交互式发声玩具的制作方法

专利名称：交互式发声玩具的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及响应于激励而产生音频，更具体涉及与例如手动控制 的木偶人的动作完全同步地产生可识别的语音或系列语音。
背景技术：
具有嘴部或相对运动构件并且还能够发出人声的新奇产品，例如贺卡、 玩具和木偶等在本领域中是众所周知的。这些产品的主要目的之一是给使用
者这样的印象即当嘴部或颚部通过使用者运动时，该产品就会随着嘴部或 者颚部的运动实际"说话"或者"唱歌"，于是给使用者提供对玩具或者木 偶产生的语音事件的更加精确的控制。 例如，授权给Milner的美国专利No. 4, 768, 232公开了-一种手持木偶 人，所述木偶人被构成为扮演一种具有可以手动控制的运动部件的活物，从 而模仿木偶人嘴部的一些形式的动作。所述木偶人设置有发声装置。在木偶 人的嘴部中安装有光敏电池形式的传感器，由于手动控制的木偶人的动作使 光电池接收到的光线发生变化，从而通过检测光线的变化产生表示嘴部运动 的信号。频率发生器产生在音频范围内具有伪随机变化频率的语音信号，所 述频率发生器包括响应于来自输出计数器的电压的压控振荡器。将语音信号 施加于调制器并用于调制由光电池产生的信号，从而产生具有不受手的运动 控制的伪随机变化音高分量以及可随手的运动变化的振幅(音量)的音频信 号。当施加于扬声器时，就会产生诸如呷呷声或吠声等伪清晰模仿声。木偶 的使用者可以发出声音，该声音的音量与手动控制部件相配合。发出的声音 不是模仿任何形式的能听懂的语言的说话声或唱歌声。 授权给Liao的美国专利No.5,447,461公开了一种发声布袋木偶，其 包括由表演者戴着的手套和固定在木偶手套的头部中的嘴部操纵装置。安装 在木偶中的声音发生器由模仿木偶嘴部张开的嘴部操纵装置的操作启动。这 个操作产生模仿动物或人的叫声的声音。[6] 授权给Kubo等人的美国专利No. 6, 394, 874公开了一种可以单手操作 的发声手指木偶。所述木偶包括在木偶内部的通过推动按钮启动的发声单 元。所述木偶不包括运动的颚部构件。[7]授权给Dash的美国专利No. 5,471, 192公开了一种包括传感器和发声 电路的动物玩偶，例如猫。当使用者通过"爱抚"玩偶激励传感器时，可以 由使用者控制振荡波形的输出波。得到的声音是可以听见的振荡的"噜噜" 声或咕噜声。连续振荡波形的特征没有改变；只有声音的振幅发生改变。 Dash没有公开或提出随玩偶的活动部件一起发出能听懂的语言。[8] 上述所有的装置通过将玩偶的动作形式与声音结合，再把一些现实场 景加入与玩偶所作的游戏中，就为使用者提供了令人愉悦的体验。[9] 然而，这些现有技术的装置没有为玩具或其它新奇物品的动作提供任 何形式的同步语音序列内容。在真实世界中，当使用者操纵产品的嘴部或颚 部构件时，嘴部可以张开很短的时间或较长时间，或者介于二者之间，这取 决于使用者的兴致或者所玩的游戏的类型。因此，为了真实模拟物理动作和 言语声音的同步，产品的发声单元应当能够响应不同长度的动作事件，从而 当玩偶的嘴部或顎部元件的开启时声音开始发出，并在嘴部或颚部元件的张 开期间持续，然后在嘴部或颚部元件闭合时自然结束，并且自然音节的结尾 和声音如同说话者或歌唱者的嘴闭上时的自然说话声或歌唱声那样衰减。[10]因而，长期以来需要一种发声的新奇产品，其能将同步的语音和动作 真正结合起来，所述新奇产品能够提供一种产品实际上在"说话"或"唱歌" 的印象，这是因为语音的每个音节在产品一旦动作时就开始发出，并且只要 动作连续就一直持续，而且最重要的是能够自然地结束。[11]没有一个上述专利，无论是单独或者是将它们结合可以看出描述了本 发明公开和要求保护的内容。发明内容[12]因此，本发明的目的是提供一种具有可运动构件的新奇产品或玩偶， 当使所述可运动构件运动时，所述新奇产品或玩偶可以发出话语或歌声，从 而模仿声音是从产品的运动构件发出。[13]本发明的另一个目的是提供一种具有可运动构件的新奇产品或玩偶， 随着产品的所述可运动构件被开启、保持张开和闭合，所述新奇产品或玩偶 完全同步地发出话语或歌声。[14]本发明的另一个目的是提供一种具有头部的新奇产品或玩偶，所述头 部具有可运动构件，从而通过使所述可运动构件活动，就可以启动预录的言语音节。[15]本发明的另一个目的是提供一种新奇产品或玩偶，当所述产品的嘴部开启、保持张开和闭合时，所述新奇产品或玩偶具有在每个音节段与动作之 间的可控的有声同步，从而通过完全控制每个音节段乃至于有声表演的速 度，就可以启动视觉上正确的有声表演。[16]本发明的另 一个目的是提供一种具有嘴部和发声单元的新奇产品或玩偶，所述发声单元使用可持续的再合成循环元音，在所述元音中所有音节的 时长通过表演者手动控制。[17]本发明的另一个目的是提供一种具有嘴部和发声单元的玩偶或新奇产 品，在所述发声单元中，通过手动开启和闭合产品的嘴部，可以启动和控制 语音事件序列，因而为每个和每-一音节产生动作序列，所述音节由在预录的 数字语音文件内的讲话或歌曲中发出。[18]通过本发明可以实现这些以及其它目的，其中，宽泛地说，本发明为 用户提供了一种和木偶形式的玩具一起使用的发声装置，所述木偶具有可以 模仿动作的手动部件，从而提供与木偶的手动控制的动作同步的可控有声表 演。本发明包括开关，所述开关被构成为当特定手动部件运动时产生信号， 并启动安装在玩具中的发声单元。发声单元产生音频事件，当应用于扬声器 时，所述音频事件发出可以通过手的运动控制并且与木偶的动作配合的声曰o[19]在本发明的优选实施例中，在玩偶的嘴部中安装有开关。所述开关启 动语音芯片形式的发声单元，在所述语音芯片上存储有很多单词形式的音频 事件，所述单词由音节构成。继而，音节通常由称为节首和韵体的亚音节单元构成。韵体还可以被进一步定义为具有称为韵腹和韵尾的单个音素，它们 是声音分析中的最小单元。当依次启动这些音节段时，它们通过安装在玩偶 中的扬声器发出可识别的单词、短语、诗歌或歌曲。因此，每个音节由三个 不同的音节段组成l)起始段称为"节首"，当玩偶的嘴部开启时启动所述 "节首"；2)可持续的再合成循环韵腹，即音节的中心段，只要嘴部张开着 所述"韵腹"就持续；3)以及结束段，可以是韵尾，或者在很多情况下是 前面的韵腹的自然结束，所述结束段当嘴部闭合时启动并且提供音节韵体的 自然结尾。[20]电源电压控制电路产生用于实现本发明的电子电路的工作电压。所述 控制电路被构造成响应于由开关产生的信号。[21]本发明的主要优点可以由具有模仿有声动作的可动部件的儿童玩具或 其它娱乐装置实现。通过本发明，表演者可以发出真正与玩具或装置的运动 同步的可识别的语音事件。[22]本发明的另一个优点在于，不管嘴部部件的运动所花费的时间，可识别的语音事件与玩偶或装置的嘴部运动部件的运动都同步，即，不管嘴部部 件的运动迅速或者缓慢地完成，无须调节玩具的任何部件，嘴部部件的运动 和从玩偶发出的有声表演实现真正同步。[23]从结合附图对从对优选实施例的以下说明中可以更加清楚地看到本发明的其它目的和优点，通过举例说明的方式描述本发明的原理。[24]


[25]通过参照附图对本发明的优选实施例进行下述更详细的说明，将会更好地理解本发明的前述及其它目的、方面和优点。在附图中 [26]图1表示了本发明应用于木偶的示例性实施例的简化图；[27]图2是本发明产生的形式为单词"cat"的语音事件的原理图；[28]图3是本发明的发声单元的框图；[29]图4是本发明产生语音事件序列的原理图；以及[30]图5是本发明产生的形式为单词"book"的语音事件的原理图。
具体实施方式
[31]在本发明的以下说明中，参照构成本发明的一部分的附图，通过图示， 其中表示了描述本发明原理以及如何去实现本发明的示例性实施例。应当理 解，本发明的其它实施例可以用于实现本发明，并且在不背离本发明的范围 的情况下可以对其进行结构和功能的改变。[32]本发明的发声装置图示为图1中的玩偶，所述玩偶总体上表示为附图 标记IO。玩具10包括头部12，其可以采用活物的形式，例如是动物、假想 形象或人。在本发明可选择的实施例中，头部12可以嵌入手套(未示出) 中，所述手套可以戴在手上并与任何嘴部可控的布袋木偶一起使用。头部 12包括具有对置的弹性颚部构件14和16的嘴部15，颚部构件14和16可 以由玩耍玩偶的人操作，或者通过将手插入头部12内部，或者借助于安装 在头部12内的手动致动器进行。颚部构件14和16被偏置(biased),从而 当它们不活动时通常保持彼此相邻。[33]玩具10还包括如图3所示的发声单元20。发声单元20包括语音芯片 22，在语音芯片22上安装有存储器24和处理单元26，存储器24的形式例 如是存储芯片、ROM盒(cartridge)或RAM闪存卡。存储器24含有多个 已存储的语音事件，在本发明的优选实施例中，所述语音事件由依次布置的 言语音节构成，以发出可识别的歌曲、诗歌或短语。[34]每个音频事件的形式为具有一个或多个音节的单词。音节被定义为声 音单位，其由中央响音峰(通常为元音)和围绕中央响音峰的辅音构成。[35]音节还可以进一步分为称为节首和韵体的亚音节单元，节首是音节的 第一 (起始)段(通常为辅音)，韵体形成音节的核心。韵体还可以被定义 为由韵腹(音节的第二段，通常为元音)和韵尾(通常为辅音)构成，韵腹 是音节的中心段，韵尾是音节的第三及结束段。因而，大多数音节可以被定 义为具有三个音节段，即，起始段(节首)、中心段(韵腹)和结束段(韵 尾)。当音节以元音结尾时，第三段变成韵腹的自然结尾。[36]当依次启动这三个音节段或多个音节段时，它们通过扬声器28发出可 识别的单词、短语、诗歌或歌曲。当表演者开始通过使嘴部15的颚部构件 14和16运动而手动地使玩具IO活动时，开关18向发声单元20发送信号，从而启动存储在声音芯片22中的语音事件。[37]在本发明的如图5所示的一个实施例中，当颚部构件14和16彼此离 开运动模仿嘴部15的张开时，语音事件开始，在该例子中，语音事件是单 音节词"book"。可以听到音节"book"的节首52以及足够长的预录韵腹 54。当语音事件随颚部构件14和16向着彼此的运动一起结束时，韵腹54 跳跃(变调)至位于韵尾56开头的交叉衰减起始头部60，并在韵腹54和 韵尾56之间进行平滑的音频交叉衰减，这提供了音节声音的自然声音衰减， 其方式类似于人声在相同环境下发出的声音。交叉衰减循环58具有两个限 定位置，即，起始头部60和结束头部62。[38]图2图示了本发明如何产生语音事件，在此例子中语音事件是单音节 词"cat"。当颚部构件14和16由使用者启动，并模仿嘴部15的张开彼此离 开运动时，开关18启动第一音节段，即声音为"caaa"的节首38。在嘴部 15保持张开的同时，第二音节段、即韵体40的韵腹42平滑地跟随在节首 38之后，韵腹42在循环起始头部46和循环结束头部48之间循环并振荡， 只要嘴部15保持张幵就使得元音发出声音"…aa醒…"。当使用者使颚部 构件14和16模仿嘴部15的闭合向彼此靠近时，开关18停止韵腹42的循 环结束头部48，使得第三音节段、即声音为"t"的韵尾44平滑地跟随并以 完整且自然的方式结束音节。[39]当使用者继续开启和闭合颚部构件14和16时，可以听到音节序列， 并且由玩具10 "说出"歌曲、诗歌或短语形式的熟悉单词。在下面的例子 及图4中描述了用于短语"Mary had a little lamb"的语音事件序列。在此例 子中，音节段之间的变调用斜线'7"表示，因此音频事件的完整序列的形 式为"xxx/yyyyyy/zzz"，艮P:[张嘴]Meh/eheheh/m[闭嘴]-[张嘴]Ree/eeeee/Eh[闭嘴]-[张 嘴]Ha/ahahah/D[闭嘴]-[张嘴]Ah/ahahah/H[闭嘴]-[张嘴]Le/eee/H[闭 嘴]-[张嘴]Tah/ahahah/L[闭嘴]-[张嘴]La/ahahah/M[闭嘴][40]通过在存储器24中存储很多不同的音频事件序列，使用者可以通过使 玩具10活动而享受各种各样的体验。安装在头部12上的节目选择开关32 能够让使用者选择他或她想要听的语音事件序列。在本发明的一个方面中， 可以以不同的声调以及/或者第二或第三和声部，存储相同歌曲的几种不同序列，从而使得使用者半音阶地或和声地改变每个单独音节样本的音高(样 本回放率)，而不是在存储器24中记录相同歌曲的多个数字音频版本。因而，使用者可以使用节目选择开关32来选择歌曲演唱的音调，并且还可以选择 用于相同歌曲的第二或第三和声部的可选序列。可选择地，半音阶音高转换 开关50可以添加到发声单元20中来选择这些选项。[41]本发明的优点之一在于，玩具可以具有多种声音。所述声音可以是动 物、假想形象或人的声音，女性或男性的声音，以及年轻人或老年人的声音，口 'T 二T" I 、 I .亡-|~1古.廿丄土 /,"T[42]玩具10还具有很好的通用性，即可以在存储器24中存储特定于某个 国家的语音事件，例如本发明在日本使用时为日语音频事件，或者在很多拉 丁美洲国家使用时为西班牙语音频事件。[43]在本发明的另一个实施例中，发声单元20包括带有多个复调音乐的语 音芯片，从而使得乐器的序列演奏(即，弹奏的吉他和弦、持续的钢琴和弦 或持续的风琴和弦)的使用与每个音频事件同步。每个和弦可以在多个音节 中持续，直到下一个和弦改变。乐器演奏可以从通用MIDI PCM或FM声 音库(sound-bank) /数字音频引擎(digital-audio-engine)中产生。[44]如果一个或多个使用者在一只或双手上有玩具10，这些玩具可以用来 以合唱或者多和声部一起演唱，从而为使用者提供另一种娱乐体验。[45]存储器24可以被制造成以封装从玩具10上去除，并用新存储器替换， 所述新存储器包含不同于存储在被去除单元上的预录音频事件。这样，使用 者始终能够拥有新的音频事件并且不容易对玩具变得厌烦。[46]依次产生言语演奏的预录语音事件的类型几乎是不受限制的。可以设 想到的预录的演奏诸如人声效果、教育歌曲、童谣、节日歌曲、流行歌曲、 动物声音、口语词、祈祷、诗歌或机器人说话等。[47]在本发明的另一个实施例中，诸如贺卡等新奇产品可以被构成为与安 装在该贺卡上的发声单元中的语音事件同步。贺卡前部件和后部件可以与玩 具的可运动颚部构件以相同的方式工作。当一个人开始打开卡片时，开关启 动发声，这就开始了语音事件，语音事件可以当卡片开着时持续演奏，并且 当卡片的部件闭合在一起时以自然衰减的方式平滑地结束。[48]为了实现、图示和说明的目的，对本发明的示例性实施例作了上述描述。但目的并不是穷举性的或者将本发明限制为上面讨论的精确形式中。然 而，还存在未在此处作具体描述的发声玩具的其它结构。因此，不应当将本发明看作只限于此处描述的特定实施例；相反，应当理解，本发明针对发声 玩具具有很宽的应用。本领域技术人员可以基于此处的描述而获得那些其它结构。因此，本发明的范围由所附权利要求限定。
权利要求
1.一种发声装置，其包括具有头部的玩具，所述头部包括一对可在闭合的第一位置和开启的第二位置之间运动的对置的颚部构件；位于所述玩具中的发声单元，所述发声单元包括用于输出音频的扬声器，还包括任何语言或语音特征的单个或多个预录音节语音事件；以及开关，其用于有选择地启动所述发声单元，从而启动至少一个所述音节语音事件，在所述颚部构件彼此不接触的情况下，所述音节言语音频事件与所述颚部构件在所述第一位置和第二位置之间的运动的开始完全真实且自然地同步，其中，在所述颚部构件返回所述第一位置时，每个所述音节语音事件以自然的方式被所述开关终止，这与所述颚部构件返回所述第一位置所用时间的长短无关。
2. 根据权利要求l所述的发声装置，其中每个所述音节语音事件还包括第一段，当所述颚部构件开始在所述第一位置和所述第二位置之间运动 时，所述第一段由所述开关启动，所述第一段的持续时间由使用者控制；第二段，其在所述第一段之后，只要所述颚部构件处于所述第二位置， 所述第二段就持续；以及第三段，其在所述第二段之后，当所述颚部构件返回所述第一位置时， 所述第三段由所述开关启动，所述第三段为所述音节语音事件提供了自然的 声音衰减。
3. 根据权利要求1所述的发声装置，还包括使所述颚部构件运动的手 动致动器。
4. 根据权利要求1所述的发声装置，其中所述玩具还包括本体部。
5. 根据权利要求l所述的发声装置，其中所述颚部构件通常在所述第一位置中被偏置。
6. 根据权利要求l所述的发声装置，还包括节目选择开关。
7. 根据权利要求l所述的发声装置，其中所述发声单元还包括多个预 录音频节目事件，所述预录音频节目事件的形式为被分为单个手动控制音节 的讲话或言语旋律行序列。
8. 根据权利要求7所述的发声装置，其中每个所述言语旋律行序列还包括与所述言语旋律行序列同步的乐器伴奏的演奏。
9. 根据权利要求1所述的发声装置，还包括半音阶音高转换开关。
10. —种发声装置，其包括-手部覆盖物，其被构成为戴在布袋木偶内的人的手上；发声单元，其位于所述手部覆盖物中，所述发声单元包括用于输出音频 的扬声器，还包括预录的音节语音事件；以及开关，其用于有选择地启动所述发声单元，从而响应于手的运动开始至 少一个所述音节语音事件，不需要拇指和其它手指之间的接触，所述音节语 音事件与手的拇指和其它手指在闭合的第一位置和开启的第二位置之间的 运动起始和运动持续同步，其中，当所述拇指和手指返回所述第一位置时，每个所述音节语音事件 由所述开关终止，这与所述颚部构件返回所述第一位置所用时间的长短无 关。
11. 根据权利要求IO所述的发声装置，其中每个所述音节语音事件还包括第一段，当所述颚部构件开始在所述第一位置和所述第二位置之间运动 时，所述第一段由所述开关启动，所述第一段的持续时间由使用者控制；第二段，其在所述第一段之后，只要所述顎部构件处于所述第二位置，所述第二段就持续；以及第三段，其在所述第二段之后，当所述颚部构件返回所述第一位置时，所述第三段由所述开关启动，所述第三段为所述音节语音事件提供自然的声音衰减。
12. 根据权利要求IO所述的发声装置，还包括节目选择开关。
13. 根据权利要求IO所述的发声装置，其中所述发声单元还包括讲话 或言语旋律行序列形式的多个预录的音频节目事件。
14. 根据权利要求13所述的发声装置，其中每个所述言语旋律行序列 还包括与所述言语旋律行序列同步的乐器伴奏的演奏。
15. 根据权利要求IO所述的发声装置，还包括半音阶音高转换开关。
16. 根据权利要求2所述的发声装置，其中所述第一段是节首，所述第 二段是韵腹，并且所述第三段是韵尾。
17. 根据权利要求3所述的发声装置，其中每个语音事件的形式为具有 一个或多个音节的单词。
18. 根据权利要求4所述的发声装置，其中每个所述音节包括-中央响音峰；以及围绕所述中央响音峰的多个辅音。
19. 根据权利要求1所述的发声装置，其中所述颚部构件的重复运动产 生与所述颚部构件的重复运动同步的可识别的单词。
20. 根据权利要求1所述的发声装置，其中所述颚部构件的重复运动产 生与所述颚部构件的重复运动同步的可识别的短语。
全文摘要
一种发声玩具，其被构成为扮演具有可运动部件从而模仿嘴的自然形式的动作的活物，所述发声玩具包括可响应于所模仿的动作进行操作的发声单元(20)。所述动作可以通过将手插入玩具中、操作与玩具结合的致动器或遥控装置来模仿。所述装置包括启动发声单元(20)的开关(18)，发声单元(20)产生能够与嘴部(15)的动作同步的音节序列。节首、韵尾和每个音节的韵腹的持续时间受玩具的使用者控制，能够以完全真实的方式使可以看见的动作与熟悉的歌曲、诗歌或被分为单独音节的其它系列的语音事件的有声演奏同步。在本发明的另一个方面中，乐器的序列演奏可以与有声表演以及玩具的同步可见动作同步。
文档编号A63H3/14GK101321566SQ200580052200
公开日2008年12月10日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者阿尔内·舒尔策 申请人:阿尔内·舒尔策