地描述了已知數字音頻重放通道的上述實例。
通常，在重放操作之前或重放操作的期間內，操作員一般在附圖的圖1中所示的控制面板60上預置所需的音頻輸出增益，并且，所預置的增益從控制面板60通過引線80和總線52加到CPU 50上。CPU 50把相應的增益控制信號通過總線52和引線70加到乘法器28上，以便由此來調節音頻輸出增益。把調節重放通道的音頻輸出增益應理解為改變原始音頻重放信息信號的幅度，它例如可用數字數據或調頻信號來代表。在當前所描述的實例中，把音頻輸出增益控制信號作為從CPU 50通過總線52和引線70加到乘法器28上的數字控制信號。由將16位音頻采樣乘以16位音頻增益控制信號的數字乘法器28來實現用來調節音頻輸出增益的設備。
CPU 50還從走帶機構通過引線49和數據/地址總線52接受關于實際帶速的信息。根據本發明的優選實施例，CPU 50以該實際帶速為基礎來計算增益控制系數(CCF)，并且，CPU 50由此把該增益控制系數乘以來自控制面板的預置增益值。然后，把這樣修正了的增益控制信號加到乘法器28上，以便控制在數字音頻信號通道輸出端上的增益，正如以下進一步描述中的那樣。
正如從畫在圖1中的那一部分走帶機構40中可以看出的那樣，把磁帶42繞在旋轉掃描磁鼓44的周圍。掃描磁鼓44具有兩組磁性錄/放磁頭，其中圖1只示出了連接到重放通道10上的一個重放磁頭12。正如在這種技術中所周知的那樣，這些磁頭安裝在掃描磁鼓44的外緣上，并且，它們以已知的方式沿著磁帶上的螺旋磁跡錄/放信息。主導軸46將磁帶42送進，隨后以直流電動機(未示出)以公知的方式來驅動。作為位置伺服而工作的主導軸伺服48控制主導軸的運動。在全部工作方式下，主導軸46都是通過走帶機構來控制帶速。
CPU 50根據從主導軸伺服48通過引線49和總線52接受的主導軸測速信息以傳統的方式來計算實際帶速。走帶機構伺服板相應部分的方框圖示于上面提到的維護手冊第5-119頁圖5-54中。
現在描述根據本發明優選實施例來計算增益控制系數(GCF)的方法。圖2的特性曲線示出取決于帶速的增益控制系數。正和負帶速值分別對應于正向和反向帶速。在這一實例中，把帶速值表示為正常帶速的系數，正常帶速就是進行原始記錄時所采用的帶速。因此，等于1的帶速幅度值表示正常帶速，等于2的帶速幅度值表示正常帶速的2倍，等等。應當理解，另一方面，可以把以英寸/秒為單位的帶速值沿著圖2特性曲線的水平軸直接畫出來，該特性曲線的形狀將保持不變。
根據本發明優選實施例，CPU 50用增益控制系數來乘操作員所預置的音頻輸出增益。把這樣修正了的從CPU 50通過總線52和引線70來的音頻輸出增益值加到乘法器28上。從圖2的特性曲線中可以看出，帶速為零時，增益控制系數(GCF)等于零。也就是說，當使磁帶停止時，從圖1的CPU 50通過總線70加到乘法器28上的音頻輸出增益值使音頻通道10的輸出端34上的音頻輸出信號電平減小到零。其結果是，沒有可聞的信號從數字音頻重放通道中重放出來。
從圖2中進一步可以看出，在預定的低帶速范圍內，增益控制系數隨著帶速的增大而增大到預定值，此后，增益控制系數保持恒定。在優選的實施例中，在磁帶運動的兩個方向上，在從零到 1/2 正常帶速的帶速范圍內，增益控制系數從零線性地增大到1。
因此，當磁帶的移動速度低于 1/2 正常帶速時，重放音頻信號的電平隨著在每一方向上帶速的減小而減小。在圖2的特性曲線中，帶速與增益控制系數之間呈現為線性關系。另一方面，特性曲線可以具有其它形狀，例如呈階梯形變化或呈指數變化。通常，特性曲線的形狀是不臨界的。但是，重要的是，為了在帶速為零和帶速很低時，獲得對于重放音頻信號電平的所需抑制，該特性曲線在帶速為零時具有等于零的增益控制系數，且在磁帶的每一運動方向，隨著帶速數值的增大，直到所選定的帶速值，增益控制系數值亦增大。由此使該增益控制系數保持恒定，最好是等于1。
在優選的實施例中，已根據經驗把圖2中特性曲線的“折點”選擇為 1/2 正常帶速。但是，顯然，為了滿足編輯操作員的需要和偏愛，可以選擇其它不同的折點值。例如，當選擇指數地增大的特性曲線時，將不存在折點，而是漸近地達到所選擇的恒定增益控制系數值。
從上面參看圖2所作的描述中可以得出，當磁帶以很低速度運動時，音頻信號重放通道的增益有所需要的減小，其減小量取決于帶速的數值。本發明上述特征的優點是在編輯操作期間內，操作員可以當需要聽的時候可聽該音頻信號，但該音頻信號的音量已經減小了。當控制系數變成等于1時，帶速不再影響重放通道的增益。
在圖1的控制面板60上，除了其它許多元件之外，還安裝了控制旋鈕62、控制按鈕JOG(緩動)72、VAR(變速)74、STOP(停止)76以及顯示屏78。正如在這種技術中所周知的那樣，在緩動方式下，當按下JOG(緩動)按鈕72并且操作員沿兩個方向的任一方向手動地轉動控制旋鈕62時，該旋鈕62的轉動方向以及轉動速度被傳譯到主導軸伺服48上，同時，主導軸直接跟隨旋鈕的運動。正如所周知的那樣，主導軸的運動本身引起磁帶運動。在這種工作方式下，控制旋鈕62的轉動速度確定了磁帶運動的速度和方向，控制旋鈕62的角位置對應主導軸的角位置。作為一個實例，在緩動方式下，可以沿著兩個方向的任一方向來轉動控制鈕62，以便在一時間上，使磁帶正向或反向運動一個或一個以上的電視幀或場。
在另一已知的、一般稱為變速重放的工作方式下，當按下控制面板60上的VAR(變速)按鈕74時，主導軸46就運動，同時，可以沿著兩方向的任一方向來轉動控制鈕62，以便控制主導軸運動的方向和速度。當旋鈕62在“ZERO”(“零”)的位置上時，則磁帶停止。當沿著一個方向通過零位置來轉動旋鈕62時，磁帶以正比于旋鈕62對于零位置的角位移的速度沿著一個方向而運動。當沿著相反方向通過零位置來轉動旋鈕62時，磁帶則沿著相反方向而運動。因此，通過手動地轉動旋鈕62就可以取決于旋鈕62相對于零位置的運動方向而對帶速進行控制。當按下STOP(停止)按鈕76時，磁帶停止運動，正如也可以通過在緩動方式下不控制旋鈕的運動，或者在變速重放方式下把控制旋鈕62調整到零的位置上而獲得。控制面板60上的屏幕78顯示全部上述工作方式下的帶速和方向。
為了提供更詳細的描述，下面描述利用CPU 50來計算實際帶速的方法。根據旋轉主導軸46以公知的方法來產生檢測出來的主導軸轉速信號來計算實際帶速。把引線68上的主導軸轉速信號加到包括用來以恒定頻率計數時鐘脈沖的計數器(未示出)的主導軸伺服48上。每一個主導軸轉速脈沖鎖存該計數值并使該計數器復位。被鎖存的計數值表示主導軸轉速脈沖的周期。利用CPU 50通過數據/地址總線52和引線49讀出該計數值。CPU 50從所獲得的計數值中來計算主導軸的速度。在緩動和變速重放方式下，由主導軸驅動磁帶，故主導軸的速度也表示帶速。由CPU 50獲得的磁帶速度的計算結果，是表示實際帶速為正常帶速多少倍的一個16位數。
根據本發明的優選實施例，把CPU 50編程，以便正如以前所描述的那樣，根據圖2的特性曲線來計算作為這樣獲得的實際帶速值的函數的增益控制系數。把CPU 50進一步編程，以便把操作員所預置的重放通道音頻輸出增益乘以增益放大系數。然后，CPU 50用修正了的最終增益控制信號來調節音頻重放通道的增益。因此，當磁帶速度為零時，增益等于零，因此，引線34上的音頻重放信號的電平被置零。當磁帶開始運動時，增益成正比地增大，在 1/2 正常重放帶速時，增益達到操作員以前所設定音頻輸出增益的最大值。
每當磁帶速度改變并引起增益控制系數值根據圖2的特性曲線改變時，則須利用CPU 50把新的增益控制信號值計算出來，把它通過總線52和引線70加到提供實際增益調節的乘法器28上。以上所述將導致引線34上的音頻輸出信號電平的減小，這種減小取決于在預定的低帶速范圍內的帶速。當帶速超過該范圍時，音頻信號電平就不減小了。
雖然已經參看附圖通過實例全面地描述了本發明，但是應該指出，對于那些熟悉這種技術的人來說，各種改變和變型將是顯然的。因此，除非這樣的改變和變型背離了本發明的范圍，應該認為這些改變和變型包括在所附權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種用來重現記錄于跨在磁帶長度方向上而延伸的平行磁跡上的音頻信號的設備，所述設備具有至少一個用來掃描所述平行磁跡的重放磁頭、一個與所述重放磁頭相聯的音頻重放通道以及用來調節所述音頻重放通道的音頻輸出增益的裝置，這種設備包括用來檢測所述磁帶縱向速度的裝置；以及用來提供取決于所述檢測出來的磁帶速度的增益控制信號，并且用來把所述增益控制信號加到所述用來調節所述音頻輸出增益的裝置上的裝置，當所述檢測出來的帶速為零時，所述增益控制信號將音頻輸出增益減小到基本上等于零，使所述音頻輸出增益與檢測出來的帶速的幅值在向一個效果發展相同的趨向上在零與預定帶速幅值之間變化，并且當檢測出帶速超過所述預定幅值時，提供恒定的音頻輸出增益。
2.一種用來重現記錄在磁帶的螺旋磁跡上的音頻信號的設備，所述設備具有至少一個旋轉重放磁頭、一個與所述重放磁頭相聯的音頻信號重放通道以及用來調節所述音頻重放通道的音頻輸出增益的裝置，這種設備包括用來檢測所述磁帶縱向速度的裝置;以及控制裝置，該控制裝置接受涉及所述檢測出來的帶速信息，并且，相應地提供取決于所述帶速的增益控制系數，當所述檢測出來的帶速為零時，所述增益控制系數等于零，所述增益控制系數隨著所述檢測出來的帶速幅值從零增大到預定的帶速幅值而增大，當所述帶速的所述幅值超過所述預定的帶速幅值時，所述增益控制系數等于預定的恒定值，所述控制裝置利用所述增益控制系數來修正所述音頻重放通道預置的音頻輸出增益，以及獲得增益控制信號，并把所述增益控制信號加到用來調節所述音頻重放通道的所述音頻輸出增益的裝置上。
3.根據權利要求2所述的設備，其特征在于所述音頻重放通道是數字信號通道，并且，其中所述用來調節所述音頻輸出增益的裝置是一個數字信號乘法器。
4.根據權利要求2所述的設備，其特征在于所述控制裝置包括一可編程的控制裝置，把該可編程的控制裝置編程，以便計算取決于所述帶速的所述增益控制系數，并且把所述音頻重放通道的預置音頻輸出增益乘以所述增益控制系數以獲得所述增益控制信號。
5.根據權利要求2所述的設備，其特征在于所述增益控制系數隨著所述檢測出來的帶速幅值的增大而線性地增大。
6.根據權利要求2所述的設備，其特征在于所述增益控制系數的預定恒定值等于1。
7.一種利用具有至少一個用來掃描所述平行磁跡的重放磁頭、一個與所述重放磁頭相聯的音頻重放通道以及用來調節所述音頻輸出通道的音頻輸出增益的裝置的磁性錄/放設備來重放記錄在跨在磁帶長度方向上延伸的平行磁跡上的音頻信號的方法，這種方法包括以下步驟檢測所述磁帶在重放期間內的縱向速度;提供取決于所述檢測出來的磁帶速度的增益控制信號，當所述檢測出來的帶速為零時，所述增益控制信號把音頻輸出增益減小到基本上等于零，使所述音頻輸出增益與檢測出來的帶速的幅值在向一個效果發展相同的趨向上在零與預定帶速幅值之間變化，并且，當檢測出來的帶速超過所述預定幅值時，提供恒定的所述通道的增益;把所述增益控制信號加到所述用來調節所述音頻重放通道的所述音頻輸出增益的裝置上。
8.一種利用具有至少一個旋轉重放磁頭、一個與所述重放磁頭相聯的音頻重放通道以及用來調節所述音頻重放通道的音頻輸出增益的裝置的磁性錄/放設備來重放記錄在磁帶的螺旋磁跡上的音頻信號的方法，這種方法包括下列步驟檢測所述磁帶在重放期間的縱向速度;提供取決于所述檢測出來的帶速的增益控制系數，當檢測出來的帶速為零時所述增益控制系數等于零，使所述增益控制系數與所述檢測出來的帶速的幅值在向一個效果發展相同的趨向上在零與預定帶速幅值之間變化，并且當所述帶速的幅值超過所述預定的帶速幅值時，所述增益控制系數等于預定的常數;利用所述增益控制系數來修正所述音頻重放通道的預置音頻輸出增益，以便獲得增益控制信號;以及把所述增益控制信號加到用來調節所述音頻輸出增益的所述裝置上，以便控制從所述重放通道中獲得的所述音頻信號的電平。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于所述增益控制系數隨著所述檢測出來的帶速幅值而線性地改變。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于所述增益控制系數的預定的恒定值等于1。
11.根據權利要求8所述的方法，其特征在于所述修正步驟包括把所述預置的音頻通道增益乘以所述增益控制系數。
全文摘要
一種用來控制音頻輸出信號電平的裝置和方法，該輸出信號已被錄在磁帶上并從磁帶上以低速或零速重放出來，例如在編輯期間，以緩動方式或者變速方式重放出來。提供了增益控制信號，以便消除伴隨著停止運動重放狀態下干擾的重復性音頻信號，并減小在很低帶速重放狀態下該干擾的重復性音頻信號的電平。產生取決于帶速幅值的增益控制信號，并用該增益控制信號來調節重放通道的音頻輸出增益。
文檔編號G11B27/00GK1057355SQ9110395
公開日1991年12月25日 申請日期1991年6月14日 優先權日1990年6月14日
發明者揚·S·韋索洛夫斯基 申請人:安佩克斯公司