專利名稱：數(shù)字音頻信息在其存儲(chǔ)媒介上的多路調(diào)制編碼方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能顯著擴(kuò)展激光盤、袖珍盤、數(shù)字音頻磁帶及其它常規(guī)數(shù)字錄音媒介有效容量的方法與裝置，更具體而言涉及將多數(shù)字聲信號(hào)多路調(diào)制到數(shù)字通道上的方法及其相關(guān)裝置，其中該通道正為這些記錄媒介上的脈沖編碼調(diào)制(PCM)數(shù)字音頻通道所占用。
目前市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字音頻格式為雙通道立體聲16位線性PCM系統(tǒng)。這種編碼形式用于袖珍盤(CDs)、激光盤和數(shù)字音頻磁帶(DAT)，以及專業(yè)數(shù)字磁帶錄音機(jī)。它在略高于90dB的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供雙聲道，且對(duì)于常規(guī)的CD，它提供大約一小時(shí)的錄音時(shí)間。一種誤差修正技術(shù)系統(tǒng)被用來檢測(cè)并修正位誤差，從而導(dǎo)致了能給出可靠的高質(zhì)量立體聲錄音的系統(tǒng)。
盡管16位線性數(shù)字音頻可提供良好的錄音質(zhì)量，但它還不能達(dá)到非常高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以滿足錄音愛好者的要求。目前已經(jīng)出現(xiàn)了新的20位模-數(shù)編碼器和數(shù)-模解碼器，但這些器件不能與用于現(xiàn)有CD和激光盤的16位線性PCM技術(shù)相兼容；從而該新型編碼器和解碼器對(duì)質(zhì)量的改善不能在現(xiàn)行的數(shù)字音頻標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)現(xiàn)。
常規(guī)數(shù)字錄音媒介對(duì)雙通道立體聲的限制以及大約一小時(shí)的錄音時(shí)間也是不合要求的。例如，六聲道裝置將具有產(chǎn)生類似于十足裝備的六軌劇場(chǎng)環(huán)境收聽效果的潛力。另外，可在單個(gè)盤上進(jìn)行遠(yuǎn)超過一小時(shí)的錄音，這在許多情況下將是有利的，同時(shí)其非常迅速的盤存取能力仍將允許錄音的任何部分被快速和方便地存取。
本發(fā)明的目的在于提供一種方法和裝置，其用于將更高質(zhì)量的多通道數(shù)字音頻存儲(chǔ)于常規(guī)錄音媒介(如CD、激光盤和DAT)的立體聲通道和/或進(jìn)行比該媒介通常所能實(shí)現(xiàn)的錄音時(shí)間更長的錄音。該系統(tǒng)有足夠的適應(yīng)性，能處理許多不同種類的音頻輸入，且不需要特別的新成分。
該目的通過壓縮多軌輸入數(shù)字音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率以使其壓縮后組合數(shù)據(jù)比特率不超過該音頻存儲(chǔ)媒介的最大數(shù)據(jù)比特率而實(shí)現(xiàn)。接著，該壓縮信號(hào)相互進(jìn)行多路調(diào)制以產(chǎn)生一多路調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)具有不超過該存儲(chǔ)媒介最大容量的數(shù)據(jù)比特率。在編碼成該存儲(chǔ)媒介所使用的格式之后(例如常規(guī)的AES/EBU)，該多路調(diào)制信號(hào)被記錄在該存儲(chǔ)媒介之上。實(shí)現(xiàn)重放的過程是，從存儲(chǔ)媒介上讀取所錄信號(hào)，對(duì)該讀取信號(hào)以與編碼方式互補(bǔ)的方式進(jìn)行解碼，對(duì)該解碼信號(hào)以與多路調(diào)制方式互補(bǔ)的方式進(jìn)行信號(hào)分離，再對(duì)該分離信號(hào)以與壓縮方式互補(bǔ)的方式進(jìn)行解壓縮。然后該解壓縮信號(hào)可通過數(shù)-模變換器(DAC)進(jìn)行處理并提供給揚(yáng)聲器。
壓縮因子的選擇與輸入信號(hào)通道的數(shù)據(jù)比特率、錄音媒介的數(shù)據(jù)比特率容量以及輸入通道數(shù)相關(guān)，以便使壓縮后輸入信號(hào)的組合數(shù)據(jù)比特率不超過該錄音媒介的容量。用于存儲(chǔ)音頻采樣的錄音媒介具有對(duì)每個(gè)采樣預(yù)定的位數(shù)，從而壓縮輸入信號(hào)被多路調(diào)制成具有相同位數(shù)的數(shù)據(jù)組。盡管這樣會(huì)導(dǎo)致某些輸入采樣被分離在不同的數(shù)據(jù)組之中，但互補(bǔ)的解碼處理可恢復(fù)原始采樣的完整性。
不同輸入格式要求不同類型的多路調(diào)制，為適應(yīng)這一點(diǎn)，可將識(shí)別標(biāo)志碼與該輸入信號(hào)一起錄入以保證信號(hào)分離以互補(bǔ)的方式進(jìn)行。這一點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，可指定32位AES/EBU子系統(tǒng)中的一位作為識(shí)別標(biāo)志，也可提供一個(gè)獨(dú)立的模式識(shí)別輸入。當(dāng)大量輸入軌道存在時(shí)，如當(dāng)具有擴(kuò)展長度的較低質(zhì)量輸入軌道被分解為用以順序編碼的大量子通道時(shí)，可利用中等存儲(chǔ)媒介編輯各個(gè)輸入通道組以進(jìn)行多路調(diào)制。
附圖簡要說明

圖1為將多數(shù)字音頻輸入在數(shù)字存儲(chǔ)媒介上進(jìn)行編碼的系統(tǒng)框圖，該數(shù)字存儲(chǔ)媒介的容量小于輸入信號(hào)組合的容量；圖2為解碼系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)用于從該存儲(chǔ)媒介上重現(xiàn)該數(shù)字音頻信號(hào)；圖3描述了較高比特級(jí)音頻輸入信號(hào)至記錄于數(shù)字音頻存儲(chǔ)媒介的較低比特級(jí)數(shù)據(jù)流的壓縮與多路調(diào)制；圖4為另一種用于大量輸入數(shù)據(jù)通道的多路調(diào)制方案的框圖；圖5的數(shù)據(jù)圖描述了用于本發(fā)明優(yōu)選方案的常規(guī)AES/EBU接口標(biāo)準(zhǔn)；圖6A1～圖6A7以及圖6B1～圖6B7共同組成了用于本發(fā)明優(yōu)選方案的AES/EBU編制器的原理圖；圖7A1～圖7A7、圖7B1和圖7B2以及圖7C1～圖7C7共同組成了用于本發(fā)明優(yōu)選方案的解碼器的原理圖。
本發(fā)明給出了將六個(gè)或甚至更高質(zhì)量(即20位)的數(shù)字音頻通道可兼容地編碼于常規(guī)立體聲PCM數(shù)據(jù)比特流上的方法，因而極大地?cái)U(kuò)展了數(shù)字音頻存儲(chǔ)媒介(如CD、激光盤和DAT)的有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。例如，在通常只能存儲(chǔ)大約一小時(shí)立體聲(雙通道)16位音頻的CD上，這種方法可記錄一小時(shí)六軌超高保真20位音頻，或記錄四小時(shí)16位立體聲數(shù)字音頻，或記錄四十小時(shí)調(diào)幅射頻質(zhì)量的音頻。
編碼系統(tǒng)的框圖在圖1中給出。多軌數(shù)字音頻輸入信號(hào)CH1、CH2…CHn以線性數(shù)字音頻格式而給出，其典型格式為對(duì)每個(gè)采樣16、18或20位。如果本發(fā)明用于記錄超高質(zhì)20-20KHz帶寬的數(shù)字音頻信號(hào)，則輸入數(shù)據(jù)的形式為具有每秒24,100采樣率的20位線性PCM信號(hào)，該采樣率與常規(guī)立體聲16位線性編碼音頻相同。對(duì)于擴(kuò)展時(shí)間調(diào)幅質(zhì)量的音頻編碼，可將四十通道20-4KHz 16位線性PCM信號(hào)(其采樣率為每秒8,820)輸入該系統(tǒng)。
將n個(gè)輸入通道各自分別施加于數(shù)據(jù)壓縮器C1、C2…Cn，該壓縮器將輸入數(shù)據(jù)音頻壓縮成較低的數(shù)據(jù)比特率。這種數(shù)據(jù)比特率壓縮器以前已用于實(shí)時(shí)無線電及電視廣播，而同樣的壓縮器也可用于此項(xiàng)新應(yīng)用。適合的數(shù)據(jù)壓縮器包括音頻處理技術(shù)公司的APTX100(其將數(shù)據(jù)比特率縮減四倍)，DolbyRAC-3、SonyRATRAC以及European Musician壓縮規(guī)則系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)壓縮算法的選擇應(yīng)使得來自所有壓縮器輸出端的數(shù)據(jù)比特率的總和不超過常規(guī)雙通道16位線性PCM音頻的數(shù)據(jù)比特率。例如，如果有20位數(shù)據(jù)的六個(gè)輸入通道，則4∶1的壓縮率將實(shí)現(xiàn)足夠的壓縮。這六個(gè)20位輸入通道中每一個(gè)具有1.25倍于16位立體聲通道的數(shù)據(jù)比特率，而輸入通道的數(shù)量為立體聲通道的三倍。因而，壓縮前的組合輸入信號(hào)數(shù)據(jù)率為該16位數(shù)據(jù)比特率的3.75倍。從而將該輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率壓縮四倍便滿足了組合壓縮輸入數(shù)據(jù)比特率不超過16位立體聲數(shù)據(jù)比特率的要求。
壓縮音頻信號(hào)由多路調(diào)制器2相互進(jìn)行多路調(diào)制。該多路調(diào)制可以用若干方式實(shí)現(xiàn)。最簡單的方法是以反復(fù)的方式循環(huán)該壓縮輸入，而在每個(gè)周期順序從各個(gè)壓縮輸入中提取一位或一組位。在優(yōu)選方案中(這將在下面進(jìn)行詳細(xì)說明)，依次從每個(gè)壓縮器提取16位數(shù)據(jù)單元以產(chǎn)生在數(shù)據(jù)比特率上等價(jià)于16位雙通道立體聲信號(hào)的多路調(diào)制輸出。
在該多路調(diào)制的過程中，要求該調(diào)制數(shù)據(jù)在優(yōu)選AES/EBU格式的數(shù)據(jù)單元中是位置穩(wěn)定的，以便使來自基本CD或其它數(shù)字存儲(chǔ)媒介誤差修正裝置的插值與代換在最終多路調(diào)制信號(hào)重現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生最小的音頻誤差。正象在上述六通道20位輸入音頻信號(hào)的場(chǎng)合，如果來自壓縮器的組合數(shù)據(jù)率小于16位線性PCM立體聲數(shù)據(jù)率，則附加的位誤差修正可利用常規(guī)的誤差修正芯片裝置(如Reed Solomon誤差修正規(guī)范)而引入該數(shù)字多路調(diào)制器。
多路調(diào)制器2的輸出可選擇存入數(shù)據(jù)文件4(如計(jì)算機(jī)硬盤)，在那里可進(jìn)行編輯函數(shù)或添加同步信號(hào)之類的附加處理。然后，該多路調(diào)制信號(hào)被送入常規(guī)編制器6，該編制器將該信號(hào)編制成用于記錄在數(shù)字音頻存儲(chǔ)媒介上的適當(dāng)格式；本應(yīng)用中的常規(guī)格式為AES/EBU。該多路調(diào)制信號(hào)在數(shù)據(jù)率上等效于雙通道16位線性PCM，從而對(duì)于AES/EBU編制器6而言它等效于常規(guī)的立體聲信號(hào)。適合的編制器由若干公司生產(chǎn)，例如由晶體半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CS8401、CS8402數(shù)字音頻接口傳送器。
為最大程度地增加處理不同類型輸入音頻信號(hào)的靈活性，該多路調(diào)制器2應(yīng)當(dāng)可調(diào)以接受不同數(shù)目的輸入通道，并允許選擇在多路調(diào)制周期內(nèi)從各個(gè)通道所提取的數(shù)據(jù)位數(shù)。常規(guī)AES/EBU編制器(又稱為接口傳送器)包括用戶位輸入端8，該端口允許多路調(diào)制模式被記錄在AES/EBU比特流之內(nèi)。當(dāng)該比特流在重放過程中從數(shù)字錄音媒介上被解時(shí)，該多路調(diào)制模式信息被利用來控制信號(hào)分離。另一方面，可加入移位寄存器以將壓縮用戶信息直接置于具有AES/EBU格式的20位音頻數(shù)據(jù)部分之中，這將在下面加以介紹。該格式化數(shù)字音頻數(shù)據(jù)通過常規(guī)數(shù)字錄音機(jī)10被記錄在CD、激光盤、DAT或其它類型設(shè)計(jì)的數(shù)字錄音媒介12上。
將該錄制數(shù)字音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的模擬聲音信號(hào)的解碼系統(tǒng)如圖2所示。它包括常規(guī)數(shù)字重放裝置14，用以讀出記錄在存儲(chǔ)媒介上的音頻數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)AES/EBU系列比特流的形式輸出。AES/EBU接口接收機(jī)(如晶體半導(dǎo)體公司的CS8411或CS8412)以與圖1中AES/EBU編制器6相互補(bǔ)的方式進(jìn)行工作以產(chǎn)生等價(jià)于雙通道16位線性PCM的輸出。AES/EBU接口接收機(jī)16的輸出由信號(hào)分離器18進(jìn)行信號(hào)分離，該信號(hào)分離器以互補(bǔ)于圖1多路調(diào)制器2的方式進(jìn)行工作。利用將適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)沿輸出線22送至信號(hào)分離器18，AES/EBU用戶位可通過附加微處理器控制器20讀出并被用來選擇編碼過程中任何不同形式的多路調(diào)制方案。信號(hào)分離模式也可以人為選定，可直接或通過該控制器的用戶輸入端24進(jìn)行選擇。該控制器的另一個(gè)輸出26設(shè)定系統(tǒng)時(shí)鐘28的采樣時(shí)鐘率。例如，在不同于高保真錄音的擴(kuò)展調(diào)幅質(zhì)量錄音的情況下，采樣率從每秒44,100減至每秒8,820；而該時(shí)鐘率必須與用于錄音過程的采樣率相匹配。
來自信號(hào)分離器18的比特流輸出被饋至數(shù)字音頻解壓器D1、D2…Dn，其方式與由圖1中多路調(diào)制器2從壓縮器C1、C2…Cn接收壓縮音頻輸入信號(hào)的方式相互補(bǔ)。最后，來自信號(hào)分離器D1、D2…Dn的輸出被分別送到數(shù)-模變換器DAC1、DAC2…DACn。在此，它們被轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，通過輸出線01、02…0n進(jìn)行傳送以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。在目前最高數(shù)字音頻質(zhì)量的情況下，由這些DAC而來的輸出可達(dá)到22或甚至24位線性PCM編碼。
圖3描述了由圖1所示系統(tǒng)將載有高質(zhì)量音頻信號(hào)(如20位)的多音頻輸入通道加工成模擬用于AES/EBU編制器6的常規(guī)16位立體聲輸入的方式。輸入通道CH1、CH2…CHn被描述為包含20位采樣S1、S2、S3、S4等的各個(gè)系列比特流。這些輸入信號(hào)被壓縮器C1、C2…Cn壓縮成5位壓縮采樣信號(hào)CS1、CS2、CS3、CS4等。多路調(diào)制器2對(duì)壓縮通道進(jìn)行循環(huán)，在每個(gè)周期內(nèi)對(duì)每個(gè)通道提取16位。這代表了來自三個(gè)完整采樣的位，再加上來自第四采樣的附加位。在圖3中，來自CH1的字30包含通道1數(shù)據(jù)比特流中三個(gè)5位采樣再加上來自第四采樣的第一位，該字被該多路調(diào)制器所獲取并將其放入輸出多路調(diào)制數(shù)據(jù)比特流32。隨后再從CH2獲取包含三個(gè)5位采樣加上來自第四采樣一個(gè)附加位的字34，該字在多路調(diào)制輸出中緊隨字30之后。該多路調(diào)制以這種方式繼續(xù)進(jìn)行直到第n通道中的字36，該字仍包含三個(gè)5位采樣加上來自第四采樣的一個(gè)附加位。在從最后一個(gè)通道取得一個(gè)字后，另一個(gè)循環(huán)周期開始，從第一通道取得一個(gè)新的16位字，其首位為壓縮采樣信號(hào)CS4的第二位。
表面上，這種多路調(diào)制過程不保證每個(gè)通道壓縮采樣的完整性，從而可能含預(yù)期在重放時(shí)導(dǎo)致輸入音頻信號(hào)的損失。然而，由于重放過程中信號(hào)分離的互補(bǔ)特性，該輸入采樣的完整性可在解壓縮之前得到恢復(fù)。
用于被壓縮輸入數(shù)字音頻信號(hào)的壓縮因子應(yīng)足夠大以允許該信號(hào)以這種方式進(jìn)行多路調(diào)制。首先，對(duì)具有比數(shù)字音頻存儲(chǔ)媒介所載正常位密度大的每采樣位數(shù)(如20位比16位)，該壓縮因子應(yīng)至少同輸入信號(hào)每采樣位數(shù)與通常存儲(chǔ)于存儲(chǔ)媒介上每采樣位數(shù)的比率相等。第二，當(dāng)所提供的輸入通道數(shù)多于存儲(chǔ)媒介正常所存儲(chǔ)的通道數(shù)時(shí)(如6通道對(duì)雙通道立體聲)，該壓縮因子應(yīng)當(dāng)至少同輸入信號(hào)通道數(shù)與存儲(chǔ)媒介正常所錄通道數(shù)的比率相等。當(dāng)輸入信號(hào)比正常所錄既有較大每采樣位數(shù)又有較大通道數(shù)時(shí)，該壓縮因子應(yīng)至少等于上述兩個(gè)比率的乘積。
圖4的框圖描述了長時(shí)間錄制相對(duì)較低質(zhì)量音頻數(shù)據(jù)(如40小時(shí)單軌調(diào)幅無線電音頻)的方式。該四十小時(shí)被分成連續(xù)的部分，比如分成四十個(gè)一時(shí)部分，而每一個(gè)部分按一個(gè)獨(dú)立的通道來處理。這些不同的″通道″被組合成便于處理的組，比如組成五組，每組八個(gè)通道；這種情況在圖4中被推廣到一般情形，即每組可包含n個(gè)通道。標(biāo)號(hào)數(shù)字1-1表示第一組的第一通道，1-2表示第一組的第二通道，2-1表示第二組的第一通道，余此類推?？偡纸M數(shù)用m表示。
通道CH1-1至CHm-n中的每一個(gè)分別用于壓縮器C1-1至Cm-n。每組壓縮器的輸出又分別施加于數(shù)據(jù)文件DF1，DF2，…DFm。各組壓縮音頻輸入由其各自數(shù)據(jù)文件進(jìn)行合并與編輯，而該數(shù)據(jù)文件的輸出由多路調(diào)制器2進(jìn)行多路調(diào)制。該輸入音頻信號(hào)的進(jìn)一步處理過程如圖1所示。
例如，如果四十小時(shí)調(diào)幅質(zhì)量的音頻要記錄在通常具有一小時(shí)雙通道立體聲的CD上，可將該四十小時(shí)分成各含八個(gè)通道的五組，而把這四十個(gè)小時(shí)在這些通道之間依次分配。各組的八個(gè)壓縮通道由各自的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行合并，這五個(gè)數(shù)據(jù)文件的輸出被多路調(diào)制成AES/EBU編制器的輸入，該輸入模擬正常的16位立體聲信號(hào)。在解碼器部分，提供了互補(bǔ)數(shù)據(jù)文件設(shè)計(jì)以存儲(chǔ)解碼通道1-2至m-n，同時(shí)通道1-1被轉(zhuǎn)換成模擬格式并由揚(yáng)聲器重放。在播放通道1-1的所需時(shí)間內(nèi)，所有其余通道可聚集在其各自的數(shù)據(jù)文件中。順序跟隨其后的各個(gè)通道接著被重放，直到整個(gè)四十小時(shí)播放的完成。這個(gè)重放過程可以在任何需要的時(shí)間被中斷。
利用中間硬盤數(shù)據(jù)文件提供了極大的靈活性，因?yàn)橥瑫r(shí)輸入所有通道是不必要的。例如，該系統(tǒng)還可用于借助將四小時(shí)雙通道輸入音頻信息通過數(shù)據(jù)壓縮器錄在硬盤中間數(shù)據(jù)文件上而錄制超過四小時(shí)的立體聲數(shù)字音頻，然后將該信號(hào)編輯成八通道格式并將其以平行于AES/EBU的格式輸出這里所使用的AES/EBU格式如圖5所示，其進(jìn)一步的詳細(xì)介紹請(qǐng)參見有關(guān)資料，如晶體半導(dǎo)體公司的數(shù)字音頻產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)，1994年1月，第6-35至6-68頁。該AES/EBU數(shù)據(jù)被組織成數(shù)據(jù)塊40，其中每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含二十四個(gè)通道狀態(tài)字節(jié)42。每個(gè)字節(jié)包括八個(gè)結(jié)構(gòu)44，而每個(gè)結(jié)構(gòu)含有一對(duì)子結(jié)構(gòu)46，其中每個(gè)子結(jié)構(gòu)包含三十二位。因此數(shù)據(jù)塊40包含384個(gè)32位子結(jié)構(gòu)46。在每個(gè)子結(jié)構(gòu)中，前四位0-3保留作為前置位，4-7位作為輔助數(shù)據(jù)位，8-27位作為音頻數(shù)據(jù)位，28位作為有效標(biāo)志位，29位作為用戶數(shù)據(jù)位，30位作為通道狀態(tài)數(shù)據(jù)位，而31位作為奇偶校驗(yàn)位。29位可用于編碼當(dāng)前多路調(diào)制模式；因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)塊可提供總數(shù)據(jù)為384個(gè)這樣的用戶位，所以實(shí)際上可定義任意數(shù)量的多路調(diào)制模式。
圖6A1至6A7以及圖6B1至6B3共同構(gòu)成了圖1所示AES/EBU編制器(發(fā)送器)6特定方案的原理圖。以下所提到的與圖6電路有關(guān)的部分?jǐn)?shù)字均為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，除了晶體半導(dǎo)體公司的CS8401 AES/EBU發(fā)送器U2和用于接收AES/EBU信號(hào)而為該發(fā)送器生成時(shí)鐘的晶體半導(dǎo)體公司的CS8412AES/EBU接收機(jī)U3之外。該電路包括75C01發(fā)送緩沖器FIFO U4，可編程邏輯PALCE22V10并一串變換器U6，用于發(fā)送DMA計(jì)時(shí)的PALCE16V8 U8，用于AES/EBU收/發(fā)計(jì)時(shí)的一對(duì)PALCE16V8 U10和U12，地址解碼器PALCE22V10U14，用于發(fā)送DMA符號(hào)交換的雙74HCT74 U16，一對(duì)74HCT374控制寄存器U18和U20，一對(duì)74HCT244狀態(tài)寄存器U22和U23以及至IBM計(jì)算機(jī)的邊緣接口48。
IBM數(shù)據(jù)文件4由DMA轉(zhuǎn)移到發(fā)送緩沖器FIFO U4。該數(shù)據(jù)讀出由信號(hào)/OUTHF所控制，其中該信號(hào)為FIFO半完全標(biāo)志。IBM計(jì)算機(jī)總線信號(hào)/IOW、TC、IRQ12及DREQ0排定DMA次序。DMA由控制信號(hào)/ENDMA0起動(dòng)。信號(hào)SCK為串行移位時(shí)鐘，而FSYNC為結(jié)構(gòu)的同步信號(hào)；標(biāo)定的FSYNC速率為44.1kHz。FSYNC的每周期四個(gè)字節(jié)被從發(fā)送緩沖器FIFO U4的輸出轉(zhuǎn)移到并一串變換器U6。U6的串行輸出SDATAO被移入AES/EBU發(fā)送器U2。U2的端口11為用戶位輸入端(圖1中數(shù)字8)，它由FSYNC計(jì)時(shí)。U2的端口20為AES/EBU發(fā)送輸出端。數(shù)字錄音機(jī)(圖1中數(shù)字10)為任何可接受AES/EBU格式數(shù)據(jù)的錄音機(jī)，例如D3格式的錄像機(jī)。
特定解碼方案的原理圖由圖7A1至7A7、7B1、7B2以及7C1至7C3共同給出。該解碼器包括晶體半導(dǎo)體公司的CS8412 AES/EBU接收機(jī)U30；四個(gè)PALCE16V8 U32、U34、U36和U38，分別用于SYNC檢測(cè)、同步間隔檢測(cè)、在同步信號(hào)下降上自由換向以及無同步信號(hào)三毫秒之后靜默；六個(gè)音頻處理技術(shù)公司的APTX100 4∶1音頻解壓器U40、U42、U44、U48、U50和U52；三個(gè)晶體半導(dǎo)體公司的CS4328數(shù)一模變換器U56、U58和U60；用于解壓器的PALCE16V8中斷計(jì)時(shí)器U62；74HC14通電復(fù)位裝置U64；PALCE22V10 APT中斷發(fā)生器U66；PALCE16V8 APT輸出延遲裝置U68；MTO-TI-60MHz APT DSP時(shí)鐘42；以及三個(gè)TL072雙輸出放大器A2、A4和A6。尋址表50被提供給解壓器U40、U42、U44、U48、U50和U52。
AES/EBU接收機(jī)U30對(duì)來自數(shù)字記錄媒介的AES/EBU數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；它執(zhí)行圖2AES/EBU接收機(jī)16的功能。FSYNC輸出是結(jié)構(gòu)同步信號(hào)，具有每個(gè)采樣一次的頻率，標(biāo)稱值為44.1kHz。SCK輸出為位時(shí)鐘，它是解碼器的移位時(shí)鐘。SDATA輸出為串行數(shù)據(jù)，它傳至同步檢測(cè)電路和音頻解壓器。11MHz輸出為U30鎖相環(huán)的輸出，它用于對(duì)U56-U60 DAC中的數(shù)字濾波進(jìn)行計(jì)時(shí)。U30-14為用戶位輸出，它由FSYNC進(jìn)行計(jì)時(shí)。U32檢測(cè)串行數(shù)據(jù)中的同步模式；在本方案中，同步標(biāo)志為多路調(diào)制時(shí)隙中的十六進(jìn)制數(shù)$55AA。U32-18為同步檢測(cè)信號(hào)。U32的/SCK輸出對(duì)U68進(jìn)行計(jì)時(shí)，它加入1/2位的延遲以產(chǎn)生輸出信號(hào)APTDO0DEL、APTDO1DEL及APTDO2DEL，它是DAC U56-U60的數(shù)據(jù)。
端口U34-18表明最后三個(gè)同步標(biāo)志處在適當(dāng)位置，而/FSYNC輸出用于區(qū)分多路調(diào)制數(shù)據(jù)的奇偶時(shí)隙。端口U36-17(即SYNC)識(shí)別用于APT音頻解壓器的時(shí)隙。它由U34-18信號(hào)進(jìn)行同步。U36-18表示SYCH和U34-18是一致的；該信息用于復(fù)位計(jì)數(shù)器38，它在未收到同步信號(hào)三毫秒之后使解碼器靜默。APTDI(即解碼器串行輸入數(shù)據(jù))在靜默情況下被置零。/MUTE信號(hào)在靜默時(shí)將U68輸出置零。
來自音頻解壓器U40、U42、U44、U48、U50和U52的解壓輸出被標(biāo)記為APTDO0至APTDO2，且成對(duì)進(jìn)行多路調(diào)制。音頻解壓器DAC U56、U58和U60為數(shù)一模變換器，其對(duì)應(yīng)于圖2中元件DAC1、DAC2、…DACn。每個(gè)雙放大器A2、A4和A6包括兩個(gè)放大器，用以提供六通道輸出容量。
盡管所給出并介紹的是本發(fā)明的特定方案，但熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人將會(huì)推演出許多變形和替代方案。因此，應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明只受后附權(quán)利要求的局限。
權(quán)利要求
1.將具有預(yù)定數(shù)據(jù)比特率的多通道數(shù)字音頻信息記錄于永久數(shù)字存儲(chǔ)媒介的方法，它包括提供可存儲(chǔ)數(shù)字音頻信號(hào)的永久性數(shù)字存儲(chǔ)媒介(12)，其中數(shù)字音頻信號(hào)由該存儲(chǔ)媒介以預(yù)定格式并以不超過預(yù)定最大數(shù)據(jù)比特率的速率所接收；提供多通道輸入數(shù)字音頻信號(hào)(CH1、CH2、…CHn)，其組合數(shù)據(jù)比特率超過該最大數(shù)據(jù)比特率；壓縮(C1、C2、…Cn)該多通道輸入數(shù)字音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率以使其壓縮后的組合數(shù)據(jù)比特率不超過存儲(chǔ)媒介的最大數(shù)據(jù)比特率；多路調(diào)制(2)該壓縮數(shù)字音頻信號(hào)使之成為具有不超過存儲(chǔ)媒介最大數(shù)據(jù)比特率之比特率的多路調(diào)制信號(hào)(32)；編碼(6)該多路調(diào)制信號(hào)使之具有該預(yù)定格式；將該編碼信號(hào)記錄(10)于該數(shù)字存儲(chǔ)媒介上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該數(shù)字存儲(chǔ)媒介用于存儲(chǔ)具有預(yù)定每采樣位數(shù)的音頻采樣信號(hào)(CS1、CS2、…)，該輸入數(shù)字音頻信號(hào)被提供為具有大于預(yù)定數(shù)目每采樣位數(shù)的音頻采樣(S1、S2、…)，該輸入數(shù)字音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率以該數(shù)據(jù)比特率壓縮步驟進(jìn)行壓縮，其壓縮因子至少等于該輸入數(shù)字音頻信號(hào)每采樣位數(shù)與該預(yù)定每采樣位數(shù)的比率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該數(shù)字存儲(chǔ)媒介用于存儲(chǔ)預(yù)定數(shù)目的音頻通道，且該輸入數(shù)字音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率壓縮因子至少等于該每采樣位比率與輸入信號(hào)通道數(shù)同該預(yù)定音頻通道數(shù)比率的乘積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中該壓縮數(shù)字音頻信號(hào)被多路調(diào)制成具有該預(yù)定位數(shù)數(shù)據(jù)組的多路調(diào)制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中還包括在該壓縮步驟之后對(duì)該各組中間數(shù)字存儲(chǔ)媒介(DF1、DF2、…DFn)中的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行編輯的步驟，并將該多路調(diào)制步驟施加于該編輯信號(hào)組。
6.用于將具有預(yù)定數(shù)據(jù)比特率的多通道數(shù)字音頻信號(hào)記錄于可存儲(chǔ)數(shù)字音頻信號(hào)的永久性數(shù)字存儲(chǔ)媒介(12)上的系統(tǒng)，其中數(shù)字音頻信號(hào)由該數(shù)字存儲(chǔ)媒介以預(yù)定格式并以不超過預(yù)定最大數(shù)據(jù)比特率的速率所接收，該輸入數(shù)字音頻信號(hào)具有大于該最大數(shù)據(jù)比特率的組合數(shù)據(jù)比特率；該系統(tǒng)包括一組用于壓縮各輸入數(shù)字音頻信號(hào)通道(CH1、CH2、…CHn)數(shù)據(jù)比特率的壓縮器(C1、C2、…Cn)，以便使壓縮后的組合數(shù)據(jù)比特率不超過該存儲(chǔ)媒介的最大數(shù)據(jù)比特率；多路調(diào)制器(2)，用于將來自該數(shù)據(jù)比特率壓縮器的輸出多路調(diào)制成具有不超過存儲(chǔ)媒介最大數(shù)據(jù)比特率的多路調(diào)制信號(hào)；編碼器(6)，用于將來自該多路調(diào)制器的輸出編碼成該預(yù)定格式；錄音機(jī)(10)，用于將來自該編碼器的輸出錄制在該數(shù)字存儲(chǔ)媒介上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的錄音系統(tǒng)，用于設(shè)計(jì)成存儲(chǔ)雙通道立體聲錄音的數(shù)字存儲(chǔ)媒介，其中該多路調(diào)制器生成在數(shù)據(jù)比特率方面等效于適合記錄在該數(shù)字存儲(chǔ)媒介上的雙通道立體聲信號(hào)的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的錄音系統(tǒng)，其中該數(shù)字存儲(chǔ)媒介設(shè)計(jì)用于存儲(chǔ)具有預(yù)定每采樣位數(shù)的音頻采樣信號(hào)(CS1、CS2、…)，而該壓縮器壓縮該輸入數(shù)字音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率，其壓縮因子至少等于該輸入數(shù)字音頻信號(hào)每采樣位數(shù)與該預(yù)定每采樣位數(shù)的比率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的錄音系統(tǒng)，其中該數(shù)字存儲(chǔ)媒介設(shè)計(jì)用于存儲(chǔ)預(yù)定數(shù)目的音頻通道，而該壓縮器壓縮該輸入數(shù)字音頻信號(hào)的數(shù)據(jù)比特率，其壓縮因子至少等于該每采樣位數(shù)比率與輸入信號(hào)通道數(shù)同該預(yù)定音頻通道數(shù)比率的乘積。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的錄音系統(tǒng)，其中還包括中間數(shù)字存儲(chǔ)媒介(DF1、DF2、…DFm)，用于編輯由該數(shù)據(jù)比特率壓縮器壓縮之后的各組數(shù)字音頻信號(hào)，并將該編輯信號(hào)組提供給該多路調(diào)制器。
全文摘要
具有大于數(shù)字存儲(chǔ)媒介(CD、激光盤或數(shù)字錄音帶)最大數(shù)據(jù)比特率之組合數(shù)據(jù)比特率的超高質(zhì)或超長數(shù)字音頻通道被記錄于音頻媒介上。錄制的實(shí)現(xiàn)過程是，壓縮多通道輸入信號(hào)數(shù)據(jù)比特率使之壓縮后組合數(shù)據(jù)比特率不超過存儲(chǔ)媒介的最大值，多路調(diào)制該壓縮音頻信號(hào)，編碼該調(diào)制信號(hào)成為預(yù)定格式，最后在存儲(chǔ)媒介上錄制該編碼信號(hào)。重放的實(shí)現(xiàn)是以與錄制過程互補(bǔ)的方式對(duì)來自存儲(chǔ)媒介的信號(hào)進(jìn)行解碼、信號(hào)分離及解壓縮。
文檔編號(hào)G11B20/12GK1140513SQ95191502
公開日1997年1月15日 申請(qǐng)日期1995年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月4日
發(fā)明者特里·D·比爾德, 詹姆斯·S·凱查姆 申請(qǐng)人:Dts工業(yè)技術(shù)股份有限公司