专利名称：具有数字音频的键盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有数字音频的键盘，具体地但并不唯一地，涉及具有在键盘中以及与键盘相集成的数字音频处理功能的字母数字计算机键盘。
定义在本说明书全文中，“字母数字”(alphanumeric)应被理解为包括可在计算机键盘的键上找到的任意符号，包括地域性或国家性字母表、文字和符号。例如，所谓的“西式”键盘可能包括下列字母数字键字母键a到z；数字键0到9；功能键，包括例如F1到F12这样的专用功能键和例如因特网访问键这样的键；指令键例如“Esc”、“Enter”、“Ctl”、“Shift”、“Tab”、“Caps Lock”、“Delete”、“Insert”、“Home”、“Page Up”、“Page Down”、“End”、“Num Lock”；光标控制键；以及所有键的“Shift”功能。
背景技术：
现在出售的大多数计算机都具有大量的连接端口用于外设，例如扬声器、键盘、鼠标、一或两台打印机、外置磁盘驱动器、MP3录音器/播放器，等等。连接器中的大部分都在处理器外壳的后面板上，这使得接入很困难。
已经有了很多关于“多媒体”键盘的提议，其中计算机的字母数字键盘具有内建扬声器。在大多数情况下，提供给键盘的信号是从计算机的声卡作为模拟音频而输出的，并且通过线缆馈送至键盘，从而到扬声器。作为模拟音频，声音的质量不好。很多这种键盘具有复杂的额外功能控制、到主机的多个连接，以及内建的除主机的声音功能外的声音功能。它们可能也需要额外的电力输入。
发明内容
根据本发明的一种形式，提供了一种用于与主计算机一起使用的字母数字键盘，所述字母数字键盘包括多个字母数字键以及声音再现系统；声音再现系统包括音频处理器，用于接收至少一个音频输入以提供至少一个模拟音频输出。
还有键盘控制器，用于检测多个字母数字键中的一个或多个的使用。键盘扫描码被传递到主计算机。键盘控制器还使得可使用字母数字键中的预定键来对数据处理器的操作功能提供用户输入。字母数字键的全部或一些可以是预定键。
还包括模/数转换器，用于将模拟音频转换为数字音频。还有至少一个模拟音频输入。所述至少一个音频输入可包括至少一个数字音频输入。
操作功能的控制可以是下列一个或多个音量增大、音量减小、静音开、静音关、包括空间化和特殊效果的音频效果、上混、缩混以及音调控制功能。
该键盘可包括用于连接到主计算机的线缆。线缆具有至少一个数字数据连接器，用于与主计算机的数字数据端口相连接，以向键盘提供所述至少一个数字音频输入中的第一个，以及用于提供键盘扫描码到主计算机的传递。数字数据连接器可以是USB、IEEE1394，或任何其他数据总线协议、网络协议或无线协议。用于扬声器驱动器的电力可通过用于主计算机的数字数据连接器提供。另外，用于数字放大器的电力可通过用于主计算机的数字数据连接器提供。
模拟音频输出可以是内建扬声器、外接连接器和头戴式耳机连接器中的一个或多个。
可以有多个数字音频输入，包括多通道数字音频输入/输出连接和MIDI输入/输出。可以有多个MIDI UART，包括用于连接MIDI设备的输入和输出连接器。
字母数字键盘可包括具有连接到所述MIDI输入/输出的输出的集成音乐键盘。
数据处理器具有多个输出连接，用于连接到数/模转换器、模/数转换器、多通道数字音频输入/输出、MIDI输入/输出、多个MIDI UART，以及主计算机中的一个或多个。
另一方面，本发明提供了一种用于与主计算机一起使用的字母数字键盘，所述字母数字键盘包括(a)多个字母数字键；(b)声音再现系统，包括音频处理器，用于接收多个音频输入中的至少一个，并用于提供至少一个模拟音频输出；(c)键盘控制器，用于检测所述多个字母数字键中的一个或多个的使用，并将键盘扫描码传递到主计算机，键盘控制器还使得可使用所述多个字母数字键中的预定键来对操作功能的控制提供用户输入；(d)到主计算机的连接，用于提供所述多个数字音频输入中的第一个；(e)多通道数字音频输入/输出连接；以及(f)MIDI输入/输出连接。
在两个方面中，预定键都可被重映射到数据处理器。
另一方面，本发明提供了一种用于与主计算机一起使用的字母数字键盘，所述字母数字键盘包括多个字母数字键以及声音再现系统，所述声音再现系统包括(a)数据处理器，用于控制声音再现系统的操作功能；以及(b)音频处理器，用于接收至少一个数字音频输入和提供至少一个模拟音频输出；其中还提供了用于将字母数字键盘连接到主计算机的线缆，线缆具有单个的数字数据连接器，用于与主计算机的数字数据端口相连接，以向键盘提供所述至少一个数字音频输入的第一输入。
对于所有方面，到音频处理器的音频输入都可以是模拟的或数字的。音频处理器可以是模拟放大器、数字放大器和数/模转换器中的一个或多个。至少一个数字输入可被直接输入音频处理器。还可包括数据处理器，用于在发送至少一个输入到音频处理器之前，接收和处理至少一个输入。数据处理器还可用于控制声音再现系统的操作功能。数据处理器可在主机中或字母数字键盘中。模拟音频输入可包括内建到字母数字键盘中的至少一个麦克风。
为了便于理解本发明并将本发明付诸实用，现在以非限制性示例的方式来仅描述本发明的优选实施例，该描述参照附图，在附图中图1是使用本发明的计算机系统的示意图；图2是图1的键盘的示意图；图3是示出了键盘上各部件之间的数据流的框图；图4是具有集成的音乐键盘的图2的键盘的示意图；以及图5是图3的键盘控制器和处理器之间的交互的流程图。
具体实施例方式
首先参照图1和2，其示出了包括显示器10、主PC 12和键盘14的计算机系统。键盘14被示为通过线缆16而连接到主PC12。或者可使用无线连接。无线连接可以是任何合适的系统，包括例如蓝牙或者任何其他无线电频率或红外系统。
键盘14具有内建扬声器18和头戴式耳机插孔连接器20。它可具有一个、两个或多个母连接器22，以实现使用扬声器线缆25与卫星式扬声器24的连接(如果希望的话)。连接器22可以是标准RCA插头、引脚、有线连接或所希望的其他连接器。如果卫星式扬声器24被连接，则内建扬声器18可被自动断开连接。用于MIDI连接器的标准DIN插座28也可被提供。这样，键盘14变为音频连接器集线器。
线缆16的一端连接到键盘14，另一端连接到至少一个数字数据连接器26。优选地仅连接一个连接器26。连接器26可以是USB连接器或IEEE 1394连接器，或其他合适的数字数据传输连接器。在下面的描述中，为了方便起见，参照单个USB连接器的使用。但是，可以有两个连接器26，其中一个连接器26用于“正常”键盘功能，而另一个连接器26用于数字音频传输。
当连接器26连接到主PC 12上的数字数据端口后，主PC 12系统检测两个设备的存在。如果连接器26是USB连接器，则它将通过USB控制器C和线1来检测USB数字音频设备以及USB键盘14(图3)。
键盘14具有键盘控制器B，在涉及字母数字键50的正常操作情况下，键盘控制器B以普通方式工作。键盘控制器B通过线3与USB控制器C通信(从而与主PC 12通信)，并通过线4与键盘14中的数据处理器A通信，或者经由主PC 12通信。这样，键盘14上的标准键50可用于控制数据处理器A的功能。可以不需要额外的键、音量控制、静音功能按钮等来控制音频功能。
来自主PC 12的数字音频经由USB连接器26、USB控制器C和线2被接收入数据处理器A。数字音频数据可以是任何压缩或非压缩格式，例如WAV、MP3、PCM、AAC、AC3、WMA和THX，也可以是原始(raw)数字数据。如果必要，数据处理器A执行任何必要的处理来将数字音频转换为适用于数模转换的原始数字音频。然后，原始数字数据通过线5被传递到音频处理器D，在音频处理器D处被转换为模拟的，并在线9上，通过多通道模拟音频输入/输出146作为模拟音频输出。其可以是多通道模拟音频。如果来自主PC 12的数字音频例如是压缩的，则数据处理器A中还将发生解压缩，从而数据处理器A工作为压缩器/解压缩器。音频处理器D可以是一个或多个模拟放大器、数字放大器、模/数转换器和数/模转换器。
从线9和输出46，模拟音频可通过内建扬声器18、连接到插头20的头戴式耳机或卫星式扬声器24或它们中的两个或多个来播放。如果音频处理器D是(数字或模拟)放大器，则它可用于通过使用经由USB端口获得的来自主机12的电力来向内建扬声器18、经由插头20向头戴式耳机或向卫星式扬声器24供电。这意味着不需要额外的电源连接或电源适配器等。这将提供达到正常收听音量的音量。如果卫星式扬声器24需要更高功率级别的信号，或者如果需要更高的音量级别，则可能需要额外的电力输入。当音频处理器D包括数字放大器时，它可通过接收来自主机12的模拟输入而以“正常”模式工作，其中所述模拟输入在经过比较器后变为正或负电压。但是，可以去掉比较器，从而高和低电平可直接从数据处理器A获得。到音频处理器D的音频输入5可以是模拟或数字的。
如果音频输入5是数字的，音频处理器D是数字放大器，则数字音频输入5可以经由USB端口和驱动器从主机12导入音频处理器D。在此情形下，数据处理器A可以在主机12上。这也适用于音频处理器D是数字/音频转换器的情况。
多通道数字音频的任何其他形式都可通过合适的MIDI DIN连接器28和MIDI输入/输出接口42而被输入键盘14。MIDI输入将是被数据处理器A转换为数字音频数据的MIDI数据。它还可以是来自内建源的输入，所述内建源例如图4所示的具有内建的并与字母数字键盘14相集成的音乐键盘32的键盘30。这可以按照我们的较早申请PCT/SG01/00040，其内容通过引用而被包含于此。虽然使用了MIDI，但是其也可用于准MIDI音乐键盘，或任何其他音乐键盘，或任何其他音乐键盘操作系统。
进一步的输入在图3中被示为多通道数字音频输入/输出40。数字音频40和MIDI 42的输入/输出分别通过线6和7来自/去往数据处理器A。从那里，输入可被传递到音频处理器D和/或主机12。来自MIDI输入42的信号输入也可以是MIDI合成的，并通过多通道数字音频输入/输出40、多通道模拟音频输出46或它们二者而被输出，或作为MIDI数据或音频数据输出到主机12。其也可以通过MIDI输入/输出42而被输出。
在主机12上将安装公知的USB驱动器，例如内建到由微软公司提供的各种“WINDOWS”操作系统的USB驱动器。USB驱动器使得主机12上的例如“WINDOWS MEDIA PLAYER”或“REAL PLAYER”的多媒体应用可直接控制处理器A或与其接口。音频驱动器可以是例如可从新加坡的创新科技有限公司获得的“SOUND BLASTER”、“EXTIGY”等驱动器。
音频处理器D还可接收来自例如线路输入36和/或麦克风输入38的模拟音频输入。麦克风输入38可以来自一个或多个内建麦克风19。音频处理器D将处理模拟音频，将其转换为数字音频，并将该数字音频通过线路5传递到数据处理器A。然后，它可通过控制器C和线路2被传递到主机12，并且/或者通过线路6被传递到数字音频输入/输出40。
在数字音频数据被数据处理器A和音频处理器D处理后，它可直接作为例如Sony/Phillips数字接口(S/PDIF)、I25而输出，或作为光音频从线路2、USB控制器C、线路1、USB连接器26和端口34而输出到主机12。数字音频输出可以例如用于提供到数字扬声器或家庭影院接收器的输入，或用于将音频作为文件保存在主机12上。
如上所述，数据处理器A可作为用户输入的对象，以控制所有音频输入(数字和模拟)的处理。这可通过使用键盘14和键盘控制器B来实现。这样，键盘14的正常字母数字键50可用于控制由数据处理器A执行的功能。可使用键盘控制器B控制的由数据处理器A执行的功能包括但不限于音量增大特殊效果音量减小上混(upmix)静音开 缩混(downmix)静音关 音调控制功能空间化 音频效果特殊功能可包括例如混响回声(reverberation echo)、均衡、扭曲效果、声音效果，等等。
如图5所示，可能需要激活键盘14中的声音功能。或者或另外，可能需要使用键50来控制将被激活的数据处理器A。这可通过一次使用特定键、功能键和键50中的两个或多个键的特定组合中的一个或多个来实现。例如，使用“Ctrl+Alt+Delete”用于普通的重启指令。任何这种键可在独立的键区上或远程控制设备上。因为主机12将会以相同的方式将来自这些键的信号看作好像它们来自键盘14一样，而且因为它们与来自键盘14的信号处于同一类，因此它们的效果就好像它们来自键盘14一样。通过这种独立键区，到主机的连接可通过任何无线电频率或红外连接或线缆实现。
在步骤60处的激活，如果“是”，则键50在步骤61被重映射到数据处理器A。因为键50中的每一个都在键盘控制器B中有唯一的标识符，因此数据处理器A可接受这些标识符并向每个标识符分配特定声音功能。每个键50的标识符和其各自的声音功能之间的关系可包含在查找表中。
当在步骤62处按下键50时，数据处理器A在步骤63处接收用于该键50的标识符，在步骤64处检查查找表以确定分配给该标识符的功能，然后执行该功能。当键50被按下时，数据处理器A将继续执行该功能。当键50被释放(66)，它停止该功能(67)。
当键50的声音功能/用途被去除激活时(68)，数据处理器A结束其任务(69)。
键50中哪些键要被重映射优选地被预先确定。但是，可允许用户输入选择要被重映射的键，以实现对要控制的音频功能的用户控制。或者或另外，用户可使对音频功能的输入被控制，例如使得用户可决定将特定键的音频声音效果从“雷声”变为“地震”。
所有键或一些键可被重映射。这也可以是预定的或根据用户输入的，或是二者的组合。
无线远程控制44可用来通过线路8提供操作控制信号到数据处理器A。无线输入可用来控制基本功能，或可包括根据上面列出的音量、静音等等。
键盘14和所有处理器、控制器的电力可以是USB电力、来自外部或内部电源的电力，或它们的组合。
键盘14包括PC声卡中一般能找到的所有部件和功能。为了简单起见，未在此处列出所有这种部件和功能，但是本领域的普通技术人员将知道包括它们。例如，存储器(未在图3中示出)一般与数据处理器A一同提供，用于存储数字声音。
通过使用本发明，主PC 12可不必具有声卡——所有的声音处理都可在键盘14中。而且，所有的扬声器和头戴式耳机连接可内建在键盘14中或形成键盘14的一部分。由于例如平板计算机、笔记本计算机、个人数字助理等计算机的发展，这将是有用的。而且，在很多办公室中为工作人员提供的计算机没有声卡。通过使用自己的键盘，工作人员可添加声音能力而不需要打开办公室计算机的机箱。
虽然上面描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员将理解，可在不偏离本发明的情况下在设计、结构和操作的细节方面作出多种改变或修改
权利要求
1.一种用于与主计算机一起使用的字母数字键盘，所述字母数字键盘包括多个字母数字键以及声音再现系统；所述声音再现系统包括音频处理器，用于接收至少一个音频输入并用于从所述音频处理器提供至少一个模拟音频输出；其中，还提供了键盘控制器，用于检测所述多个字母数字键中的一个或多个的使用，并将键盘扫描码传递到所述主计算机，所述键盘控制器还使得可使用所述多个字母数字键中的预定键来对操作功能的控制提供用户输入。
2.如权利要求1所述的字母数字键盘，还包括数据处理器，用于在将所述至少一个输入发送到所述音频处理器之前，接收和处理所述至少一个输入；所述数据处理器还用于控制所述声音再现系统的操作功能。
3.如权利要求1所述的字母数字键盘，其中所述至少一个音频输入是包括第二多个数字音频输入的第一多个音频输入，所述第二多个不大于所述第一多个。
4.如权利要求1所述的字母数字键盘，其中所述音频处理器包括数字放大器。
5.如权利要求1所述的字母数字键盘，其中所述音频处理器包括数/模转换器。
6.如权利要求4所述的字母数字键盘，还包括模/数转换器，用于将模拟音频转换为数字音频；所述至少一个音频输入包括模拟音频输入。
7.如权利要求2所述的字母数字键盘，其中对所述操作功能的控制是从由音量增大、音量减小、静音开、静音关、包括空间化和特殊效果的音频效果、上混、缩混以及音调控制功能所组成的组中选择的。
8.如权利要求3所述的字母数字键盘，其中所述至少一个模拟音频输出是输出到从由内建扬声器、外接连接器以及头戴式耳机连接器所组成的组中选择的一个或多个。
9.如权利要求3所述的字母数字键盘，还包括用于连接到所述主计算机的线缆，所述线缆具有单个数字数据连接器，用于与所述主计算机的数字数据端口相连接，以提供所述第二多个数字音频输入的第一个，以及用于提供键盘扫描码向所述主计算机的传递；所述数字数据连接器是从由USB和IEEE1394所组成的组中选出的。
10.如权利要求4所述的字母数字键盘，其中用于所述数字放大器的电力是通过用于所述主计算机的数字数据连接器提供的，所述数字数据连接器是从由USB和IEEE1394所组成的组中选出的。
11.如权利要求9所述的字母数字键盘，还包括多通道数字音频输入/输出连接，用于提供所述第二多个数字音频输入的第二个。
12.如权利要求9所述的字母数字键盘，还包括MIDI输入/输出连接，用于提供要被转换为数字音频的数字数据，以提供所述第二多个数字音频输入的第三个。
13.如权利要求12所述的字母数字键盘，其中所述字母数字键盘包括与所述字母数字键盘相集成的音乐键盘，所述音乐键盘具有连接到所述第三数字音频输入的输出。
14.如权利要求9所述的字母数字键盘，还包括多通道数字音频输入/输出连接，用于提供所述第二多个数字音频输入的第二个，以及MIDI输入/输出连接，用于提供要被转换为数字音频的数字数据，以提供所述第二多个数字音频输入的第三个。
15.如权利要求14所述的字母数字键盘，还包括数据处理器，用于在将所述至少一个输入发送到所述音频处理器之前，接收和处理所述至少一个输入；所述数据处理器还用于控制所述声音再现系统的操作功能；所述数据处理器还用于产生至少一个输出以传递到从由音频处理器、多通道数字音频输入/输出连接、MIDI输入/输出连接、多个MIDI UART和主计算机所组成的组中选出的一个或多个。
16.如权利要求1所述的字母数字键盘，其中所述预定键是所述字母数字键盘的所有键。
17.如权利要求2所述的字母数字键盘，其中所述预定键从所述键盘控制器被重映射到所述数据处理器。
18.一种用于与主计算机一起使用的字母数字键盘，所述字母数字键盘包括(a)多个字母数字键；(b)声音再现系统，包括音频处理器，用于接收多个音频输入中的至少一个，并提供至少一个模拟音频输出；(c)键盘控制器，用于检测所述多个字母数字键中的一个或多个的使用，并将键盘扫描码传递到所述主计算机，所述键盘控制器还使得可使用所述多个字母数字键中的预定键来对操作功能的控制提供用户输入；(d)用于所述主计算机的连接，以提供所述多个音频输入的第一个；(e)多通道数字音频输入/输出连接，用于提供所述多个音频输入的第二个；以及(f)MIDI输入/输出连接，用于提供要被转换为数字音频的数字数据，以提供所述多个音频输入的第三个。
19.如权利要求18所述的字母数字键盘，还包括数据处理器，用于在将所述至少一个输入发送到所述音频处理器之前，接收和处理所述至少一个输入；所述数据处理器还用于控制所述声音再现系统的操作功能。
20.如权利要求18所述的字母数字键盘，其中所述多个音频输入包括第二多个数字音频输入，所述第二多个不大于所述多个。
21.如权利要求18所述的字母数字键盘，其中所述音频处理器包括数字放大器。
22.如权利要求18所述的字母数字键盘，其中所述音频处理器包括数/模转换器。
23.如权利要求22所述的字母数字键盘，还包括模/数转换器，用于将模拟音频转换为数字音频；所述多个音频输入包括至少一个模拟音频输入。
24.如权利要求18所述的字母数字键盘，其中所述操作功能的控制是从由音量增大、音量减小、静音开、静音关、包括空间化和特殊效果的音频效果、上混、缩混以及音调控制功能所组成的组中选出的。
25.如权利要求18所述的字母数字键盘，其中所述至少一个模拟音频输出是输出到从由内建扬声器、外接连接器以及头戴式耳机连接器所组成的组中选择的一个或多个。
26.如权利要求20所述的字母数字键盘，其中所述字母数字键盘可通过线缆连接到所述主计算机，所述线缆具有至少一个数字数据连接器，用于与所述主计算机的数字数据端口相连接，以向所述键盘提供所述第二多个数字音频输入的所述第一个，以及用于提供键盘扫描码向所述主计算机的传递。
27.如权利要求19所述的字母数字键盘，其中所述预定键被重映射到所述数据处理器。
28.如权利要求21所述的字母数字键盘，其中用于所述数字放大器的电力可通过用于所述主计算机的数字数据连接器获得，所述数字数据连接器是从由USB和IEEE1394所组成的组中选出的。
29.如权利要求21所述的字母数字键盘，其中所述声音再现系统包括扬声器驱动器，用于所述扬声器驱动器的电力可通过用于所述主计算机的数字数据连接器获得，所述数字数据连接器是从由USB和IEEE1394所组成的组中选出的。
30.一种用于与主计算机一起使用的字母数字键盘，所述字母数字键盘包括多个字母数字键以及声音再现系统；所述声音再现系统包括(a)数据处理器，用于控制所述声音再现系统的操作功能；以及(b)音频处理器，用于接收至少一个数字音频输入并用于提供至少一个模拟音频输出；其中，还提供了用于将所述字母数字键盘连接到所述主计算机的线缆，所述线缆具有单个数字数据连接器，用于与所述主计算机的数字数据端口相连接，以向所述键盘提供所述至少一个数字音频输入的第一输入。
31.如权利要求30所述的字母数字键盘，其中所述至少一个数字音频输入是直接输入所述音频处理器的。
32.如权利要求30所述的字母数字键盘，还包括至少一个模拟音频输入，所述至少一个模拟音频输入包括至少一个内建到所述字母数字键盘的麦克风。
全文摘要
公开了一种用于与主计算机一起使用的字母数字键盘，该字母数字键盘具有多个字母数字键；和声音再现系统。声音再现系统包括数据处理器，用于控制声音再现系统的操作功能；和音频处理器，用于接收多个音频输入中的至少一个，并提供至少一个模拟音频输出。还包括键盘控制器，用于检测多个字母数字键中的一个或多个的使用，并将键盘扫描码传递到主计算机。键盘控制器还使得可使用多个字母数字键中的预定键来操作功能的控制提供用户输入。到主计算机的连接提供多个数字音频输入中的第一个；多通道数字音频输入/输出连接提供多个数字音频输入中的第二个；并且MIDI输入/输出提供要被转换为数字音频的数字数据，以提供多个数字音频输入中的第三个。
文档编号G06F3/16GK1768320SQ200480008510
公开日2006年5月3日 申请日期2004年5月18日 优先权日2003年5月23日
发明者沈望傅 申请人:创新科技有限公司