專利名稱：用于記錄和重放磁條上信息的方法和相關(guān)的讀出/記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于記錄和再現(xiàn)磁條上的聲音信息，以及也可能是視頻和其它信息的方法，以及相關(guān)的讀出/寫入裝置。
磁條上音頻信息的讀/寫通常由使用一個支撐磁條并繞在卷軸上的磁帶和作為讀/寫裝置位置靠近在其下由適宜的電機裝置拖動以勻速移動的磁帶的磁頭進行的，該電機裝置確保磁頭下磁帶的對準和相對移動的均勻性。
移動的均勻性是一個基本要求，并且是一個關(guān)鍵因素。
如果不這樣，音頻重放就以一種顯著的擾亂方式失真，而相反，記錄和讀取期間磁頭相對于磁軌的空氣隙的角度定向中的對準誤差和變化很少引起人們的注意，在重放過程中轉(zhuǎn)換成讀出信號的衰減(該信號可以用自動增益系統(tǒng)補償，例如控制音量)和頻率響應的限制，只有最靈敏的耳朵才能感覺到。僅由最精確的耳朵才能察覺出。
根據(jù)本發(fā)明的方法使磁條能夠使用一個形狀如象鋼筆那樣的適當儀器讀/寫磁條，該儀器的尺寸可用一只手握持，提供有數(shù)字或模擬內(nèi)部信號存儲器，該儀器在大約20-30cm的限定長度并固定在一個例如象一張紙之類的適當承載物的磁條上以很難保持均勻的速度手動通過對磁條進行讀/寫，而不需要機電儀器來移動該磁條。
為此，在把代表語音信息的信號記錄在磁條上期間，信號本身被送到記錄頭，最好接著按系數(shù)n壓縮，與一系列定義預定時長T的時間間隔的時間標記脈沖混合或換句話說相聯(lián)系。
被記錄的信號源可能是與用于讀出和重視相同的裝置，或可能是一個不同的裝置，并且該時間標記脈沖可能是與信號混合的脈沖，如將在之后可以看到的，記錄在平行于信號記錄軌跡的時間軌跡上的脈沖、或是排列在平行于(或甚至重疊在)信號記錄磁道的預記錄磁條上的光學可讀周期標記，如在后面看到的。
在讀出期間，來自讀出頭的輸出信號被以適當頻率采樣，該頻率的決定將在以后解釋，并且各個采樣被存在一個讀/寫存儲器中(如果該存儲器是數(shù)字型的，接下來就數(shù)字化)。
根據(jù)把時間標記脈沖與信號相關(guān)的類型和方法，該標記脈沖通過讀出該信號(混合脈沖)的同一個磁頭，通過一個另外的磁讀出頭，或通過一個2磁道的磁讀出頭的一部分(記錄在一個定時磁道的脈沖)，或通過一個光學傳感器(預先記錄在一個光學軌跡上的脈沖)被讀出。
同樣可能構(gòu)成一個系統(tǒng)，在其中定期的時間標記是“虛擬的”，并且相應的標記脈沖是由一個取代光學傳感器的編碼器所產(chǎn)生的，該編碼器是通過讀/寫裝置和記錄承載物之間的相對移動來起作用。
如以后將要解釋的那樣，該標記脈沖用于決定在讀出期間的采樣頻率，或者如果該采樣頻率是固定的和預置的，該標記脈沖用于決定在一個標記脈沖和下一個脈沖之間的采樣數(shù)Ns，這串采樣從現(xiàn)在起被稱為“內(nèi)部一標記采樣序列”。
在該第二種情況中，同樣有助于存儲的與連續(xù)的內(nèi)部一標記采樣序列相關(guān)的數(shù)Ns用于決定該采樣頻率，即從存儲器讀出的頻率，該讀出頻率可在序列之間變化，供播放使用。
如果以數(shù)字形式存儲的各個采樣，則通過以適當?shù)淖x出頻率和與它們存在存儲器中相同次序從該存儲器中提出以數(shù)字形式編碼的相關(guān)的值，并將這些值發(fā)送到一個數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換器來重新構(gòu)造各個采樣。
最后，經(jīng)過一個低通濾波器，通過傳送前述重新構(gòu)造的采樣，或從存儲器讀出的模擬采樣，來重新構(gòu)造該信號，以便于通過一個微型揚聲器裝置使該原始的解壓縮信號可用于轉(zhuǎn)換成一個聲信號。
本發(fā)明的其它實例將在后面的權(quán)利要求中表述。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點從下面說明以及作為非限制性例子給出的實施例附圖中變得更清晰，其中
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圖1是代表一個磁條和疊置的寫入頭的示意圖；—圖2是表示未與標記脈沖混合，施加到寫入頭的輸入端的音頻信號的時序圖；—圖3是表示該標記脈沖的時序圖；—圖4是表示輸入到寫入頭的混合信號的時序圖；—圖5表示記錄之后磁條上磁化作用中的空間變化；—圖6是用于在磁條上記錄的電路的第一實施例的方框圖；—圖7是用于讀出磁條的電路第一實施例的方框圖；—圖8是用于讀出磁條的電路第二實施例的方框圖；—圖9是記錄和重放電路的第二實施例的方框圖，該電路使用了一個從用于記錄磁跡中分離出來的預錄時序磁跡；和—圖10是用于圖9電路的采樣頻率發(fā)生器的變型的方框圖。
最佳實施例的詳細說明可能有不同的實施例該裝置可以包括用于向磁條寫入并與讀出裝置分離的電路，和可以例如象筆一樣構(gòu)成，由發(fā)行者提供的僅用于讀取預記錄磁跡的讀出裝置，以及一個相關(guān)的承載物。
或者，該裝置可以包括用于在由發(fā)行者在一個相關(guān)支撐物上例如以無記錄狀態(tài)提供的或由使用者以注解形式施加到一個承載物上(為此提供有粘附性表面)的磁條上寫入和讀出的電路。
所述方法和裝置的典型應用是在多媒體作品的制造上，例如，用于學習語言，其中信息或語音信息與印刷課本聯(lián)系在一起，使聲音表達的記錄和重放成為可能，并且該典型應用還可在于印刷課本和文件的多媒體個人化，用戶可以將語音注解加到印刷課本和文件上。
因此，它有利于單獨檢驗涉及記錄磁條的方面，和那些涉及讀出磁條的方面。所述記錄電路的第一例子參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的記錄系統(tǒng)提供了將信號記錄在一個磁條1上，該磁條1位于一個適宜的承載物上，例如，一張紙，一個卡或其它紙，并且利用一個磁記錄磁頭2在該磁條上從一頭通過到另一頭而進行記錄。
例如，該磁頭可能設置于一個可由用戶握持的筆型儀器的末端。
用這種類型的儀器不可能確保磁頭以一種恒定相對的速度在磁條上掃過，而且也不能確保在連續(xù)的寫入和讀出操作中的可重復性。
但是，磁頭在記錄磁跡上的調(diào)準和方向性不太關(guān)鍵并且如果需要，通過一個調(diào)準尺和/或通過使該儀器的末端相對于其握持具有一個特別的形狀，或通過將該條設置在其承載物的一邊或靠近一邊，以便于該條或其承載物的邊緣構(gòu)成一個用于調(diào)準位于磁條上磁頭的引導物，如同通常在信用卡標記或類似物品所見的那樣來幫助磁頭的調(diào)準和方向性。
在滑動過程中，將要記錄的并與以一個值為T的恒定的時間間隔生的時間標記脈沖混合的信號被發(fā)送到該磁頭的輸入電路，其中T例如，等于0.2秒。
圖2是作為一個例子表示一部人未混合的電聲信號的時序圖，圖3表示該標記脈沖，圖4示出了混合后的信號。
在信號記錄在磁條上之后，如果記錄磁頭以均勻的速度穿過磁條，(如同用一機械移動磁頭的情況)，則沿著磁條自身的磁化圖形在空間表示成如圖4中的那樣。
但是，如果在滑動過程中前述磁頭的速度發(fā)生變化，如同由用戶手動移動位于適當儀器(在下面同樣被描述為一支“鋼筆”)末端的磁頭的情況，那么該圖形會例如如圖5所示在空間變形。
上述記錄系統(tǒng)的好處在于這樣記錄的磁條(后面將看到其它可能的實施例)適合于通過手動滑動手動儀器的讀磁頭(可能是同一個寫入儀器)讀取，而不用考慮滑動的速度。
該儀器具有普通尖頭鋼筆的尺寸，其中，在電聲轉(zhuǎn)換器和電子元件的制造中達到的小型化程度使得允許把用于出記錄在磁條上的信號，對其進行處理，暫時存儲并且重放該信號所需的所有元件結(jié)合在筆中。
這樣實際上可以預先假設輸入該鋼筆的信號的信息內(nèi)容，使得該信號不超出讀儀器(可能同樣用于記錄)中存儲器的存儲容量。
同樣可能在前述鋼筆的元件中增加用于接收一個語音信號，并處理，暫時存儲并且轉(zhuǎn)播該信號使其記錄在磁條上所需的元件。
用于在一支鋼筆上存儲信號并隨后寫入一個磁條的電路。
這個電路的一個實例在圖6中示出。
不同方框中的含義如下所示3檢測轉(zhuǎn)換器(例如，一個麥克風)；4帶有一個可能的模數(shù)(A/D)變換器5的采樣器；6帶有一個可能的數(shù)模(D/A)變換器7的存儲器；8低通濾波器；9混頻器；10寫磁頭；11微處理器處理單元；12標記脈沖發(fā)生器；以及24時鐘脈沖發(fā)生器。
在所述鋼筆記錄信號的過程中(記錄過程可能是自動的或是受由用戶給出的一個適當命令的影響)，這個電路的操作過程將如下所述。
實時輸入到傳感器3的聲音信號轉(zhuǎn)換成一個電信號輸出，該輸出信號被發(fā)送到采樣電路4，該電路4在處理單元的控制下，在一個由時鐘脈沖發(fā)生器24定時的預置采樣頻率fc實施對其采樣。
來自采樣電路4的采樣被送到模數(shù)變換器5，該變換器5將單獨的信號采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的編碼數(shù)值。
這些編碼值然后存入由微處理器11管理的存儲器6。
在帶有如在通用的電話應答機中所使用的模擬存儲的永久電子存儲器的市場利用率表明A/D變換器5(以及D/A變換器7)是多余的，并且僅在如果希望數(shù)字存儲時才需要。
存儲在存儲器6中的信號傳送到寫磁頭10的過程將如下所述以數(shù)字或模擬形式存儲在存儲器6中的該信號的采樣是在處理單元11的控制下按照它們存儲在存儲器中的相同順序被提取出來的，并且以一個傳輸頻率，被發(fā)送到D/A轉(zhuǎn)換器7，便于清楚討論，該傳輸頻率等于采樣頻率fc(為了清楚起見盡管在實際中，它是壓縮系數(shù)n的數(shù)倍)，該D/A轉(zhuǎn)換器7將重建原始信號的樣本。
這些信號樣本從D/A轉(zhuǎn)換器7的輸出端(如果它是模擬類型的就直接從存儲器輸出)送到低通濾波器8重量現(xiàn)該原始信號。
來自濾波器的輸出信號被送到混頻器9，在混頻器9中，一旦該信號與由發(fā)生器12產(chǎn)生的標記脈沖(頻率1/T)混頻，則將混頻信號發(fā)送到讀/記錄磁頭10。
如圖4所示，標記脈沖的幅度比電聲信號的最大幅度大以便有助于允許能夠在讀過程中在混合信號的2個分量之間進行識別。
上述操作應用于記錄信號的持續(xù)時間與用戶將鋼筆在磁條上從一頭穿過另一頭的時間長度相當時的理論情況下。
例如，如果假設在磁條的記錄過程中，用戶觀察到一個最大的磁頭滑動速度以便于確定穿過整個磁條的時間接近1秒，那么與該記錄信號的持續(xù)時間相當?shù)睦碚撉闆r也不多于1秒。
實際上，在鋼筆中的預記錄信號通常將持續(xù)得較長，因而能達到例如一個超過15秒的值。
考慮到這種可能性，處理單元11可能以這種方式編程，以便于將整個信號的持續(xù)時間存儲入存儲器6中并且連續(xù)改變所述樣本從存儲器6中提取出來時的頻率和將信號寫入磁條時標記脈沖發(fā)生器的頻率。
如果假設存入存儲器6的語音信號整個持續(xù)時間為s秒，并且記錄在磁條RT的時間通常為1秒，那么該處理單元11將以讀頻率fCR等于fc*S/RT＝S*fc、從存儲器6中取出該采樣，并且將以相同比率將時間標記信號發(fā)生器的頻率值fM從值1/T改變?yōu)橹礢/T*RT＝S/T。
這樣，例如，如果時間S是15秒，T是0.2秒以及音頻信號采樣頻率fc為7000采樣/秒，那么將存在一個新的標記信號頻率為15/0.2＝75脈沖/秒的值，和一個從存儲器抽取出樣本時的頻率fCR等于7000*15＝105000采樣/秒的值。
這樣，在這個給出的例子中，一個15秒的信號持續(xù)時間壓縮為1秒記錄在磁條上的時間，以便于排除信號自身部分損失的可能性。
在空間上，該記錄過程沿著磁條的整個長度延伸，而與音頻信號的持續(xù)時間無關(guān)。
更簡單地，忽略音頻信號的持續(xù)時間，如例子中給出的，假設該音頻信號的持續(xù)時間由于存儲器6的容量而被限制最大為15秒，并且通過提供的基本上為1秒的記錄時間，該壓縮系數(shù)n可能為一常數(shù)并等于15，即，fCR＝15*fc，并且標記脈沖頻率可能也為常數(shù)并等于15/T脈沖/秒。
前述的例子涉及用于在磁條上錄制的電路，其中時間標記脈沖與電聲信號混頻并且同時記錄在一個單獨的磁跡上。
但是，不能阻止該時間標記脈沖被錄制在一個分離的時間磁跡上(對其幅度沒有任何限制)，這是通過利用一個通用立體聲的磁頭類型的雙錄制磁頭實現(xiàn)的，磁頭的一部分用來記錄電聲信號，另一部分用來記錄定時脈沖，在這種情況中，該定時脈沖同樣包括一個具有相對高頻率的周期信號，該頻率等于或與信號樣本從存儲器讀出并記錄在磁條上的頻率fRC＝S*fc相關(guān)。
如隨后將要看到的那樣，通過已知的鎖相系統(tǒng)，允許以與記錄操作相同的方式安排讀取階段的讀取操作的定時。
因此，除寫磁頭10之外，如圖6中的虛線所示，也可以出現(xiàn)第二個磁頭25(實際上，是雙磁跡型的磁頭10的一部分)，該磁頭在其輸入端接收來自發(fā)生器12的定時信號。
盡管與本發(fā)明不相關(guān)，但還是要指出與寫磁頭相關(guān)的一個消磁頭不需要靠近該寫磁頭排列(例如，如果該儀器是筆型的，則位于儀器的相對端設置寫磁頭)，這個消磁磁頭或者為一個永久消磁或者為預消磁磁體。
后面將描述一個作為可能變化的實施例，其中，該定時軌跡不是一個磁跡，而是一個預錄光學軌跡或甚至是一個虛擬的軌跡。
總的來說，記錄信號的處理過程發(fā)生在2個階段第一階段在一個預置頻率fc實時地將信號采樣并將樣本存在一個存儲器中。信號持續(xù)時間的測量是可選擇的。
第二階段按頻率fCR＝fc*m從存儲器中讀出該樣本，通過時間壓縮和一個固定的或預置的(例如n＝15)壓縮系數(shù)n或S的函數(shù)(例如n＝S)記錄在磁條上，并通過一個濾波器在寫磁頭上將它們表示出來。
同時，以頻率n/T傳播的一個周期標記信號是與記錄過程相關(guān)的，并且該信號的周期表示一個時間間隔T。
所以，很清楚，包括在時間標記信號一個周期內(nèi)的記錄塊或記錄段代表持續(xù)時間為T的一個音頻信號塊或段，而與它在記錄軌跡上的長度無關(guān)。讀電路的第一個實例圖7示出了用于讀出磁條的電路。
在圖7中不同的部分表示如下13讀磁頭；14帶有可能的A/D變換器15的采樣器；16帶有可能的D/A變換器17的存儲器；18低通濾波器；19重放轉(zhuǎn)換器(微型揚聲器)；20門限電路；21計數(shù)器；22計數(shù)存儲器；23處理單元；26時鐘脈沖發(fā)生器。該電路的工作情況解釋如下為了讀出，用戶(使用一個適當?shù)拿顔幼x取，該命令也激發(fā)了該電路本身)將鋼筆的讀取頭13從預錄磁條上面經(jīng)過。
這樣，在讀取頭13處產(chǎn)生一個既被發(fā)送到采樣電路14又到門限電路20的輸出信號。
接收第一標記脈沖(或跟隨一個可替換的初始化命令)的該門限電路20發(fā)送一個復位/起動信號給計數(shù)器21，該計數(shù)器21用一個與采樣器14的采樣頻率相關(guān)的計數(shù)速度(等于或是其倍數(shù))開始計數(shù)，該采樣器14可具有一個隨機值，但是更好地，具有一個等于存儲容量的值，該值表示為由待重放信號的最大預計實時時間(如15秒)除以可存儲的采樣的數(shù)目。
這個計數(shù)過程持續(xù)到另一個標記脈沖到達。接收到該另一個脈沖，另一個復位/啟動脈沖被送往計數(shù)器21，脈沖到達之后，該計數(shù)器21將第一計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)存入計數(shù)存儲器22，之后，計數(shù)器21復位并開始一個新的計數(shù)。
這個過程重復直到接收到最后一個標記脈沖。
在上述的同一時間，輸入到采樣呂14的輸入信號和從采樣器本身輸出的樣本被送往變換器15，變換器15將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字值然后被送往存儲它們的存儲器16。
這樣，對于在一個標記脈沖和其下一個脈沖之間提取的每個采樣序列(“內(nèi)部標記采樣序列”)來講，取得的相對的采樣數(shù)被存儲在存儲器22中。
一旦記錄在磁條上的信號被讀出，該信號采樣的數(shù)字值(或是模擬值，如果存儲器16是模擬型)繼續(xù)存儲在存儲器16中直到它們被新的記錄所替代(或由一個適當命令復位)。
當用戶決定重放所讀出的信息時，將一個重放命令送往圖7中的電路。
接收到這個命令，處理單元23讀出存儲在存儲器22中的第一個數(shù)N1(第一內(nèi)部標記采樣序列的采樣數(shù))，并且導致從存儲器16中按照與它們存儲在其中的相同順序來取出該編碼值，并以一個等于N/T的傳輸頻率將它們傳送到變換器17，從而確保整個序列的傳輸時間等于T。
當?shù)谝恍蛄械淖詈笠粋€編碼采樣值被送出后，處理單元23讀出存儲在存儲器22中的第二個數(shù)N2(第二內(nèi)部標記采樣序列的采樣數(shù))，并且導致從存儲器16中按照與它們存儲在其中的相同順序取出第二序列的編碼值，并以一個等于M2/T的傳輸頻率將它們傳送到變換器17，并確保第二序列的整個傳輸時間同樣等于T。
這個過程繼續(xù)到存儲器16中所有的編碼值都已被讀出。
在從存儲器16讀出采樣期間，存儲器的電路下行工作如下所述。
每個電轉(zhuǎn)換器17接收到的采樣被轉(zhuǎn)換成一個模擬信號并傳到低通濾波器18。
來自這個濾波器的輸出信號是原始信號的重組信號，并且被送往在筆中的轉(zhuǎn)換器19，該轉(zhuǎn)換器19使得該信號本身被重放。
當時間標記脈沖被記錄在一個從信號軌跡上分離出來的時間軌跡時，讀取電路的運行和結(jié)構(gòu)是很相似的。
在這種情況中，圖7中的門限鑒別器電路20是多余的，并且在圖7中虛線表示的并標為27的第二讀磁頭給計數(shù)器21提供所述標記脈沖。
在上述兩種情況中，磁記錄的讀取和它在存儲器中的暫時存儲通過以一個任意頻率采樣而產(chǎn)生由于由標記脈沖提供的時間信息，而在接下來的播放階段出現(xiàn)時間校正，該標記脈沖本身必須存在存儲器22中(圖7)以便于在重放期間連續(xù)使用。
但是，如果在空間上與信號記錄相關(guān)的該時間標記信號是一個周期性空間信號，并且該周期性空間信號表示一個周期等于采樣周期1/fc或是采樣周期1/fc的預定倍數(shù)(預先記錄的存儲階段使用)，該信號實際上用與用于記錄語音信號的相同壓縮系數(shù)來記錄，則可以設想用一個偶數(shù)采樣讀電路。
最好是相應于一個1-2HZ頻率的1/fc的近4-8倍，以便于確保即使出現(xiàn)磁跡的相對于讀取頭的定向錯誤，該信號也能被辯認出。
在如圖8所示的情況中，在圖8中標為13至19，23，26的元件相應于圖7中的用相同數(shù)字標記的元件，讀取頭28讀出該周期性定時信號并將它施加到一個倍頻器電路29，例如，可以是一個鎖相環(huán)PLL，該電路輸出一個表示一個頻率的周期性脈沖信號，該頻率是定時信號頻率的預置數(shù)倍且等于采樣頻率fc。
來自PLL29的輸出信號以相同的頻率直接地，或通過處理器23，控制采樣電路14和將信號寫入存儲器16。
在這種情況中，代替在連續(xù)重放階段修正存儲在存儲器16的信號，這個用于讀取磁記錄的信號在一個適宜的周期被采樣以便于修正在記錄階段和連續(xù)讀出階段期間出現(xiàn)的磁條磁頭之間相對速度的差異，對于磁條的每個空間位置，該誤差可忽略。
如果由磁頭28本身輸出的定時信號表示采樣周期1/fc，則該鎖相電路是不必要的。
總之，在給出的不同例子中，與記錄過程相同，重放記錄在磁條上的信號的處理在2個階段進行第一，讀取磁條記錄，以一個合適的頻率將它采樣并將樣本存儲在一個存儲器中。
第二，在一個合適的頻率連續(xù)地讀取所述存儲器，并且以相同的頻率顯示讀出的信息，如果需要將讀出的信息轉(zhuǎn)換成模擬形式，并濾波，然后傳送到轉(zhuǎn)換器(揚聲器)。
兩個階段之一的采樣頻率由與在第一階段被讀出的磁記錄相關(guān)的時間標記來確定，該磁記錄可能同樣被存儲以確定在整個時間可能變化的，在第二階段使用的所述采樣頻率。音頻記錄和重放電路的第2個例子就結(jié)構(gòu)細節(jié)(同樣還有商業(yè)可用性)而言，一旦確定了問題和其解決方案，替代詳述圖6，7，8中所示各種構(gòu)成方框的電路圖對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講是很明顯的，它適用于描述根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的一個實施例，該實施例使用與記錄音頻信號分離的預錄定時軌跡來同步記錄和重放操作之間的關(guān)系。
僅進行一次的該預錄可能是磁化型的并且可由一個磁頭讀出，但是，為了避免不希望的刪除或在連續(xù)記錄操作過程中因記錄磁頭的未對準而導致的修改的風險，預錄最好是光學的并且包含一組連續(xù)的等矩的平行軌跡，這些軌跡是印刷的或沿著平行于(或重疊在其上)磁記錄軌跡的光學可讀軌跡而構(gòu)成。
在2個連續(xù)區(qū)之間的空間間隔確定了磁條的一個記錄區(qū)域，在該磁條上設置了一個用于電聲信號的預定時間間隔，在記錄和重放期間，不用考慮該磁條和磁頭之間相對移動速度。
在記錄期間，該光學軌跡被讀出并且向記錄裝置提供帶有一個頻率fo的周期信號，該周期性信號的頻率按相對運動速度的函數(shù)變化。
該信號被記錄裝置用來控制從存儲器中提取存儲在存儲器中的音頻信號的不同采樣并在記錄磁頭出現(xiàn)的頻率。
在這種方式中，預定的并且恒定的持續(xù)時間的一塊或一段音頻信號被記錄在磁條的每個空間間隔或區(qū)域中。
通過讀出預錄磁跡而獲得與可變頻率fo相同的周期信號被所述裝置用來控制當讀取磁條時采樣和存貯該讀信號的頻率。
通過讀存儲器和以預定和恒定頻率提取該采樣，而進行重放，該恒定頻率等于由用于存儲所述音頻信號的記錄裝置所使用的頻率。
換句話說，依靠音頻信號的預備存貯，在記錄期間，這是通過校正相對運動速度中可能的變化的空間標尺的規(guī)范化進行的，當讀出該記錄時，通過校正相對于記錄操作的相對運動速度中可能的差別和變化的時間標尺的規(guī)范化進行存儲，以便于通過以一個恒定頻率從存儲器中提取存儲的信號采樣來實現(xiàn)連續(xù)的重放。
圖9是表示一個音頻記錄和重放系統(tǒng)的簡略方框圖，該系統(tǒng)使用很少的元件來實現(xiàn)前述的概念。
該系統(tǒng)包括
—麥克風(MIC)30；—磁讀取頭(READ HEAD)31；—磁寫入頭(WRITE HEAD)32；—傳感器33，最好是光學的(MARK DETECT)，用于讀取與記錄條43相關(guān)的時間軌跡34；—相位鎖定倍頻器電路(PLL)35；—微型揚聲器36；—第一雙穩(wěn)態(tài)按鈕(AUDIO/TAPE)37，用于驅(qū)動2個開關(guān)38，39和一雙孔開關(guān)40；—第二雙穩(wěn)態(tài)按鈕(PLAY/REC)41，用于驅(qū)動一開關(guān)42；—第三按鈕(START/STOP)44，用于驅(qū)動一開關(guān)45；以及—由ISD公司出售的編號為ISD25XX型的集成電路46，有助于修改執(zhí)行采樣，存儲和重放一個音頻信號所有這些功能。
不需要了解集成電路46那些對于理解本發(fā)明不重要的詳細的結(jié)構(gòu)和功能，并且那些細節(jié)可參考制造者的詳細技術(shù)說明即可獲得(ISD2500系列單芯片聲音記錄/重放器件-45-60-75和90秒期間一初始數(shù)據(jù)單，1993)，要注意的僅是提供有+5V電壓的電路提供了下列輸入/輸出和控制端，以下在電路中使用的數(shù)字是由制造者提供；—管腳17輸入通常由麥克風(或電話線)提供的被存儲的信號；—管腳14，15將存儲的信號輸出到一外部揚聲器；—管腳27可選擇地與地連接或與一正電壓相連。一正電壓施加到管腳27，使電路處于重現(xiàn)(PLAY)的工作方式。當管腳27接地時，該電路處于記錄工作方式，或準確地說是存儲，而不致于與在磁帶上記錄這種操作相混淆。
—管腳26(XCLK)輸入一個外部定時信號。如果不用它必須接地。
—管腳23(CE)有選擇地與地或一正電壓相連。當管腳23接地時，該集成電路能工作。當管腳23與一正電壓相連，該電路不能工作。
集成電路46包括一內(nèi)部時鐘發(fā)生器，用于模擬采樣的非易失性內(nèi)部存儲器，一帶有自動增益控制的輸入放大器，一輸出放大器，用于輸入/輸出存儲器的采樣和保持電路，有源輸入和輸出濾波器，和邏輯控制電路。
由管腳23和27控制的該集成電路能存儲從一麥克風(或電話線)接收到的一信號并且以后使用一揚聲器將它重放。
所以，該集成電路能以公知方式執(zhí)行電話應答機和電子筆記本的功能，該集成電路根據(jù)其型號和所使用的采樣頻率具有可達到120秒的存儲容量。
這種可買到的集成電路以由內(nèi)部時鐘信號發(fā)生器或一個施加到管腳26(XCLK)的外部時鐘信號強加的一個預置的音頻信號采樣頻率工作。
這是因為對于一個預置的運行頻率，該內(nèi)部濾波器是最好的，并且由制造者預見的這種應用不需要在不同頻率工作。
但是，沒有任何事能阻止改變?yōu)V波器的特性使該電路能工作在一個在寬限度之間變化的頻率，而沒有“假頻”問題，并使它使用在體現(xiàn)本發(fā)明主題的這個系統(tǒng)中達到最佳。
如圖9所示，定時軌跡的傳感器/讀出器與PLL35相連，以便于給它提供一個周期性時間標記信號，該信號具有一個其變化是相對速度變化的函數(shù)的頻率fo，并且該信號從讀取定時標記產(chǎn)生。
PLL35產(chǎn)生一個具有一可變頻率fn＝K*fo的信號，fn是頻率fo的一預置系數(shù)K倍。
當雙穩(wěn)態(tài)按鈕37置于TAPE位置時，該信號通過開關(guān)39施加到電路46的端子26。
當按鈕37處于這種位置時，讀取頭31的輸出與電路46的輸入17相連；并且寫入頭32的輸入與電路46的輸出14，15相連。
當按鈕37處于AUDIO位置時，麥克風30與輸入17相連而讀取頭31斷開，PLL35從接地的輸入XCLK26斷開，并且電路46的輸出14，15與揚聲器36相連，同時讀取頭32斷開。
按下鈕44(START/STOP)使通常處于正電壓的控制端23接地，并且啟動該集成電路46。
當雙穩(wěn)態(tài)鈕41(PLAY/REC)處于PLAY位置，端子27與控制集成電路46的重放方式的正電壓+V相連，并且當它處于REC位置時，端子27接地，使存儲器處于存儲運行方式。
圖9所示的系統(tǒng)的運行立刻得到理解。第一，為了將一音頻信號存入電路46，將鈕37按到AUDIO位置，將鈕41按到REC位置，并且在整個音頻信號的存儲期間(不超過最大可存儲時間)按下鈕44。
該音頻信號以頻率fc被采樣，該頻率fc是由集成電路46的內(nèi)部時鐘信號施加的，并且將所述采樣存在存儲器中。
即使揚聲器36與輸出14，15相連，如不對它供電驅(qū)動，讀取頭31和寫入頭32以及PLL35都與集成電路斷開。
第二，為了將存儲在集成電路46上的信號記錄到磁帶上，將鈕37按到TAPE位置并將鈕41接到PLAY位置。
寫入磁頭32與輸出14，15相連，而PLL的輸出與輸入26相連。
所述讀取磁頭31同樣與輸入17相連，但沒有影響。
按下鈕44驅(qū)動集成電路46并且，在同一時間，磁頭32和傳感器33可手動分別穿過磁帶43和相關(guān)的時間軌跡。
由傳感器33接收到一短的時間脈沖序列之后，PLL相位鎖住接收到的信號并開始發(fā)出頻率為fn＝K*fo的信號，該頻率與磁頭32和傳感器33的速度成正比。
電路46以頻率fn從存儲器讀出存儲的信號采樣，并將它作為輸入傳到寫入磁頭32。
系數(shù)K可選擇以便于將單一過程的一信號時間間隔壓縮到預置長度L例如為2cm(希望在近0.1秒的短時間間隔運行的長度)的磁帶的軌跡上，這樣使用公式K＝fc*P/L容易確定。
實際上，由傳感器33測到的速度是通過V＝T*fo給定，穿過間隔L所需的時間t由t＝/L/V給定，并且在時間t內(nèi)壓縮fc采樣的采樣頻率由fn＝fc/t給出，從其得出自fn＝fc/t＝fc*V/t＝fc*P*fo/L。
所以，如果vc＝8KHz(為了獲得一擴展近3KHz的頻響)，P＝0.2mm(通用印刷技術(shù)的下限)，并且L＝2cm，K將等于80，并且，例如，對于一近10cm/sec的手動移動速度來說，fo＝500Hz以及fn＝40KHz。
第三，為了讀出已錄制的磁帶，將鈕37按到TAPE位置把讀取磁頭31和PLL35與集成電路相連，并且將鈕41按到REC位置以便于在記錄過程中控制電開關(guān)45的閉合所驅(qū)動的電路46。
通過使磁頭31在磁帶上和傳感器33在定時軌跡上通過，PLL35相位鎖定由傳感器33傳出的頻率為fo的信號，并且控制由讀取頭以頻率fn＝Kfo下傳出信號的采樣和存儲。
第4，為了重放存儲在集成電路46中的記錄，將鈕37按到AUDIO位置并且將鈕41按到PLAY位置即可滿足。
這樣使PLL35從電路46中斷開并與揚聲器相連。
通過鈕44閉合開關(guān)45從而啟動電路46，使它的存儲器以由內(nèi)部時鐘信號施加的讀取頻率fc被讀出，并且準確地重所存儲的信息。
很清楚，圖9的系統(tǒng)是一個完整的記錄和重放系統(tǒng)如果希望制造重放事先錄制的磁帶的裝置，那么麥克風30和相關(guān)開關(guān)38就是多余的，如同讀取頭和相關(guān)開關(guān)40。
然而，當它提供記錄的可能性以及使用該裝置作為一個常規(guī)電子筆記本時，圖9所示的這個完整形狀是很好的。
同樣清楚的是可能有多種變化。
特別是，為了清楚而將它們分開示出，而實際最好是分開的所述讀取磁頭和記錄磁頭(以便于在記錄和讀取2個階段中寫入軌跡要比讀取軌跡寬從而允許相對于磁頭側(cè)向移動)同樣可以包括一個單個的磁頭，該磁頭可替換地充當寫磁頭或讀取磁頭的角色，并且為此，該單個磁頭可替換地與集成電路46的輸出14，15及集成電路46的輸入17相連。
帶有負反饋的PLL倍頻器35同樣可被一種不同類型的可變頻率發(fā)生器所替代。
例如，如圖10所示，該定時標記檢測器33在辯別每個標記時發(fā)出一個復位開始信號給一個數(shù)字計數(shù)器47，該計數(shù)器在接收到由具有預置和恒定頻率振蕩器48產(chǎn)生的每個時鐘脈沖時增1。
在接收到連續(xù)的復位/開始脈沖時，計數(shù)器47給一輸出寄存器49充電，該寄存器維持所述計數(shù)值直到計數(shù)器的下一個復位/開始操作。
存儲在寄存器49中的信息由一D/A變換器50變換為一輸入到一電壓控制振蕩器51中的模擬電壓信號，通常縮寫為VCO的電壓控制振蕩器51輸出一具有一周期與輸入電壓成正比并因此與2個連續(xù)標記脈沖之間的周期成正比的定時信號。
所述信號在記錄期間用于控制頻率，該頻率是從存儲器提取采樣并通過一濾波器將它們呈現(xiàn)在寫入磁頭時的頻率。
在記錄的讀出期間，該信號用于控制讀出采樣頻率和存儲器寫入頻率。
通過這樣類型的一個電路，一內(nèi)部標記間隔的持續(xù)時間決定了在連續(xù)的內(nèi)部標記間隔中的頻率，并且清楚地表明不能決定在同一間隔內(nèi)的采樣頻率。然而，如實際中所看到的，如果在一內(nèi)部標記間隔和下一個之間移動的相對速度的變化是適度的(并且，為此，內(nèi)部標記的間隔盡可能小是很合適的)，那么出現(xiàn)的誤差是可忽略的。
作為更進一步的變型，這里能提供能讀出具有“虛擬”標記的一定時軌跡的重放和/或記錄裝置在圖9和圖10中所示的代替光學傳感器的標記傳感器33可以是一個編碼器，該編碼器是由一個穿過記錄軌跡的滾筒啟動，編碼器自身產(chǎn)生與沿著軌跡預置的空間間隔相關(guān)的標記脈沖。但是，光學方法由于它的低成本和尺寸小是很好。
很清楚，可以在記錄和/或重放儀器中加入其它功能。
例如，音頻信號可以以加密形式被記錄，通過以一種預置的循環(huán)順序或以與存儲公式不同的“密鑰”來提取存儲在存儲器中的采樣很容易獲得這種方式，借助于已記錄信號的采樣的初步存儲從而正確地發(fā)生重放過程，該已記錄信號是以與記錄過程和隨后的存儲器讀出以及與用于加密過程中相反的循環(huán)順序在重放設備上顯示的相同的順序被讀出來播放的。
如果用戶擁有循環(huán)密鑰，那么記錄的信息僅能被正確地重現(xiàn)。前述的說明是關(guān)于記錄和重放音頻信號。
但是，很清楚上述的概念同樣適用于記錄和重放視頻信號，視頻信號表示動態(tài)而不是靜態(tài)圖像，盡管已給出商業(yè)上可利用技術(shù)的目前狀態(tài)，但用于存儲和記錄在僅數(shù)10厘米的磁帶或磁條上的容量是有限的。
這里還可加入其他功能，例如，該裝置可提供一用于讀取印刷圖像的磁頭，類似于一常規(guī)掃描儀，該印刷圖像存儲在所述內(nèi)部存儲器中并且記錄在磁條上。以便以后通過該裝置與諸如打印機或監(jiān)視器之類的外部設備的可能連接作為圖象再現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于重放一個以記錄在位于一個承載物上的磁條(1，43)的形式的音頻和/或視頻信號的裝置，一系列沿著所述與該記錄相關(guān)的條間隔排列的定時標記，定時標記確定在連續(xù)的標記和用于重放每個所述塊的一預置時間間隔T之間的記錄塊，該裝置包括一讀取裝置(13，20，27，28，31，33)，該裝置相對于所述磁條(1，43)手動地移動，用于讀出所述記錄和所述的一系列定時標記并產(chǎn)生一所述記錄的第一讀取信號和所述系列標記的第二周期讀取信號；一被周期性地控制寫入的存儲器(16，46)，用于存儲所述第一信號的一個有序的連續(xù)采樣，以及被周期性地控制讀取的存儲器，用于以一個與寫入過程相關(guān)順序讀出所述存儲采樣；一與所述存儲器相連的重現(xiàn)裝置(19，36)，用于接收從所述存儲器中讀出的所述信號采樣并將它們轉(zhuǎn)換為一個聲音和/或視頻信號；和一定時和控制裝置(21，22，23，26，29，35，46)，與所述讀取裝置相連，用于接收所述第二讀取信號，并且與所述存儲器相連，用于及時可變控制，并以下列2個頻率之一作為所述第二周期信號的函數(shù)；A)所述周期性寫入存儲器的頻率；B)所述周期性讀出存儲器的頻率以這種方式，即在A)中，在所述第二信號的周期期間，存儲代表一記錄塊的多個采樣并且，在B)中，在所述預置時間間隔T期間，讀出代表一記錄塊的許多信號。
2.如權(quán)利要求1的重放裝置，也用于將一音頻和/或視頻信號記錄在磁條上，進一步包括一轉(zhuǎn)換器(3，30)，用于將聲音和/或圖像轉(zhuǎn)換為一電信號；一由所述定時和控制裝置控制的采樣裝置(4，46)，與所述轉(zhuǎn)換器和所述存儲器相連，用于以一控制頻率fc將所述電信號的一有序的連續(xù)采樣輸入和寫入所述存儲器；一磁性寫入頭(10，32)，它相對于所述磁條手動移動，并且與所述存儲器相連，通過一個濾波器從被所述定時和控制裝置周期性地控制下進行讀取的所述存儲器接收一個由所述電子信號采樣所構(gòu)成的一記錄信號，并使它們的記錄實施在所述磁條上，和一裝置(9，12，33)，用于將所述連續(xù)的定時標記與所述記錄相關(guān)。
3.如權(quán)利要求1或2的重放裝置，其中所述定時標記與在所述磁條上的所述記錄混合，并且所述讀取裝置包括一用于讀出所述記錄的磁頭(13)，和用于識別所述定時標記的裝置(20)。
4.如權(quán)利要求1或2的重放裝置，其中所述的定時標記被記錄在從所述記錄分離出的一磁性定時磁跡上，并且所述讀取裝置包括用于讀出所述記錄的第一磁頭(13)和用于讀出所述定時磁跡的第二磁頭(27，28)。
5.如權(quán)利要求1或2的重放裝置，其中所述定時標記排列在與所述磁條相關(guān)的一光學軌跡(34)上，并且所述讀取裝置包括一用于讀出所述記錄的磁頭(31)和用于讀出所述光學軌跡的一光傳感器(33)。
6.如權(quán)利要求1或2的重放裝置，其中所述定時標記是與在所述承載物上所述磁條相關(guān)的一虛擬定時軌跡的虛擬標記，并且所述的讀取裝置包括用于讀出所述記錄的一磁頭(31)，和一偏碼器(33)，該編碼器通過在所述承載物上移過所述虛擬定時軌跡產(chǎn)生定時脈沖。
7.如權(quán)利要求1的重放裝置，其中所述裝置是筆型的。
8.如權(quán)利要求1的重放裝置，其中所述定時和控制裝置包括與所述讀取裝置相連的一倍頻器電路(29)，用于接收所述第二周期性讀出信號并用于產(chǎn)生一帶有一頻率的定時信號，該頻率是所述標記的所述第二周期性讀出信號頻率的預置倍數(shù)。
9.一種用于在一寫入磁頭和所述磁條之間以一非均勻的相對速度重放記錄在磁條上的一音頻和/或視頻信號的方法，包括下列步驟存儲所述信號的一有序的連續(xù)采樣，該信號以一預置恒定頻率fc被采樣，以一種與存儲順序相關(guān)的順序讀出所述采樣，并且通過一濾波器將它們輸入到所述寫入磁頭，以便于將所述信號記錄在所述磁條上，和將一系列定時標記與所述記錄相聯(lián)系，該定時標記沿著所述磁條間隔排列，并且確定在連續(xù)的標記和用于重放每個所述塊的一預置時間間隔T之間的記錄塊。
10.一種用于重放記錄在磁條上的一音頻和/或視頻信號的方法，沿著所述磁條間隔排列的一系列定時標記與所述記錄相聯(lián)系，其中定時標記確定記錄塊和用于重放每個所述塊的一預置時間間隔T，該方法包括下列步驟同步讀出所述磁條和所述連續(xù)的定時標記，分別獲得一讀出信號和一周期定時信號，在第一存取頻率下，以一種有序的形式，將所述讀出信號的連續(xù)采樣周期性地寫入一讀/寫存儲器，所述讀出信號在所述第一頻率下實施，然后在第二存取頻率下，以一種與寫入順序相關(guān)的順序，周期性地從所述存儲器中讀出所述存儲采樣，并且通過一濾波器將所述讀出的采樣送到一轉(zhuǎn)換器，該存取頻率被預置在所述2個周期性存儲器存取步驟即寫入和讀出之一，在所述2個步驟中另一個中的該存取頻率是基于所述的周期性信號，以便于在所述預置重放時間間隔T內(nèi)讀出和重放表示一個記錄塊的每個連續(xù)的采樣。
全文摘要
一種用于記錄和重放一音頻和/或視頻信號的方法和相關(guān)的記錄和重放裝置,包括:A)將一音頻和/或視頻信號轉(zhuǎn)換為一第一采樣序列,寫入一讀/寫存儲器(46),B)從存儲器(46)讀出該采樣,從而構(gòu)成在與一系列定時標記(34)相關(guān)的磁條(43)的記錄,C)通過讀出該記錄和相關(guān)的連續(xù)的定時標記,獲得一按順序?qū)懭胨龃鎯ζ鞯牡诙蓸有蛄泻鸵欢〞r信號,D)從所述存儲器讀出的所述第二采樣序列通過一濾波器施加到一轉(zhuǎn)換器,記錄或采樣頻率由定時信號確定。
文檔編號G11B20/08GK1207820SQ96199739
公開日1999年2月10日 申請日期1996年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月16日
發(fā)明者賈恩卡洛·扎內(nèi)蒂 申請人:賈恩卡洛·扎內(nèi)蒂