专利名称：可携式影音伴唱设备的制作方法
技术领域：
本发明关于一种伴唱设备(亦称为卡拉OK设备)，尤其关于一种可携式影音伴唱设备，使用数字音乐光盘(CD-DA)作为存储伴奏音乐与背景动画的记录媒体，可混合演唱者的歌声与伴奏音乐而通过扬声器播放，同时混合演唱者的影像与背景动画而通过显示器再现。
背景技术：
近年来，伴唱设备已经广泛地由社会大众作为娱乐之用。常见的伴唱设备使用视频光盘(Video-CD)或通用数字光盘(DVD)作为存储伴奏音乐信息与背景动画信息的记录媒体。在演唱者选定一首歌曲后，伴唱设备将记录媒体上所存储的伴奏音乐信息与经由麦克风所接收到的演唱者的歌声混合于一起，随后经由扬声器播放。同时伴唱设备也将含由歌词文字的背景动画呈现于电视荧幕或其他大型显示器上，以提示正在唱歌的演唱者。因此，伴唱设备成功地提供演唱者练习歌唱的娱乐功能。
无可讳言地，现有的伴唱设备不但体积庞大而且笨重，因而仅能固定地放置于家中客厅或工厂的会议室等特定处所。此外，现有的伴唱设备无法由一般电池提供足够的功率加以驱动，因而也受到电源供给处所的局限，亦即必须放置于电力出口(插座)附近。尤其，现有的伴唱设备必须搭配着电视荧幕来使用，更妨碍其使用上的便利性。至于价格上的考虑，由于现有的伴唱设备采用视频光盘(Video-CD)或通用数字光盘(DVD)作为记录媒体，故必须使用昂贵的解码器与复杂精密的光盘机伺服驱动系统。
发明内容有鉴于前述问题，目前极需要提供一种伴唱设备，可提供便利的移动性，在户外、车上、房间与任何地方皆能使用。
此外，极需要提供一种伴唱设备，可由一般电池所驱动，以避免电源供应处所造成的限制。
再者，极需要提供一种伴唱设备，本身即设置有显示器用以再现背景动画，因而无须外接电视荧幕。
更且，极需要提供一种伴唱设备，可使用数字音乐光盘作为记录媒体，因而仅需简单的解码器与便宜的光盘机伺服驱动系统，达成降低价格的优点。
因而，本发明的一目的在于提供一种可携式影音伴唱设备，具有便利的移动性、可由电池驱动、内建显示器、且经济实惠的显著优点。由于上述种种优点，依据本发明的可携式影音伴唱设备更可作为孩童与青少年的娱乐设备，令其随时随地皆可享受歌唱的乐趣。
依据本发明的一方面，提供一种可携式影音伴唱设备，主要包括一影音解码器、一音频混合器、以及一视频混合器。基于通用影音帧的格式，数字音乐光盘作为存储伴奏音乐信息与背景动画信息的记录媒体。影音解码器对于由光学读取头所读取的伴奏音乐信息与背景动画信息进行解码。通过声音接收装置接收演唱者的歌声。音频混合器混合伴奏音乐信息与演唱者的歌声而产生一混合音频信号，进而经由扬声器加以播放由该混合音频信号所代表的一混合声音。
较佳地，依据本发明的可携式影音伴唱设备更设有一音频放大器，耦合于该音频混合器与该扬声器间，用以增强该混合音频信号。
通过数字影像摄取装置摄取演唱者的影像。视频混合器混合背景动画信息与演唱者的影像而产生一混合视频信号，进而经由显示器或投影机加以再现由该混合视频信号所代表的一混合影像。
较佳地，依据本发明的可携式影音伴唱设备更设有一显示控制器，用以回应于该混合视频信号而控制该投影机再现由该混合视频信号所代表的该混合影像。
图1(a)显示依据本发明的第一实施例的可携式影音伴唱设备的示意立体图。
图1(b)显示依据本发明的第一实施例的可携式影音伴唱设备装载数字音乐光盘的操作示意图。
图2(a)显示依据本发明的同步音频封包的格式的示意图。
图2(b)显示依据本发明的控制音频封包的格式的示意图。
图2(c)显示依据本发明的影音封包的格式的示意图。
图2(d)显示依据本发明的通用影音帧的格式的示意图。
图3显示依据本发明的第一实施例的可携式影音伴唱设备的电路方框图。
图4显示依据本发明的第二实施例的可携式影音伴唱设备的示意立体图。
具体实施方式下文中的说明与附图将使本发明的前述与其他目的、特征、与优点更明显。兹将参照附图详细说明依据本发明的较佳实施例。
图1(a)显示依据本发明的第一实施例的可携式影音伴唱设备1的示意立体图。图1(b)显示依据本发明的第一实施例的可携式影音伴唱设备1装载数字音乐光盘2的操作示意图。参照图1(a)，可携式影音伴唱设备1具有一外壳10，该外壳10由上盖10a与下盖10b所组成。上盖10a与下盖10b经由一枢轴11而相互连接，形成可沿着枢轴11转动的可开合式组态。
上盖10a设置有一显示器12，例如尺寸为216(像素)*160(像素)的彩色液晶显示器。显示器12的右方设置有两个操作按钮13，用以调整音乐速度(Tempo)；而显示器12的左方设置有两个操作按钮14，用以调整音乐调号(Key)。上盖10a更设置有多个光盘播放控制按钮15，用以下达例如拨放/暂停(Play/Pause)、停止(Stop)、往下一首(Next)、与往前一首(Previous)等控制操作的指令。在光盘播放控制按钮15的右方设置有数字影像摄取装置16，例如电荷耦合元件摄像机(CCD Camera)，通过开关17控制其是否启动而进行外界影像(例如演唱者的歌唱影像)的撷取。在光盘播放控制按钮15的左方则设置有扬声器18，通过音量调整器19在光盘播放时控制所输出的音量大小。
如图1(b)所示，下盖10b设置有一内部电源供应区20，其内可置入若干电池21用以提供可携式影音伴唱设备1操作时所需的功率。通过内部电源供应区20，可携式影音伴唱设备1即无须受到电源供应处所(例如家庭或办公室的电力出口)的限制，也无须电线连接的额外步骤。因而，可携式影音伴唱设备1具有优良的使用便利性与移动性。为了提供电源供应的多重选择性，下盖10b亦得设置有外界电源供应端口22，可经由变压器连接至外界电力出口，此时即由外界电力出口提供操作所需的功率。
下盖10b的前端设置有多个装置连接端口23至27。装置连接端口23用以连接外界的声音播放装置，例如耳机或喇叭音响。装置连接端口24与25用以连接外界的声音接收装置，例如麦克风，因而接收演唱者的歌声而输入影音伴唱设备1内。在一实施例中，设置两个装置连接端口24与25的设计可同时连接两只麦克风，不仅增加使用的便利性亦得提供两位演唱者进行歌唱竞赛的活动。装置连接端口26用以连接外界的影像显示装置，例如电视机或液晶显示器，作为影像再现的另一种选择。装置连接端口27用以连接外界的数字影像摄取装置，例如数字录像机，作为撷取外界影像的另一种选择。
请注意在依据本发明的可携式影音伴唱设备1中，上盖10a所设置的各种操作或控制按钮与装置不限于图1(a)与1(b)所示者，其排列方式也不限于图1(a)与1(b)所示者。同样地，下盖10b所设置的各种装置连接端口亦不限于图1(a)与1(b)所示者。随着应用场合、行销诉求、与产品价格的不同考虑，依据本发明的可携式影音伴唱设备1的具体外观、形状、与排列方式得任意设计与修改，均不影响依据本发明所获得的功效。
如图1(b)所示，当上盖10a与下盖10b沿着枢轴11打开时，设置于下盖10b内侧面的一碟形凹槽28可用以容纳数字音乐光盘29或其他碟形光学记录媒体。光盘播放机构30包括主轴伺服电机与光学读取头等等组成构件，用以播放装载于其上的数字音乐光盘29或其他碟形光学记录媒体。
依据本发明所采用的数字音乐光盘29可为一般常用的数字音乐光盘或是在一较佳实施例中使用直径108mm的数字音乐光盘。虽然在物理结构上，依据本发明所采用的数字音乐光盘29相似于现有的数字音乐光盘，但依据本发明所采用的数字音乐光盘29由于使用了特定的数据格式而能有效率地记录声音、影像、与控制数据，就此项技术而言显然不同于现有仅用于存储音乐信息的光盘。
图2(a)显示依据本发明的同步音频封包SAP的格式的示意图。参照图2(a)，同步音频封包SAP由一同步栏位与一音频栏位所构成。同步栏位用以存储同步数据，而音频栏位用以存储音频信息。在一实施例中，同步栏位可容纳九个位元组的同步数据，而音频栏位则可容纳一个位元组的音频信息。在一实施例中，同步数据包含由九个二进位码E1、81、C7、E1、81、C7、E1、81、与C7所组成的九个位元组的数据。每一位元组具有8个位元。在此实施例中，同步数据实际上是E1、81、与C7三个码重复三次而形成，其目的在于降低检测发生错误的机率。此九个位元组的同步数据与一个位元组的音频信息A共同形成一个十位元组的同步音频封包SAP。请注意在依据本发明的同步音频封包SAP中，同步数据不限定于由E1、81、C7、E1、81、C7、E1、81、与C7所构成的九个位元组，而可由其他二进位码及/或其他数目的位元组所实施。当同步栏位所提供的可存储空间大于所欲存储的同步数据的数量时，同步栏位的超出而多余的空间可由无实质意义的虚设数据(Dummy Data)加以填满。再者，依据本发明的同步音频封包SAP不限定于包含一个位元组的音频信息，而亦可包含二个或二个以上位元组的音频信息，依照所需存储的音频信息的数量与所使用的记录媒体的数据容量(或频宽)而决定。在本发明的一实施例中，同步数据可用以提供影音信息在重放与再现时所需的同步信号且得作为影音帧的标记。
图2(b)显示依据本发明的控制音频封包CAP的格式的示意图。参照图2(b)，控制音频封包CAP由一控制栏位与一音频栏位所构成。控制栏位用以存储控制数据，而音频栏位用以存储音频信息。在一实施例中，控制栏位可容纳九个位元组的控制数据，而音频栏位则可容纳一个位元组的音频信息。在一实施例中，控制数据包含九个位元组的数据，如图中分别以参考符号C1至C9所标示。此九个位元组的控制数据C1至C9与一个位元组的音频信息A共同形成一个十位元组的控制音频封包CAP。请注意在依据本发明的控制音频封包CAP中，控制数据不限定于九个位元组，而得由其他数目的位元组所实施。当控制栏位所提供的可存储空间大于所欲存储的控制数据的数量时，控制栏位的超出而多余的空间得由无实质意义的虚设数据加以填满。在本发明的一实施例中，因为在编码过程中不需要添加任何控制数据，所以控制栏位完全由无实质意义的虚设数据加以填满。再者，依据本发明的控制音频封包CAP不限定于包含一个位元组的音频信息，而亦可包含二个或二个以上位元组的音频信息，依照所需存储的音频信息的数量与所使用的记录媒体的数据容量(或频宽)而决定。在本发明的一实施例中，控制数据用以提供当影音信息再现时视频信息的影像处理所需的参数或指令。
图2(c)显示依据本发明的影音封包VAP的格式的示意图。参照图2(c)，影音封包VAP由一视频栏位与一音频栏位所构成。视频栏位用以存储视频信息，而音频栏位用以存储音频信息。在一实施例中，视频栏位可容纳九个位元组的视频信息，而音频栏位则可容纳一个位元组的音频信息。在一实施例中，视频信息包含九个位元组的数据，如图中分别以参考符号V1至V9所标示。此九个位元组的视频信息V1至V9与一个位元组的音频信息A共同形成一个十位元组的影音封包VAP。请注意在依据本发明的影音封包VAP中，视频信息不限定于九个位元组，而可由其他数目的位元组所实施，依照所需存储的视频信息的数量与所使用的记录媒体的数据容量(或频宽)而决定。再者，依据本发明的影音封包VAP不限定于包含一个位元组的音频信息，而亦可包含二个或二个以上位元组的音频信息，依照所需存储的音频信息的数量与所使用的记录媒体的数据容量(或频宽)而决定。
图2(d)显示依据本发明的通用影音帧UAVF的格式的示意图。参照图2(d)，一个通用影音帧UAVF由n个同步音频封包SAP0至SAPn-1、x个控制音频封包CAP0至CAPx-1、以及y个影音封包VAP0至VAPx-1所构成。此处，n、x、与y皆为正整数。通过同步数据所提供的标示功用，同步音频封包SAP0至SAPn-1亦可称为影音帧起始区(SOF)。
在依据本发明的一实施例中，使用直径108mm的数字音乐光盘(CD-DA)作为记录媒体，用以存储由通用影音帧UAVF所格式化的影音信息。典型上，数字音乐光盘的输出规格为每声道16位元，每秒44.1K个取样。由于具有两个声道，故数字音乐光盘提供的频宽为44,100*16*2/8＝176,400(位元组/秒)，其中每个位元组具有8位元。当帧速率设定为每秒9个帧时，在单一帧存续期间中，亦即1/9秒，数字音乐光盘的存储容量为176,400/9＝19,600(位元组)。当所使用的显示器为216*160个像素时，倘若欲以每像素为4位元的解析度来显示影像信息，则每一图帧的显示所需的视频信息为216*160*4/8＝17289(位元组)。当音频信息以在每十个位元组的数据中存储有一个位元组的音频信息的方式记录于数字音乐光盘内时，则在单一帧存续期间(1/9秒)中可容纳有1960位元组的音频信息。亦即，音频信息的取样速率为1960*9＝17.64K/每秒。
因为音频信息与视频信息一起混合地记录于数字音乐光盘的两个声道内，所以必须使用同步数据指示每一个通用影音帧UAVF的起始与音频信息的位置。如前所述，在单一帧存续期间(1/9秒)中，数字音乐光盘的存储容量为19,600位元组，其中17,280位元组用于存储视频信息而1960位元组用于存储音频信息。结果，还剩下360位元组可用于存储同步数据及/或控制数据，例如伽玛表或其他有关影音重放与再现的控制参数。
图3显示依据本发明的第一实施例的可携式影音伴唱设备1的电路方框图。参照图3，数字音乐光盘29由主轴伺服电机31所驱动而旋转。光学读取头32读取数字音乐光盘29上所存储的由通用影音帧UAVF所格式化的伴奏音乐信息与背景动画信息。操作单元33广义地概括图1(a)所示的各种操作或控制按钮13至15。回应于演唱者通过操作单元33所输入的操作指令，系统控制器34适当地控制主轴伺服电机31与光学读取头32，从而从数字音乐光盘29读取出演唱者所选择的伴奏音乐信息与背景动画信息。
由光学读取头32所获得的伴奏音乐信息与背景动画信息传送至影音解码器35，以便针对由通用影音帧UAVF所格式化的伴奏音乐信息与背景动画信息进行解码。随后，影音解码器35将背景动画信息传送至视频处理器36，而将伴奏音乐信息传送至音频处理器37。
视频处理器36依据控制音频封包CAP中的控制栏位的控制数据C1至C9或从系统控制器34来的控制数据，对于背景动画信息进行视频信号处理。视频处理器36将处理过的背景动画信息输出至视频混合器38。此外，利用内建的数字影像摄取装置16，或耦合于装置连接端27的外界的数字影像摄取装置39，可获得外界影像信息，例如歌唱者自身影像或实况表演。视频混合器38将背景动画信息与外界影像信息相互重叠、混合。回应于混合的背景动画信息与外界影像信息，显示控制器40使内建的显示器12或耦合于连接端口26的外界的显示器41，再现相互重叠混合的背景动画与外界影像。
另一方面，音频处理器37依据从系统控制器34来的控制数据而对于伴奏音乐信息进行音频信号处理，例如调整音乐速度与音调等等。音频处理器37将处理过的伴奏音乐信息输出至音频混合器42。此外，利用耦合于装置连接端口24或25的外界的声音接收装置43，例如麦克风，可获得外界声音信息，例如歌唱者的歌声。音频混合器42将伴奏音乐信息与外界声音信息相互叠加、混合。在音频放大器44增强了混合的伴奏音乐信息与外界声音信息的后，内建的扬声器18或耦合于连接端口23的外界的扬声器45，播放出相互配合的伴奏音乐与外界歌声。
图4显示依据本发明的第二实施例的可携式影音伴唱设备2的示意立体图。图4所示的第二实施例中相同于图1(a)所示的第一实施例的构件由相同的参考编号所标示，并且这些相同构件的说明请参照第一实施例，在此不再赘述。比较图1(a)与图4，第二实施例不同于第一实施例之处在于第二实施例的可携式影音伴唱设备2设有一投影机50作为影像再现装置，以取代第一实施例的显示器12。具体而言，回应于混合的背景动画信息与外界影像信息，显示控制器40使投影机50将欲显示的影像经由投影透镜51投射至外界屏幕或墙壁，以呈现较大的影像画面。投影透镜51设计成可调整其与水平面的夹角，以控制投影方向。此外，投影机50亦设置有一影像变焦装置51，用以缩放调整所投影的影像。
虽然本发明已通过较佳实施例作为例示加以说明，应了解者为本发明不限于此被揭露的实施例。相反地，本发明应包括对于本领域的熟练技术人员而言明显的各种修改与相似配置。因此，后附权利要求所限定的本发明的保护范围应根据最广的诠释，以包容所有此类修改与相似配置。
权利要求
1.一种可携式影音伴唱设备，包含一记录媒体，存储有具有多个字元组的音频信息与具有多个字元组的视频信息；一光学读取头，用以读取该记录媒体上所存储的该音频信息与该视频信息；一影音解码器，用以解码由该光学读取头所读取的该音频信息与该视频信息；一声音接收装置，用以接收一外界声音信息；一音频混合器，用以混合该音频信息与该外界声音信息而产生一混合音频信号；以及一扬声器，用以播放由该混合音频信号所代表的一混合声音。
2.根据权利要求1的可携式影音伴唱设备，还包含一音频放大器，耦合于该音频混合器与该扬声器间，用以增强该混合音频信号。
3.根据权利要求1的可携式影音伴唱设备，其中存储于该记录媒体上的该音频信息与该视频信息由至少一通用影音帧所格式化。
4.根据权利要求3的可携式影音伴唱设备，其中该至少一通用影音帧的每一个由至少一同步音频封包、至少一控制音频封包、与至少一影音封包所组合而成，使得该至少一同步音频封包的每一个具有一同步栏位与一第一音频栏位，该第一音频栏位存储有该音频信息中的至少一位元组；该至少一控制音频封包的每一个具有一控制栏位与一第二音频栏位，该第二音频栏位存储有该音频信息中的至少一位元组；并且该至少一影音封包的每一个具有一视频栏位与一第三音频栏位，该第三音频栏位存储有该音频信息中的至少一位元组。
5.根据权利要求4的可携式影音伴唱设备，其中该同步栏位用以存储至少一同步数据，以标示该至少一通用影音帧的起始；该控制栏位用以存储至少一控制数据，以供该视频信息的再现使用；并且该视频栏位用以存储该视频信息中的至少一位元组。
6.根据权利要求4的可携式影音伴唱设备，其中该第一音频栏位排列于该同步栏位后方；该第二音频栏位排列于该控制栏位后方；并且该第三音频栏位排列于该视频栏位后方。
7.根据权利要求1的可携式影音伴唱设备，其中该记录媒体为直径108mm的数字音乐光盘。
8.根据权利要求1的可携式影音伴唱设备，更包含一影像摄取装置，用以摄取一外界影像；一视频混合器，用以混合该视频信息与该外界影像而产生一混合视频信号；一显示器，用以再现由该混合视频信号所代表的一混合影像；以及一显示控制器，用以回应于该混合视频信号而控制该显示器再现由该混合视频信号所代表的该混合影像。
9.根据权利要求1的可携式影音伴唱设备，更包含一影像摄取装置，用以摄取一外界影像；一视频混合器，用以混合该视频信息与该外界影像而产生一混合视频信号；一投影机，用以再现由该混合视频信号所代表的一混合影像；以及一显示控制器，用以回应于该混合视频信号而控制该投影机再现由该混合视频信号所代表的该混合影像。
10.根据权利要求9的可携式影音伴唱设备，其中该投影机包含一投影透镜，用以投射该混合影像至一外界屏幕上，以及一影像变焦装置，用以缩放该混合影像。
全文摘要
基于通用影音帧的格式，数字音乐光盘作为存储伴奏音乐信息与背景动画信息的记录媒体。影音解码器对于由光学读取头所读取的伴奏音乐信息与背景动画信息进行解码。通过声音接收装置接收演唱者的歌声。音频混合器混合伴奏音乐信息与演唱者的歌声而产生一混合音频信号，进而经由音频放大器与扬声器加以播放。通过数字影像摄取装置摄取演唱者的影像。视频混合器混合背景动画信息与演唱者的影像而产生一混合视频信号，进而经由显示器加以再现。
文档编号G11B7/005GK1713282SQ200410060028
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月21日 优先权日2004年6月21日
发明者韩菊珍, 王建宗, 黄立新, 黎光兴 申请人:圆创科技股份有限公司