專利名稱：用于使表面上一個位置的特定信息與外部源同步的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于檢測表面上由用戶所選的一個位置并根據與被檢位置有關的信息來操縱數字源的系統和方法。
背景技術：
唱片節目主持人(DJ)用來操縱模擬裝置的技術幾乎已變為通用的。這種技術的目的典型地包括鎖定或同步至少兩臺裝置之間的信號(例如，音頻、視頻等)。到目前為止，具有DJ的最通用的模擬裝置為模擬唱片唱盤，其能夠從模擬乙烯唱片產生聲音。最近，能夠從CD產生數字化模擬聲音的光盤(CD)唱盤已經得到認可并被DJ使用。然而，操縱CD唱盤并非如操縱常規的模擬唱盤一樣容易進行。
多年來，許多技術已被提出以操縱CD唱盤，如同操縱模擬唱盤一樣。這樣的一種技術包括利用時間碼，用于導出包含在乙烯模擬唱片內的跟蹤信息。通過用常規的模擬唱盤“播放”乙烯模擬唱片，包含在那里的時間碼可以被讀取并用于與外部數字聲源如CD唱盤同步。然而，在實施該技術時，播放乙烯唱片的同時有害地引入了等待時間，并且當操縱常規的唱片唱盤時，系統的響應性降低。此外，包含在乙烯唱片內的模擬時間碼可能隨時間磨損，從而迫使進行昂貴地乙烯唱片替換。如果乙烯唱片不被替換，將引起不穩定的播放效果。最后，當采用上述系統播放正規的乙烯唱片(一種不內含時間碼的乙烯唱片)時，DJ不能再控制和操縱任何數字源(例如，聲源)。
對常規的聲音操縱技術問題的理解和重視形成了本發明的推動力。
發明內容
因此，本發明涉及使表面上一個位置的特定信息與外部源同步的方法和系統，其實質上消除了由于相關技術的局限性和缺點而產生的一種或多種問題。
本發明的一個優點在于通過采用能播放現有乙烯唱片的模擬控制單元為用戶例如DJ提供了對音頻和視頻數字媒體的控制。
本發明的另一優點為用戶提供了與預定歌曲相關的信息。該信息允許用戶可一次使乙烯唱片與數字源同步并將其儲存以便將來使用。
根據本發明的原理，跟蹤信息并不由包含在乙烯唱片內的時間碼提供。而是，跟蹤信息可以由從控制單元獲得的空間信息來計算。空間信息與唱針離乙烯唱片凹槽內的模擬唱盤的實際位置有關。
因此，本發明的系統對凹槽內以及垂直放置在現有唱片上的任意位置處的唱針的微小和快速移動進行跟蹤。本發明還增加了對通過乙烯唱片操縱數字源的現有方法的穩定控制(微調)。此外，用戶可以在任意點開始播放現有的乙烯唱片并且不損失等待時間碼追上并與外部數字源鎖定的時間。
本發明的附加特征和優點將在隨后的說明書中提到，并且一部分從說明書中是顯而易見的，或者可以由實施本發明而認識到。通過專門在說明書的文字部分及其權利要求書以及附圖中指出的結構將實現并獲得本發明的目的和其它優點。
為達到這些和其它優點以及根據本發明的目的，如包含并廣義描述的，一種用于使表面上一個位置的特定信息與數字源同步的設備包括插針，通過唱臂樞軸向地連接到插針的唱針，所述唱針被設置在離唱針第一預定距離處；位置編碼器，用于產生與唱臂位置有關的位置數據；連接到所述唱針的模擬信號源，所述模擬信號源能產生與所述唱臂位置有關的模擬電信號；信號處理單元，其用于接收數字信號、位置數據和模擬電信號，并輸出數字信號；其中，所述位置數據控制數字信號的輸出。
在本發明的另一方面，處理模擬和數字信號的方法包括產生一個模擬音頻波形，產生與所產生的模擬音頻波形部分有關的位置數據，提供一個數字信號，并根據所述位置數據輸出數字信號。
應當理解，前述的概括性說明和隨后的詳細說明是示例性的和解釋性的，并且意圖為所要求保護的發明提供進一步解釋。
所包含的附圖用于為本發明提供進一步理解以及并入并組成說明書的一部分，舉例說明了本發明的實施例并與說明書一起用于解釋本發明的原理。
在附圖中 圖1舉例說明了根據本發明原理的用于使專用于唱片表面上一個位置的音頻信息同步的設備； 圖2舉例說明了根據本發明一種實施例的控制器單元； 圖3A-3B舉例說明了根據本發明一種實施例的第一掃描儀組件； 圖3C-3D舉例說明了根據本發明不同實施例的旋轉編碼器； 圖4舉例說明了根據本發明另一實施例的第二掃描儀組件； 圖5舉例說明了根據本發明原理的數據處理器單元；以及 圖6舉例說明了空間信息可進入唱片數據庫的方法。
具體實施例方式現在將參照附圖詳細說明本發明的實施例。
圖1大體上舉例說明了一種用于使唱片(例如，乙烯模擬唱片)表面上一個位置的特定音頻信息與至少一個數字外部數據源同步并用于輸出與至少一個數字外部數據源同步的同步信息的設備。
根據本發明的原理，同步可以被解釋為保持兩種相關的程序物質在時間上被鎖定在一起的過程。同步需要由主設備產生的信號控制由從動設備產生的信號。因此，來自主設備的信號決定了來自從動設備的信號何時以及多快地被輸出，其中，來自主設備的信號變化被反映為來自從動設備的信號變化。
參照圖1，主設備可以被具體化為控制器單元100，其通過數據處理器單元200連接到至少一個從動設備如外部數字數據源300。
在本發明的一個方面，利用控制器單元100和數據處理器單元200可以使唱片上一個預定位置的特定音頻波形與來自外部數字數據源的信號同步以確定唱片凹槽內唱針(例如，唱針)的位置，即唱針位置。數據處理器單元200可以將唱針位置匹配到與被取樣的音頻波形部分有關的對應信息。被匹配的唱針位置可以與外部數字數據源的數字信號部分有關。因此，來自模擬唱片的聲音可以與至少一個外部數字數據源的數字信號被同步輸出。
在本發明的另一方面，控制器單元100上的輸出端102，例如，轉盤單元，可以連接到相應的SCSI、USB或數據處理器單元200上其它合適類型的端口以將數字化音頻信號和對確定內磁道唱針位置有用的信息從控制單元100傳輸到數據處理器單元200。控制單元100上的模擬音頻輸出端104可以連接到外部輸出設備430上的相應端口如揚聲器，以輸出與唱片上一個位置相應的音頻信號同步的音頻信號。數據處理器單元200上的通信端口，例如，調制解調器、串行口、并行口、DSL、TI等，可以連接到數字外部數據源300上，例如，包含數字音頻或視頻信息的設備，以接收至少一個數字外部數據源的輸出。數據處理器單元200上的視頻輸出端206a可以連接到外部輸出設備410如視頻監視器上的相應端口，以輸出與唱片上一個位置相應的音頻信號同步的視頻數據。外部輸出設備410可以包括一個程序視頻監視器，用于將同步的視頻數據輸出給聽眾或用戶。數據處理器單元200上的視頻輸出端206b可以連接到外部輸出設備450如視頻監視器上的相應端口以輸出視頻數據，例如，其未被與唱片上一個位置相應的音頻信號同步，或者其已被同步但沒有被觀察到，或者仍然沒有被聽眾觀察到。因此，外部輸出設備450可以被用戶用于觀察與音頻信號同步前的視頻數據。數據處理器單元200上的數字音頻輸出端207可以連接到外部輸出設備420上的相應端口，如揚聲器，以輸出與唱片上一個位置相應的音頻信號同步的音頻信號。數據處理器單元200上的MIDI輸出端208可以連接到數字唱片或播放設備440上相應的MIDI端口，以紀錄和/或播放與唱片上一個位置相應的音頻信號同步的數字外部數據。控制器單元100上的輸出端106可以連接到數據處理器單元上相應的混頻器端口209以將數字化的混頻信號從控制單元傳輸到數據處理器單元200。鍵盤端口203可以在數據處理器單元200上，可以連接到小鍵盤500，用于由用戶從小鍵盤接收信號。來自小鍵盤的信號允許用戶操作數據處理器單元200。
在本發明的這一方面，外部輸出設備450可以連接到數據處理器單元200并允許用戶觀察被播放聲音的音頻波形，當使用外部輸出選項時，外部輸出的波形掃描任選的外部輸出選項并允許用戶執行各種用戶功能。此外，監視器可以為觸控式的和/或包括按鈕以允許快速選擇程序、外部輸出選項等。
圖2舉例說明了根據本發明一種實施例的控制器單元100。
參照圖2，為了使數字外部數據源的輸出信號與來自模擬唱片的音頻同步，模擬唱片內的唱針位置必須被確定。因此，控制器單元100可以包括轉盤組件110、拾音器設備組件120和掃描儀組件，下面更加詳細地描述了其多種類型。
在本發明的一種實施例中，轉盤組件110可以包括轉臺式轉盤112，其具有可繞軸114旋轉的支撐面。現有的唱片(未示出)可以設置在轉臺式轉盤112的支撐面上并由其旋轉。轉臺式轉盤112可以進一步包括中心部分113，其具有位于支撐面下方一預定深度處的凹表面。
在本發明的一個方面，轉臺式轉盤112可以為皮帶傳動的轉臺式轉盤，其含有與轉臺式轉盤112一體形成并自其向下延伸的驅動器輪轂116。皮帶傳動組件118內含有的傳動軸118a可以通過傳動帶117連接到轉臺式轉盤112并使轉臺式轉盤112旋轉。在本發明的另一方面，轉臺式轉盤112可以為電磁的、直接驅動型轉臺式轉盤。因此，轉臺式轉盤112可以通過公知的裝置連接到電磁驅動組件(未示出)并由其旋轉。皮帶或直接驅動組件可以被用于使轉臺式轉盤112順時針地或逆時針地旋轉(例如，通過由設置在控制器單元內的旋轉方向開關(未示出)傳送的信號)。
在本發明的一種實施例中，拾音器設備組件120可以包括通過拾音器設備124和拾音器設備插針126樞軸向地連接到控制器單元100的拾音器芯122。拾音器設備插針126可以，例如，包括設置在離軸114第一預定距離d1處的唱針123。能夠在由轉臺式轉盤112支撐的現有模擬唱片上的凹槽內轉動并測定凹槽外形的唱針123，可以設置在拾音器芯122內，可以位于離拾音器設備插針126第二預定距離d2處。拾音器芯122通常包括至少一個換能器，用于將由唱針123檢測的機械振動轉化為模擬電信號。此外，拾音器芯122將這些模擬電信號傳送到數據處理器單元200以進行取樣，如下面更加詳細地描述的那樣。
當唱針123設置在唱片的凹槽內時，拾音器設備編碼器128可以設置在拾音器設備124的可操作性附近內的控制器單元100上。因此，拾音器設備124相對于拾音器設備編碼器128的位置可以采用公知的光學的、磁學的或機械的方法由拾音器設備編碼器128檢測。
在本實施例的一個方面，當拾音器設備124并由此唱針123靜止時，即當唱針物理地偏離唱片時，拾音器設備編碼器128也可以采用公知的機械的、磁學的或光學的方法檢測。因此，拾音器設備編碼器128可以被用作拾音器設備位置觸發器，當拾音器設備124靜止時(例如，當唱針偏離唱片時)，其產生指示拾音器設備124相對于拾音器設備編碼器128的位置信號。
拾音器設備組件信號，即指示拾音器設備124相對于拾音器設備編碼器128的位置以指示唱針123在模擬唱片上的位置的信號和指示當拾音器設備124處于靜止時的信號可以通過輸出端口102從拾音器設備編碼器128傳輸到數據處理器單元200。拾音器設備組件信號隨后可以被數據處理器單元200利用以便能夠跟蹤唱針通過現有唱片凹槽的前進。拾音器設備組件信號也可以被用于定位唱針最初接觸唱片的點(即，下降點)。因此，模擬音頻信號部分可以與唱針123從其靜止位置移動的距離相關，如下面更加詳細地描述的那樣。
圖3A-3B舉例說明了根據本發明一種實施例的第一掃描儀組件。
參照圖3A和3B，第一掃描儀組件130可以設置在轉臺式轉盤112的中心部分113內。此外，第一掃描儀組件130可以通過掃描唱臂132連接到軸114。第一掃描儀組件130可以包括旋轉編碼器134和掃描儀136。
向后參照圖3B，當唱片600設置在轉臺式轉盤112的支撐面上時，唱片接觸掃描儀136的接近式檢測器136b并啟動掃描設備136a，從而使掃描儀136的掃描設備136a掃描并檢測設置在唱片600上的識別信息。
如圖3A-3B所示，旋轉編碼器134可以包括由軟塑料制成的滾子，以接觸凹面和由轉臺式轉盤112的支撐面所支撐的現有唱片600。掃描儀136可以，例如，包括任何一種光學掃描儀(例如，LED、激光器等)，或磁鐵型掃描設備136a，其能夠讀取條形碼、磁條等，以及接近式檢測器136b，例如，彈簧加載開關等。
參照圖3C，旋轉編碼器134可以包括形狀為球形的滾子134a。球面滾子134a可以，例如，容納在圓柱形滾子腔134b內，圓柱形滾子腔134b含有至少一個接觸球面滾子134a赤道線的輪134c并檢測速度和方向，即球面滾子的轉速。因此，當現有唱片600放置在轉臺式轉盤112上時，球面滾子134a的上部桿接觸唱片。
參照圖3D，在本發明的另一方面，旋轉編碼器134可以包括通過軸134f可旋轉地連接到輪腔134e的錐形滾軸134d。輪腔134e包括至少一個輪134g，其接觸錐形滾軸134d的表面并檢測錐形滾軸的轉速。因此，當唱片600被放置在轉臺式轉盤112上時，錐形滾軸的上表面接觸唱片。
在本發明的另一方面，旋轉編碼器134也可以包括掃描儀，如上所述的掃描儀136。因此，在這方面，圖3A和3B所示的掃描儀136可以被移走并且旋轉編碼器134可以被提供為一種旋轉式的識別掃描儀，其包括光學掃描儀(例如，LED、激光器等)，或磁鐵型的掃描設備，該掃描設備除能夠測定唱片600的瞬時轉速(即，轉速和方向)之外，還能夠讀取條形碼、磁條等。
在本實施例的一個方面，轉臺式轉盤112中心部分113的凹面繞軸114旋轉。因此，軸114和第一掃描儀組件130保留在固定位置從而使旋轉編碼器134可以被用于檢測唱片600的瞬時轉速。
在本實施例的另一方面，中心部分113的凹面不繞軸114旋轉。因此，軸114和掃描儀組件可以在與轉臺式轉盤112的旋轉方向相反的方向旋轉從而使旋轉編碼器134可以被用于檢測唱片600的瞬時轉速。
當轉臺式轉盤112被旋轉時，瞬時轉速信號，即指示轉臺式轉盤112支撐面上的唱片的瞬時轉速的信號，可以從旋轉編碼器134或旋轉式識別掃描儀傳輸到數據處理器單元200，用于確定模擬唱片相對于唱針123的速度。
識別信號，即指示識別被播放的現有唱片的信號，可以從掃描儀136或旋轉式識別掃描儀傳輸到數據處理器單元200，用于識別模擬唱片的空間特性和被播放的模擬唱片的特定的同步信息，如下面更加詳細地描述的那樣。
標號信號，即識別實際模擬唱片上扇形段內的凹槽部分的信號，可以由前述任一掃描儀(例如，掃描儀136、唱片掃描儀146、旋轉式識別掃描儀)產生，每當設置標號時，模擬唱片被設置成可操作性地接近掃描儀，如下面更加詳細地描述的那樣。標號信號被傳輸到數據處理器單元200并允許數據處理器單元200在唱針被最初設置在唱片上后去查明唱針位置，也如同下面更加詳細地描述的那樣。
圖4舉例說明了根據本發明另一實施例的第二掃描儀組件。
參照圖4，第二掃描儀組件140可以包括唱片掃描儀146。第二掃描儀組件140可以通過樞軸向的掃描唱臂142和鉸鏈144樞軸向地連接到控制器單元100。唱片掃描儀146可以被提供為旋轉式的識別型掃描儀，含有光學掃描儀(例如，LED、激光器等)或磁鐵型掃描設備，其能夠讀取條形碼、磁條等，并且也能夠測定唱片的轉速。當唱片由轉臺式轉盤112支撐時，鉸鏈144使掃描唱臂142在唱片(未示出)上定位，從而使旋轉式掃描儀146可以讀取放置在唱片上的條形碼、磁條等。
在本實施例中，當轉臺式轉盤112直接由用戶驅動或者由前述任一驅動組件驅動并且在識別空間特性以及被播放的模擬唱片的特異性同步信息時，瞬時轉速、識別信息和標號信號可以從唱片掃描儀146傳輸到數據處理器單元200，用于確定唱片相對于唱針123的速度，如下面更加詳細地描述的那樣。
在本發明的一個方面，拾音器設備編碼器、第一掃描儀組件和/或第二掃描儀組件可以被提供為模塊部件，其可以通過公知手段穩固地連接到任何控制器單元并將相應的瞬時轉速、拾音器設備組件和標號信號傳輸到數據處理器單元200。
圖5舉例說明了根據本發明原理的數據處理器單元200。
參照圖5，數據處理器單元200可以包括一臺標準的個人計算機或專用計算機，其具有至少一個媒體驅動器210、至少一個存儲器212和多個能與控制器單元100、數字外部數據源300以及外部設備400中至少其中之一進行傳輸的輸入和輸出端。在本發明的一個方面，所述至少一個媒體驅動器可以包括數字化視頻光盤(DVD)驅動器、光盤(CD ROM)驅動器、內部硬盤驅動器、便攜式硬盤驅動器等。在本發明的一個方面，所述至少一個存儲器可以包括隨機存取存儲器(RAM)、雙重RAM、只讀存儲器(ROM)、電可擦除只讀存儲器(EEPROM)等。在本發明的一個方面，所述輸入和輸出端包括數字視頻輸出、監視器輸出、數字音頻輸出、網絡通信連接(例如，調制解調器、DSL、T1等)、一個或多個SCSI或USB端口，或與一個或多個控制器單元進行通信的類似物。在本發明的一個方面，數據處理器單元200也可以包括字時鐘處理器214和唱片數據庫220。因此，數據處理器單元200可以將任何DVD(或其它任何適當的視頻/音頻格式)存儲到RAM(或用于更快選擇的ROM)，同時運行多個視頻、下載視頻或存儲程序。
在本發明的一個方面，可以存儲在數據處理器單元內的程序可以包括自動定位器程序、波形整形程序、時間填充程序和抗跳躍程序。如下面更加詳細地描述的那樣，所述自動定位器程序允許用戶在跟蹤歌曲或模擬唱片的凹槽時能定位唱針位置；所述波形整形程序允許用戶去比較來自外部數字源300(即數字波形)和控制器單元100(即模擬波形)的波形，將兩個波形鎖定在一起，當模擬音頻波形已被輸出一預定時間如30秒后，提示輸出數字波形；當對被播放的唱片無外部輸出信息時，所述時間填充程序向音頻波形提供隨機的或隨意的視頻輸出；并且所述抗跳躍程序用來自于與控制器單元同步的數字聲源的音頻信號取代來自于控制器單元100的音頻信號。因此，例如，當控制器單元的唱針123跳躍或跳轉唱片上的凹槽時，所述抗跳躍程序使來自模擬唱片的歌曲被持續播放。
意識到任何唱片都包括其上內含音頻信息的至少一面，唱片的每一面可以被唯一識別并具有唯一一套數據庫信息的特征。因此，對于唱片的每一面，唱片數據庫220包括數據庫區段，每一個都包含與例如識別信息、文獻信息、空間信息和外部數據信息相關的數據庫信息。
識別信息可以，例如，包含在可被前述任何掃描設備讀取的標號內(例如，條形碼、磁條等)。在本發明的一個方面，標號可以設置在模擬唱片上提供的標號區內。如下面更加詳細地描述的那樣，標號為數據處理單元200提供了基礎，在唱針最初被設置在模擬唱片凹槽內后，所述數據處理單元采用該基礎去精確地定位唱針。因此，標號有助于使模擬唱片的輸出與外部數字數據源的輸出同步。
文獻信息可以包括例如與唱片和/或唱片特定面的名稱、藝術家名字、制作者名字、唱片公司名稱、希望唱片被播放的轉數/分(RPM)等有關的信息。文獻信息可以經用戶界面222通過任何公知方法進入唱片數據庫220。
外部數據信息可以包括例如與外部數據文件名稱、外部數據文件來源如數字外部數據源、外部數據文件的數字/模擬音頻/視頻波形等有關的信息，其中這些波形將與模擬唱片的音頻信號同步。
空間信息通常可以包括在將被播放的現有模擬唱片一面上發現的描述凹槽外形的信息(例如，模擬波形)。
空間信息可以通過認識到唱片的每一面都基本上由單個的螺旋形凹槽組成而獲得，所述凹槽具有兩個相互垂直的側壁，其中，所述側壁提供了兩個于其上紀錄和復制聲音的立體聲通道。由具有平滑側壁的凹槽外形來表示靜音、空氣中無壓力波動。聲矩可以由在其側壁上具有紋道的凹槽外形表示。所述紋道的振幅和波長決定了例如包含在乙烯唱片內的音頻信號的音量、音調等質量，從控制器單元100傳輸到數據處理器單元200的音頻信號的質量，以及最終傳輸到外部設備如揚聲器的音頻信號的質量，該外部設備隨著空氣壓力的波動再現聲音的特定質量。當凹槽向內向模擬唱片中心前進時，側壁內的紋道被壓縮以補償唱片表面速度差，該速度差是在唱針123沿著凹槽長度前進，例如，從螺旋形凹槽外部到螺旋形凹槽內部時出現的。
因此，參照圖6，通過在取樣過程中產生模擬唱片波形圖，空間信息可以被產生并存儲在唱片數據庫內。通常情況下，產生唱片一面的波形圖可以被視為由用戶發起的試制步驟部分。
在產生波形圖時，數據處理器200對控制器單元100傳輸的模擬音頻波形(例如，模擬波形)取樣并將取樣的模擬波形部分與拾音器設備組件信號的對應值關聯，指示唱針從其靜止位置移動的距離。因此，可以這樣產生波形圖首先將現有唱片600放置在轉臺式轉盤112上，旋轉轉臺式轉盤112，當唱針處于其靜止位置時(例如，離開唱片)初始化拾音器設備編碼器，從其靜止位置移開唱針123，將唱針123放置到旋轉式唱片上的預定位置(例如，歌曲的開始)，取樣由唱針123與凹槽側壁相互作用產生的模擬音頻波形，并將所述取樣的音頻波形儲存在唱片數據庫內。在本發明的一個方面，當唱針處于其靜止位置時，初始化拾音器設備編碼器，向數據處理器單元200傳輸拾音器設備組件信號，該信號指示拾音器設備組件以及因此唱針正處于靜止位置(例如，零位置)。如下面更加詳細地討論的那樣，所有指示唱針移動距離的距離都是根據遠離該靜止位置。
在本發明的一個方面，在取樣波形期間，當唱針123通過凹槽長度如圍繞螺旋形凹槽向唱片中心前進時，凹槽外形側壁內的紋道以漸減的速度(凹槽內紋道的線性或切線速度正比于唱片旋轉速度的唱針123的半徑倍)移動經過唱針123，并且數據處理器單元200可以以漸增的速度取樣由唱針123和凹槽側壁的相互作用產生的音頻波形，從而在全部恒速時取樣模擬音頻波形。
根據本發明的原理，采用與唱針位置和基底取樣速率相關的信息可以確定取樣所述音頻波形時漸增的速度。更具體地，取樣所述音頻波形時的速度反比于唱針123離軸114的瞬時徑向距離r。因此，所述音頻波形在任何徑向距離處的取樣速率必須根據基底取樣速率。假定唱片表面以基底轉速移動通過唱針123，基底取樣速率為數據處理器單元200產生模擬波形的速率。
在本發明的一個方面，可以根據模擬唱片應被旋轉的轉數/分(RPM)獲得基底取樣速率。RPM值可以由用戶直接進入數據處理器單元200。在本發明的另一方面，可以通過用前述任何掃描設備測定標號的RPM來獲得基底取樣速率。在本發明的另一方面，基底取樣速率可以通過接收來自音調控制器(未示出)的信號而獲得，該信號表明了轉臺式轉盤112的轉速。在本發明的另一方面，基底取樣速率可以通過采用連接到(例如，光學地、電學地、磁學地、機械地等連接)轉臺式轉盤112上的傳感器直接測定轉臺式轉盤112的RPM獲得。
根據本發明的原理，瞬時徑向距離r相應于從拾音器設備編碼器128傳輸的拾音器設備組件信號值。一旦收到拾音器設備組件信號，數據處理器單元200可以確定例如相對于在軸114和拾音器設備插針126之間發現的線性線段與拾音器設備124的瞬時角坐標θ相關的信息。應用余弦定理，當唱針123通過凹槽長度前進時，數據處理器單元200可以精確地確定瞬時徑向距離r以及所述音頻波形的取樣速率。因此，在取樣模擬唱片時，唱針從其靜止位置移動的距離和該移動距離的特異性取樣模擬音頻波形部分之間的隱含對應關系可以被存儲在波形圖中。
在本發明的一個方面，在產生波形圖期間可以確定前述任何掃描儀相對于拾音器設備組件測定結果的位置，該測定結果相關于唱針移動的距離(例如，弧長)、唱針和拾音器設備插針之間的距離中至少其中之一，和相對于拾音器設備124的掃描儀的弧方位。在本發明的另一方面，前述測定結果可以傳輸到數據處理器單元200。
在本發明的一個方面，當標號可操作性地接近掃描儀時，由前述任一掃描儀在取樣模擬唱片期間產生標號信號。每當標號可操作性地接近掃描儀時(例如，當旋轉時，標號首先變為掃描儀可讀取的)，標號信號傳輸到數據處理器單元200并且標號點因此標記在波形圖上。傳輸每一標號信號時，標號點在波形圖上的位置相應于唱針移動的距離并便于定位模擬唱片凹槽內的唱針，如下面更加詳細地描述的那樣。因此，在取樣來自模擬唱片的模擬音頻信號時，根據前述對唱針從其靜止位置移動的距離和至少一個標號點之間的任何拾音器設備組件測定結果的隱含對應關系可以產生在波形圖內。
在唱片數據庫220內產生波形圖后，可以在同步圖中產生用于取樣的模擬音頻波形的同步信息。
在本發明的一個方面，可以采用整波程序產生同步圖。因此，整波程序對波形圖中模擬波形的至少2個部分(即“同步點”)進行取樣，以便將來自外部數字源(例如，視頻、音頻等)的數字輸出信號與模擬唱片同步并隨后將這些同步點標記在波形圖上。然而，應當指出的是，從模擬波形取樣的同步點越多，同步圖就越精確，并因此使模擬和數字波形的同步也將如此。
來自模擬波形的同步點可以隨后被標記在波形圖上并且接著匹配到從外部數字源輸出的相應部分(即數字波形)，從而使數字波形可以與模擬波形同步。在本發明的一個方面，所述匹配可以手動地(例如，用戶發動)或自動地(例如，處理器發動)執行。
在手動地將模擬波形的同步點與數字波形的相應部分進行匹配時，可以選取模擬波形部分(例如，開始)上的第一同步點(即“起點”)，在波形圖上標記，并與數字波形的相應部分匹配。接下來，隨后選取模擬波形上至少一個隨后的同步點，標記，并與數字波形適當的相應部分匹配。在本發明的一個方面，將模擬波形上的同步點匹配到數字波形的相應部分的過程可以被重復多次，其必要性取決于將與模擬波形同步的數字波形的數量。在本發明的另一方面，如果至少一個模擬波形存在于波形圖內(例如，在模擬音頻唱片上有至少一個跟蹤點)，可以選取至少一個“開始點”和多個隨后的同步點組。
在自動地將模擬波形部分與數字波形的相應部分進行匹配時，數據處理器單元200可以計算數字波形的節拍/分鐘(BPM)，取樣，例如，模擬波形的最初兩條，并將所取樣的模擬波形部分與計算出的數字波形的BPM匹配。隨后，數據處理器單元200在波形圖上標記至少一個開始點，并將該開始點與數字波形的相應部分排列在一起，計算出所述模擬和數字波形的一個適當終點，并在波形圖上標記所述終點。
在本發明的一個方面，可以執行節拍標記以在模擬波形和數字波形上標記同步點，其中，所述兩波形的節拍一致。
在本發明的另一方面，將產生波形圖的模擬唱片可以被提供為“數據被給予”唱片。“數據被給予”唱片為一種包含預定數字波形的特定提示信息的唱片。因此，在由“數據被給予”唱片產生的波形圖上的至少一個同步點(例如，起點)可以與預定的數字波形的相應部分匹配。
當一個特定模擬波形的所有同步點都已經與數字波形的相應部分匹配并標記在波形圖上時，完成了同步圖的產生。所完成的同步圖，被標記的波形圖基本上沒有來自控制單元100的模擬信號的實際波形，可以隨后被存儲在數據處理器單元200中并當希望輸出與取樣的模擬唱片同步的數字波形時再被調用。因此，對于特定的模擬唱片，同步圖包含描述標號點和與唱針從其靜止位置移動的距離有關的同步點的位置信息。因此，對于特定的模擬唱片，輸出與模擬波形同步的數字波形可以根據標號信號和指示唱針從其靜止位置移動的距離的拾音器設備組件信號數值進行控制，如下面更加詳細地描述的那樣。
在本發明的一個方面，最初的波形圖可以被刪除或被存儲在唱片數據庫220內，取決于將來模擬唱片是否與附加的數字波形同步。
一旦模擬唱片被處理，(例如，被標號、被取樣、被分析并被標記以提供同步數字波形的基礎)，有可能與一個或多個已產生同步圖的外部數字數據源同步播放所述模擬唱片，不必考慮模擬唱片的轉速或唱針位置。
根據本發明的原理，所述被處理的模擬唱片可以與來自外部數字數據源的預定數字波形同步播放，所述外部數字數據源或者在與取樣所述模擬唱片相同的控制器單元上(即最初的控制器單元)或者在不同控制器單元上(即非最初的控制器單元)。此外，數據處理器單元和最初的控制器單元聯合用于取樣、同步等，在這里，各種波形可以指最初的數據處理器單元。
在本發明的一個方面，相對于專用于播放被處理唱片的控制器單元的前述任何拾音器設備組件測定結果，前述任何掃描設備的位置可以實質上等同于掃描儀相對于拾音器設備組件在產生波形圖期間的位置。在本發明的另一方面，相對于專用于播放被處理唱片的控制器單元的任何拾音器設備組件測定結果，前述任何掃描設備的位置可以不同于掃描儀相對于拾音器設備組件在產生波形圖期間的位置。在本發明的另一方面，相對于專用于播放被處理唱片的控制器單元的拾音器設備組件測定結果，前述任何掃描設備的位置可以與前述任何掃描設備相對于在產生波形圖期間傳輸的拾音器設備組件測定結果的位置關聯。因此，在產生波形圖期間出現的掃描設備和唱針之間的最初空間關系可以在播放被處理的唱片期間被保存。在本發明的一個方面，可以利用在播放被處理的唱片期間使用的前述任何掃描設備和唱針之間的空間關系確定最初的空間關系。
在本發明的一個方面，播放與預定的數字波形同步的被處理唱片的控制器單元100可以為最初的控制器單元。因此，被處理的唱片可以設置在轉臺式轉盤112上并使其旋轉。當被處理的唱片旋轉時，產生瞬時轉速信號和標號信號。當被設置成可操作性地接近唱片的標號區時，第一或第二掃描儀組件可以掃描標號，從而可以確定將與至少一個預定的數字波形被同步播放的模擬唱片的特定面的特定識別信息。
當被處理的唱片被放置在轉臺式轉盤112后，掃描儀136或唱片掃描儀146可以被設置成可操作性地接近標號區以確定所述模擬唱片的識別信息。應當指出的是，根據存在哪種類型的掃描儀(例如，來自第一或第二掃描儀組件的掃描儀)，對于唱片特定面的標號可以設置在實際接觸唱針123的唱片的相同或相反面上。確定所述識別信息后，確定文獻信息和預定的同步圖。
隨后，拾音器設備編碼器可以被初始化，并且唱針可以設置在被處理的唱片凹槽內的任何位置。
最初在凹槽內設置唱針123時，指示拾音器設備124相對于拾音器設備編碼器的位置的拾音器設備組件信號可以傳輸到數據處理器單元200。然而，唱針在凹槽內的精確位置不能被確定直到至少一個標號信號已被傳輸到數據處理器單元200并被自動定位器程序處理。考慮到所傳輸的標號信號，通過處理拾音器設備組件信號，可以確定唱針在被處理的唱片凹槽內的精確位置。
如果，例如，唱針被設置在被處理的唱片凹槽內的任何位置處并當被處理的唱片離開以便隨著時間的過去而旋轉時離開以產生模擬音頻信號，所產生的模擬音頻信號將實質上等同于為該模擬唱片的同步圖提供基礎的模擬波形。因此，與模擬波形同步的預定的數字波形，將自動通過數據處理器單元200與所產生的模擬音頻信號同步。
然而，如果，例如，設置在被處理的唱片凹槽內的唱針被操縱(例如，轉臺式轉盤被″擦除″、加速、減速等)從而使所產生的模擬音頻信號不同于為同步圖提供基礎的模擬波形，數據處理器200可以利用由前述任何掃描儀傳輸的瞬時轉速信號去精確地確定唱片上的唱針位置。
因此，由于最后獲知的唱針在唱片上的位置為已知的，最后獲知的唱針從其靜止位置移動的距離并因此同步圖的起作用部分，以及最后獲知的被輸出的預定數字波形部分也是已知的。由于被處理唱片的瞬時轉速剛好先于用戶操縱時間為已知的，通過與唱針離其靜止位置的距離有關的信息，唱片表面唱針位置處的速率剛好在用戶操縱前也是已知的。因此，當唱片的速率被用戶改變時，數據處理器單元200可以計算唱針離其靜止位置的距離并且唱針在同步圖內的位置可以被確定。因此，利用瞬時轉速信號，數字波形可以與由用戶操縱的控制器單元產生的模擬音頻信號被同步輸出。
在本發明的另一方面，播放與預定的數字波形同步的被處理模擬唱片的控制器單元100可以為非最初單元。因此，最初的數據處理器單元可以連接到非最初的控制器單元內適當的輸出端。被處理的唱片的模擬音頻信號可以與非最初的控制器單元上的預定的數字信號被同步輸出，其可以包括或不包括前述拾音器設備編碼器和第一或第二掃描儀組件。如果非最初的控制器單元不包括任何拾音器設備編碼器和掃描儀組件，缺少的組件可相應地被增補。
隨后，校準唱片(例如，基本上以如上所述方式處理的模擬唱片，已經利用最初的控制器單元為其產生了同步圖)可以被設置在非最初的控制器單元的轉盤上并使其旋轉。當校準唱片旋轉時，產生瞬時轉速信號和標號信號。當被設置成可操作性地接近唱片的標號區時，第一或第二掃描儀組件可以掃描標號從而使專用于校準唱片特定面的識別信息被確定。
當拾音器設備編碼器被初始化并且非最初的控制器單元的唱針被設置于校準唱片上時(例如，校準唱片的開始)，拾音器設備組件信號和標號信號被傳輸并被最初的數據處理器單元200處理。利用所傳輸的標號和拾音器設備組件信號，最初的數據處理器單元200在非最初的控制器單元上產生一套逆著唱針從其靜止位置移動距離測定的新標號點。因此，可以產生校準唱片的原始同步圖和校準唱片的非原始同步圖之間的通信。例如，標號點和利用最初的控制器單元確定的唱針移動的各種距離之間的相互關系，可以關聯到標號點和利用非最初的控制器單元確定的唱針移動的各種距離之間的相互關系。這種相關性可以隨后應用到由最初的控制器單元處理的任何唱片，最初的控制器單元將在非最初的控制器單元上與預定的數字波形被同步播放。
當校準唱片已經在非最初的控制器單元上被播放并且相關性已由最初的數據處理器單元確定時，來自利用最初的控制器單元處理的唱片的任何模擬音頻信號可以與利用非最初的控制器單元的預定數字波形被同步輸出。
應當指出的是，所有的唱片可以不具有使軸114可以被插入其內的相同尺寸的孔。例如，如果孔太大，唱片的徑向移動可能會有害地破壞唱針位置和所取樣的模擬音頻波形之間的對應關系。根據本發明的原理，能檢測轉速的前述掃描儀能夠將信號發送至數據處理器單元200以補償被播放唱片的任何額外的徑向移動，從而保留了唱針位置和所取樣的模擬音頻波形之間的對應關系。
對本領域技術人員而言，在不偏離本發明的精神或范圍的前提下可以對本發明進行各種修改和變更是顯而易見的。因此，希望本發明涵蓋本發明提供的修改和變更，這些修改和變更處于附屬的權利要求書及其等同物的范圍內，例如，當關于唱片每一面的識別信息被提供為一種由某種類型的掃描設備可讀取的標號時，關于唱片每一面的識別信息也可以通過公知的部件直接輸入數據處理器單元200。
權利要求
1.一種信號處理設備，包括模擬信號源組件，用于產生模擬音頻波形；位置數據編碼器，用于產生與取樣的模擬音頻波形部分有關的位置數據；和信號處理單元，用于以與所述位置數據相應的比率取樣模擬音頻波形并用于輸出一個外部數字信號，其中，所述位置數據控制所述外部數字信號的輸出。
2.根據權利要求1的信號處理設備，其中，所述模擬信號源組件還包括唱針；至少一個連接到唱針的換能器；位置編碼器，其用于產生與所述唱針位置有關的位置數據。
3.根據權利要求1的信號處理設備，其中，所述模擬信號源組件還包括軸；含有支撐面的盤(platter)，所述支撐面為可繞軸旋轉的；和速度傳感器，其用于確定由所述支撐面產生的速率，其中，所述確定的速率與取樣的模擬音頻波形部分有關。
4.根據權利要求3的信號處理設備，其中，所述速度傳感器連接到所述軸。
5.根據權利要求3的信號處理設備，其中，所述速度傳感器連接到所述盤(platter)。
6.根據權利要求3的信號處理設備，其中，所述速度傳感器包括光學掃描儀。
7.根據權利要求3的信號處理設備，其中，所述速度傳感器包括磁掃描儀。
8.根據權利要求3的信號處理設備，其中，所述速度傳感器包括滾子組件。
9.一種用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，其包括用于檢測表面外形的唱針；用于產生模擬電信號的模擬信號源，該模擬電信號表示所檢測到的外形；位置編碼器，用于產生與表面上的唱針位置有關的位置數據；信號處理單元，用于以與所述位置數據相應的比率取樣所述模擬電信號并用于根據所述位置數據控制外部數字信號的輸出。
10.根據權利要求9的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，其中，所述表面為有槽的表面。
11.根據權利要求9的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，還包括插針；唱臂，其中，所述唱針經所述唱臂可旋轉地連接到所述插針。
12.根據權利要求9的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，還包括軸；盤(platter)，設置在軸附近并位于外形下面，所述唱片能夠引起在表面的轉速；和速度傳感器，用于確定所述轉速。
13.根據權利要求12的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，其中，所述速度傳感器連接到所述軸。
14.根據權利要求12的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，其中，所述速度傳感器連接到所述盤(platter)。
15.根據權利要求12的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，其中，所述速度傳感器包括光學掃描儀。
16.根據權利要求12的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，其中，所述速度傳感器包括磁掃描儀。
17.根據權利要求12的用于使模擬音頻波形與數字信號同步的設備，其中，所述速度傳感器包括滾子組件。
18.一種用于使表面上一個位置的特定信息與數字源同步的設備，包括插針；通過唱臂樞軸地連接到插針的唱針，所述唱針被設置在離所述唱針第一預定距離處；位置編碼器，用于產生與唱臂位置有關的位置數據；連接到所述唱針的模擬信號源，所述模擬信號源能夠產生與唱臂位置有關的模擬電信號；信號處理單元，用于接收數字信號、位置數據和模擬電信號，并輸出所述數字信號，其中，所述位置數據控制所述數字信號的輸出。
19.根據權利要求18的用于使表面上一個位置的特定信息與數字源同步的設備，還包括軸；可繞所述軸旋轉地設置的轉臺式轉盤；和速度傳感器，用于產生與轉臺式轉盤的轉速有關的轉速數據。
20.根據權利要求19的用于使表面上一個位置的特定信息與數字源同步的設備，其中，所述轉速數據與位置數據有關。
21.一種處理模擬和數字波形的方法，包括產生一個模擬波形；產生與所產生的模擬波形部分有關的位置數據；提供一個數字波形；并根據所述位置數據輸出所述數字波形。
22.根據權利要求21的處理模擬和數字波形的方法，還包括取樣所產生的模擬波形。
23.根據權利要求22的處理模擬和數字波形的方法，還包括使所述數字波形的至少一個部分與所取樣的模擬波形的至少一個部分同步。
24.根據權利要求22的處理模擬和數字波形的方法，還包括以與所述位置數據相應的比率取樣所產生的模擬波形。
25.根據權利要求21的處理模擬和數字波形的方法，其中，產生模擬波形還包括使表面旋轉。
26.根據權利要求25的處理模擬和數字波形的方法，其中，產生位置數據還包括確定所述旋轉表面的速度。
27.根據權利要求26的處理模擬和數字波形的方法，其中，還根據所述旋轉表面的速度輸出數字波形。
28.根據權利要求21的處理模擬和數字波形的方法，還包括周期性地產生一個周期信號，其中，還根據所述周期性地產生的周期信號輸出數字波形。
29.一種模塊式信號處理系統，包括第一發送器，其能夠發送指示第一物體位置的第一信號；第二發送器，其能夠發送指示第二物體速度的第二信號；第三發送器，用于發送指示可操作性地接近第三物體的第三信號，所述第三物體設置在所述第二物體上；數據處理單元，其連接到第一、第二和第三發送器，用于取樣模擬波形并用于使取樣的模擬波形部分與第一、第二和第三信號關聯。
30.根據權利要求29的模塊式信號處理系統，其中，所述第一物體包括唱針。
31.根據權利要求29的模塊式信號處理系統，其中，所述第二物體包括一個模擬唱片。
32.根據權利要求29的模塊式信號處理系統，其中，所述第二物體包括轉臺式轉盤。
33.根據權利要求29的模塊式信號處理系統，其中，所述第三物體包括一個標號。
34.根據權利要求29的模塊式信號處理系統，其中，所述數據處理單元使所取樣的模擬波形部分與數字波形部分關聯。
全文摘要
一種設備，包括有助于在旋轉唱片的凹槽內定位唱針的傳感器。所述唱針位置相應于在凹槽內的唯一位置出現的音頻波形部分。利用所述唱針位置和所述音頻波形部分的對應關系，外部數字源可以和模擬波形同步。高速數字數據通路將含有轉臺式轉盤的控制單元連接至信號處理單元。信號處理單元內的軟件使模擬波形和來自外部數字源的數字信號同步。
文檔編號G10H1/00GK1732374SQ200380108049
公開日2006年2月8日 申請日期2003年11月10日 優先權日2002年11月12日
發明者C·A·斯彭斯 申請人:C·A·斯彭斯