CN1892813A

CN1892813A - 应用于卡拉ok即时听、唱、录的方法及系统

Info

Publication number: CN1892813A
Application number: CN 200610109053
Authority: CN
Inventors: 杨淑婷; 许朝钦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2007-01-10

Abstract

一种应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法及装置，该装置包括音频信号输入装置(100)、模拟/数字信号转换器(10)、即时双向音频编解码器(20)、微控制器(30)和存储器(40)、功率放大器(200)以及音视频播放装置；背景以及使用者的音频信号由音频信号输入装置(100)录入后输出至模拟/数字信号转换器(10)；然后输入到即时双向音频编解码器(20)；采用JPEG2000压缩技术压缩后存入存储器(40)；同时，微控制器(30)发出指令，将刚刚存入的数字信号由存储器(40)调出，经过即时双向音频编解码器(20)或经模拟/数字信号转换器(10)的转换输出至功率放大器(200)以及音视频播放装置。

Description

应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法及系统

技术领域本发明涉及信息存贮设备及方法，特别设计卡拉OK系统的即时录音方法和设备。

背景技术卡拉OK伴唱机受到青少年朋友的广泛喜爱，成为他们创造思维能力的强大支持。现在，卡拉OK更受到生意人的青睐，它为业务活动和联系提供了一个社交平台。而且，卡拉OK也成为许多家庭娱乐休闲的方式。卡拉OK是一种利用有线或无线传输与显示器连接的主机。主机向显示器提供图像和音乐数据，显示器上会显示音乐的内嵌歌词和歌名，用户可以在背景音乐下演唱或者跟唱歌曲的歌词。如果卡拉OK具有更多实用功能，任何人都可以像明星那样演唱。最近卡拉OK已经成为特定年龄群体最受欢迎的娱乐方式之一，在产业界居于稳固的地位。卡拉OK设备制造商竞争激烈，都希望自己的卡拉OK系统从众多制造商中脱颖而出。出于这一目的，每个制造商都不遗余力地在其卡拉OK系统中添加更多功能。

目前市场上出售的卡拉OK机种类较多，功能不一。归纳起来有经济式、台式和组合式。下面介绍它们的主要功能和选购方法：(1)经济式卡拉OK机。此种机属普通形伴唱机，能满足一般家庭使用。特点是售价较低，使用时需外接扩音设备或外接有较大输出功率的录音机使用。

(2)台式卡拉OK机。此机种属中高档类，特点是功能齐全。可分别调整话筒及伴唱音源的声音深度，音质完美，输出功率大。

(3)组合式卡拉OK机。是一种多功能、档次较高、专门用于家庭组合音响配合使用的卡拉OK机伴唱机。特点是外壳设计标准，与组合音响连机后形成整体，各项技术指标较高，有的产品还设有AV(音/视)转换器。

提起卡拉OK，大家最先联想到的一定是可唱歌的卡拉OK包房，唱歌时好的音色来自于优质的音响设备，而卡拉OK系统设备无外乎是卡拉OK伴唱机、话筒、音箱等。对于一套卡拉OK系统来说，不仅系统中的每个设备很重要，更重要的在于系统使用中的调节操作。众所周知，卡拉OK伴唱机由前置电路、混响系统、功放电路三部分组成，集延时回音、演唱效果及功率放大于一身，其在卡拉OK系统中起主导作用。这种卡拉OK伴唱机的平面电路如图1所示。其中混响系统采用电荷藕合器件和斗链式延时器，令声音更具有空音感及穿透力。而音箱则是卡拉OK最重要的终端设备，音箱的结构设计与扬声器的质量直接决定着音箱质量的优劣，组合式的音箱要注意各高、低扬声器相位必须一致，否则会影响放音效果。当然音箱的功率也要根据环境的大小科学配置。在卡拉OK系统中，话筒可算是大家最熟悉的一件器材，为了达到良好的使用效果，要求话筒具有特殊的指向及近讲效应，用来改善其性能及抗环境干扰。在卡拉OK系统中，优质的设备固然重要，但若音色处理不好，不仅声音单调乏味，且会造成乐器及演唱严重失真。除此外，混响时间的调节、话筒与伴奏音量间的比例、伴奏音乐的音调等，对于整个系统来讲都至关重要。一般的卡拉OK伴唱机缺少三项功能，所以无法轻巧方便的使用。

(1)没有数位话筒系统，无法即时录制。

(2)没有数位歌曲资料，无法随时播放。

(3)没有数位记忆体，无法即时储存。

即使目前已发明了一种可以录音的卡拉OK系统，例如：CN02137374《便携可录音式卡拉OK装置的工作方法》中所披露的技术方案，这个方案采用了数字编解码技术，使卡拉OK录音和存储变得可能了，但是，由于该项技术采用的是自适应增量脉冲编码调制(ADPCM)技术，其编解码能力有限，而且容易造成数据的损失，影响效果，特别是采用这样的技术编解码过程中会出现长时间的延迟现象，不能使该卡拉OK系统做到即时录、听、唱，使用很不方便。

发明内容本发明采用无损高压缩率的JPEG2000编解码技术，使编解码器具有即时双向编解功能，解决现有技术中受编解码能力限制而产生的存储能力不足和不能即时录、听、唱的技术问题。通过增加对不同音频频段进行采样的技术，准确完美地压缩和再现音频的原始状态，拓宽音频的带宽，解决现有技术中音质差的技术问题。进一步采用增加移动存储器以及存储器采用与电脑通用系统文件格式的技术，进一步解决现有技术中携带不方便以及与电脑无法直接进行数据交换的技术问题。

本发明解决上述技术问题的方案如下：一种应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法包括以下步骤：

A.首先配置一套卡拉OK系统，该系统包括音频信号输入装置、模拟/数字信号转换器、即时双向音频编解码器、微控制器和存储器、功率放大器以及音视频播放装置；

B.将用于背景的音频信号以及使用者的音频信号由音频信号输入装置录入后输出至模拟/数字信号转换器；

C.模拟/数字信号转换器根据微控制器所发出的指令对输入信号进行转换，然后将转换后的数字信号输入到即时双向音频编解码器；

D.即时双向音频编解码器采用JPEG2000压缩技术进行高压缩比无损压缩后存入存储器；同时，微控制器发出指令，将刚刚存入的数字信号由存储器调出，经过即时双向音频编解码器解压后直接输出或经模拟/数字信号转换器的转换，以模拟信号形式输出至功率放大器以及音视频播放装置。

步骤A中所配置的系统中，还增设了移动存储器，步骤D中经即时双向音频编解码器压缩的数字信号按微控制器发出指令要求存入移动存储器；同时按微控制器所发出指令的要求，将预存于移动存储器内的背景音频数字信号调出，经过解压和信号转换后与使用者的音频信号混音后输出；存储器、移动存储器采用FAT16格式的文件系统，与电脑直接实现数据交换。

步骤C或D中，模拟/数字信号转换器或即时双向音频编解码器针对音频信号在48～8KH_Z范围内进行不同频段的采样，模拟/数字信号转换器根据需求分别输出8-bit或16-bit两种解析度的信号。

一种即时听、唱、录卡拉OK的系统，包括依次连接的音频信号输入装置、功率放大器以及音视频播放装置；在音频信号输入装置与功率放大器之间设置信号处理装置，该信号处理装置包括即时双向音频编解码器以及与其连接的有模拟/数字信号转换器、微控制器和存储器，所述微控制器与存储器通过信号线连接；所述即时双向音频编解码器内植有JPEG2000算法的压缩软件。所述信号处理装置内还设有移动存储器，该移动存储器的输入\输出端口分别连接双向编解码器、微控制器和微控制器。

即时听、唱、录贴心本卡拉OK卡拉OK系统是一种优质、低成本的随身袖珍式卡拉OK系统。贴心本卡拉OK的目标是提供一种能创造高附加值的卡拉OK系统。同时也可以方便地被青少年使用。此外，贴心本卡拉OK还有一个目的，那就是扩展卡拉OK系统的语言教育辅助功能。

本即时听、唱、录卡拉OK系统是一种随身袖珍式卡拉OK机，不仅提供即时听、唱、录的功能，同时支援电脑与多媒体的操作与运用。各项技术指标较高，可下载或上传歌曲。

这种新发明提供四种全新功能与特性：

(1)数位化设计：数位资讯不仅易于保存与传播，还具有反复复制而不失真的特性。对于需要大量复制、大量传送的资讯而言，数位化是既经济又便利的方式。另一个好处是操作简便而且容易制造生产。

(2)本即时音频编解码器：即时双向音频编解码器可以即时压缩和解压缩音频信号。它不仅可以处理音乐数据还可以处理语音信号。而且，即时双向音频编解码器提供从无损到高压缩比的各种压缩比特率。另外，它可以针对声音信号进行不同频率的采样，而且编解码的过程中不会发生长时间延迟。

(3)记忆体：记忆体中的存储器40和移动存储器50用于存储音乐和语音数据。系统可以根据用户要求便捷地调整闪存的容量。这一内部存储器40具有复制外部存储设备的功能。

(4)电脑转换器：USB可以将数据传入传出个人电脑，同时以太网为访问互联网提供了可能性，支持即使不接入计算机也可以分享数据和娱乐。火线(Firewire)连接有助实现高效传输。

附图说明

图1是现有卡拉OK系统的工作原理示意图。

图2是本发明即时听、唱、录卡拉OK系统的原理示意图。

图3是本发明应用数码音频输入设备时的原理示意图。

图4是本发明应用模拟音频输入设备时的原理示意图。

图5是本发明音频输出的原理示意图。

图6是本发明与电脑网络连接的原理示意图。

图7是本发明由话筒录音状态的原理示意图。

图8是本发明由话筒加音乐播放器输入的原理示意图。

图9是本发明由话筒加移动存储器输入的原理示意图。

图10是本发明由话筒加存储器输入的原理示意图。

具体实施方式结合以上附图说明本发明的具体事例方案。

由图2中可以看出，一种应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法包括以下步骤：

A.首先配置一套卡拉OK系统，该系统包括音频信号输入装置100、模拟/数字信号转换器10、即时双向音频编解码器20、微控制器30和存储器40、功率放大器200以及音视频播放装置；

B.将用于背景的音频信号以及使用者的音频信号由音频信号输入装置100录入后输出至模拟/数字信号转换器10；

C.模拟/数字信号转换器10根据微控制器30所发出的指令对输入信号进行转换，然后将转换后的数字信号输入到即时双向音频编解码器20；

D.即时双向音频编解码器20采用JPEG2000压缩技术进行高压缩比无损压缩后存入存储器40；同时，微控制器30发出指令，将刚刚存入的数字信号由存储器40调出，经过即时双向音频编解码器20解压后直接输出或经模拟/数字信号转换器10的转换，以模拟信号形式输出至功率放大器200以及音视频播放装置。

即时双向音频编解码器20是本发明的关键部件，本发明中的即时双向音频编解码器20采用JPEG2000压缩技术，可以即时压缩和解压缩音频信号，它不仅可以处理音乐数据还可以处理语音信号，而且，即时双向音频编解码器提供从无损到高压缩比的各种压缩比特率，可以有效利用存储空间，并且由于将JPEG2000压缩技术嵌入即时双向音频编解码器20内，并制成硬件化的模块，更加加快了编解码的速度和能力，也就实现了即时双向编解码的目的。

微控制器30用于控制本卡拉OK系统的操作。同时提供控制LCD显示的驱动和功能，开机和关机也可以通过微控制器30来控制。此外，它还可以显示充电电池电量。微控制器30中可以植入RF模块以支持射频无线传输。

由图2中可看出，步骤A中所配置的系统中，还增设了移动存储器50，步骤D中经即时双向音频编解码器20压缩的数字信号按微控制器30发出指令要求存入移动存储器50；同时按微控制器30所发出指令的要求，将预存于移动存储器50内的背景音频数字信号调出，经过解压和信号转换后与使用者的音频信号混音后输出。存储器40、移动存储器50采用FAT16格式的文件系统，与网络直接实现数据交换。存储器40和移动存储器50用于本卡拉OK系统存储音乐和语音数据。系统可以根据用户要求便捷地调整闪存的容量。这一内部存储器40具有复制外部存储设备的功能。移动存储器50用于存放特定内容，可以是特定出版商提供的保密数据和信息或商业内容数据。外部存储设备如SD，MS，SM和Pro MMC卡等可用作移动存储器。存储器40和移动存储器50的全部数据都可以方便地通过计算机或互联网传输(上传和下载)。

由图3至图6中可知，步骤B中所述的背景音频信号可以采用由音频信号输入装置100中的话筒101现场拾取、模拟式音频播放器102通过有线或无线输入方式或者是由数字式音频播放器103输入；步骤D中的信号输出采用由即时双向音频编解码器20连接的数字输出端口直接输出数字信号，或者由微控制器30连接的射频输出装置无线输出。本卡拉OK系统可以处理各种音频输入源包括FM收音机的立体声音频信号、AM收音机的单声道音频信号、人的声音可直接由高性能话筒接收来输入、CD品质的音乐可通过与CD播放器直接连接来输入、其他各种音频的播放器或来源，均可通过输入线音频插口直接连接而输入。本卡拉OK系统的输出可以是直接连接到音箱的模拟信号，输出音箱可以处理语音和音乐两种模拟信号。此外，本系统提供另一种数字输出端，该数字输出端口的I/O接口提供了一个平台，用来支持各种系統的整合。本卡拉OK系统中的I/O接口可以提供USB、乙太网(Ethernet)和火线(firewire IEEE1394)等系统的整合。USB可以用于连接任何的个人电脑或独立系统，可以将数据传入传出个人电脑。。这项功能增强了本卡拉OK资讯传递(方便下载和上传)的功能。本卡拉OK系统可以轻易的通过I/O接口中已建有的乙太网(Ethernet)连接到互联网。这样的功能让用户可以分享自己系统中的内容和资讯，并且通过互联网与全球其它的用户共同娱乐。在本卡拉OK的I/O接口中具有火线系统的整合，由於高传输宽带互联网已日渐普遍，因此遵守火线(多媒体资讯规则)协议是被广泛接受的。以太网为访问互联网提供了可能性，支持即使不接入计算机也可以分享数据和娱乐，火线(Firewire)连接有助实现高效传输。

本卡拉OK系统可以执行四种不同的即时录音：

(1)第一种是本卡拉OK可以同时捕获歌唱和背景音乐，将现场的演唱和伴奏音乐同时一起录音下来，并且经内置於本系统或外接于系统的话筒101将声音模拟信号资料数字化，通过即时双向音频编解码器20进行处理，然后存储于存储器40或移动存储器50。在这一操作中，本卡拉OK系统就像一个录音机在操作，不同的地方是声音资料被数字化处理并存储到闪存或SD卡(如图7所示)。

(2)第二种即时录音是歌唱由通过本卡拉OK的内置或外接话筒101捕获，而背景音乐是借由外界的音乐播放器102或103(例如：CD或DVD播放器、电脑、MP3...。等等)连接引入本系统，然後将歌唱与背景音乐的声音资料同步数字化，通过即时双向音频编解码器20进行处理，然后存储于存储器40或移动存储器50(见图8)。

(3)第三种即时录音是利用便携式的移动存储器50存储已录制的伴奏音乐，移动存储器50可直接插入本卡拉OK系统而成为一体，然後可以在播放移动存储器50的伴奏音乐时，同时接收由内置或外接话筒传入的演唱，将预录制在移动存储器50上的背景音乐数字信号解压缩并处理成模拟信号，此模拟信号被播放同时与通过本系统的内置或外接话筒101捕获的歌声模拟信号偶合。该偶合的模拟信号(包含了背景音乐与歌唱)将通过一般编码过程，并且同时被压缩而储存在存储器40中。本系统可以将伴奏音乐通过电脑的下载或其它音乐播放器连线录音後存储在本系统的移动存储器50内(见图9)。

(4)第四种即时录音是将预录制在存储器40上的背景音乐数字信号解压缩并处理成模拟信号，此模拟信号被播放出同时与通过本卡拉OK的内置话筒或外接话筒捕获的歌声模拟信号偶合。这偶合的模拟信号(包含了背景音乐与歌唱)将通过一般编码过程，并且同时被压缩而再储存在存储器40中，存储器40上的背景音乐也可以通过电脑下载或其它音乐播放器连线录音後存储(见图10)。

以上的四种录音应用及功能均可以将演唱和伴奏音乐的混合录制保存在本卡拉OK系统的记忆体内，并且可以反复录音直达到满意的效果。

这种即时的演唱并且被录制下来的功能也可以被应用当成是辅导个人学习语言练习跟读的工具，本系统还可应用于语言学习辅导。利用本系统，语言学习者或学生可以与预录制在移动存储器50中的老师一起读，并且同时录音下未。然後再将录音回放收听，学生可以比较自己与老师的语调、发音和口音。在不断的反复练习跟读、录音、回放收听比较的训练中，学生可以模仿像老师一样发音，从而学会地道的口语。

第三种与第四种即时录音中的伴唱功能就像是一个便携式的卡拉OK系统一样。而录音的部份如果不满意录音结果，可以删除再重录。在第三种与第四种即时录音的情况下，即时双向音频编解码器可以同步进行双向操作、编码(压缩)、解码(解压缩)。由于即时双向音频编解码器在处理音频信号时不发生长时间延迟，因此成为理想的即时卡拉OK录解决方案。

步骤C或D中，模拟/数字信号转换器10或即时双向音频编解码器20针对音频信号在48～8KHz范围内进行不同频段的采样，模拟/数字信号转换器10根据需求分别输出8-bit或16-bit两种解析度的信号。模拟/数字信号转换器10可以将声音模拟信号转换成数位信号格式。在我们此项即时听、唱、录卡拉OK系统的发明中模拟/数字信号转换器10是可以在任意的频率和分辨率之下进行声音模拟信号的转换。目前以频率44.1KHz为采样率、16-bit为分辨率以及立体的多声道是广泛的被运用於制造音乐CD品质的普遍方案。另一方面，能提供以更高频率48KHz为采样率，而制造出更好音乐品质效果的DVD也越来越被重视和需要。然而，人类的发声频率是低於8KHz。因此，能提供在48KHz与8KHz频率之间进行各种不同采样率的功能是非常重要的。所以在这项即时听、唱、录卡拉OK系统发明中的模拟/数字信号转换器10是可以就48KHz、44.1KHz、22KHz、16KHz、11KHz以及8KHz等各种不同频率进行采样。另外，能提供不同的声音信号解析度以方便运用在各样的方案中是有必要的。即时听、唱、录卡拉OK系统的模拟/数字信号转换器10是可提供8-bit及16-bit两种不同的声音信号解析度。而针对直接输入的数字信号，即时双向音频编解码器20可以针对该信号进行不同频率的采样，而且编解码的过程中不会发生长时间延迟。

一种即时听、唱、录卡拉OK的系统，包括依次连接的音频信号输入装置100、功率放大器200以及音视频播放装置；在音频信号输入装置100与功率放大器200之间设置信号处理装置，该信号处理装置包括即时双向音频编解码器20以及与其连接的有模拟/数字信号转换器10、微控制器30和存储器40，所述微控制器30与存储器40通过信号线连接；所述即时双向音频编解码器20内植有JPEG2000算法的压缩软件。

所述信号处理装置内还设有移动存储器50，该移动存储器50的输入\输出端口分别连接双向编解码器20和微控制器30。

所述信号处理装置的输入端口包括音频输入插孔或数据输入端口，或者上述两者的组合。

所述信号处理装置的输出端口包括音频输出插孔、数据输出端口或射频输出装置，或者是上述三者的任意组合。

所述音频信号输入装置100包括话筒101、模拟式音频播放器102或数字式音频播放器103，或者是上述三种的任意组合。

Claims

1.一种应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

A.首先配置一套卡拉OK系统，该系统包括音频信号输入装置(100)、模拟/数字信号转换器(10)、即时双向音频编解码器(20)、微控制器(30)和存储器(40)、功率放大器(200)以及音视频播放装置；

B.将用于背景的音频信号以及使用者的音频信号由音频信号输入装置(100)录入后输出至模拟/数字信号转换器(10)；

C.模拟/数字信号转换器(10)根据微控制器(30)所发出的指令对输入信号进行转换，然后将转换后的数字信号输入到即时双向音频编解码器(20)；

D.即时双向音频编解码器(20)采用JPEG2000压缩技术压缩后存入存储器(40)；同时，微控制器(30)发出指令，将刚刚存入的数字信号由存储器(40)调出，经过即时双向音频编解码器(20)解压后直接输出或经模拟/数字信号转换器(10)的转换，以模拟信号形式输出至功率放大器(200)以及音视频播放装置。

2.根据权利要求1所述应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法，其特征在于：步骤A中所配置的系统中，还增设了移动存储器(50)，步骤D中经即时双向音频编解码器(20)压缩的数字信号按微控制器(30)发出指令要求存入移动存储器(50)；同时按微控制器(30)所发出指令的要求，将预存于移动存储器(50)内的背景音频数字信号调出，经过解压和信号转换后与使用者的音频信号混音后输出。

3.根据权利要求1所述应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法，其特征在于：步骤B中所述的背景音频信号采用由音频信号输入装置(100)中的话筒(101)现场拾取、模拟式音频播放器(102)通过有线或无线输入方式或者是由数字式音频播放器(103)输入；步骤D中的信号输出采用由即时双向音频编解码器(20)连接的数字输出端口直接输出数字信号，或者由微控制器(30)连接的射频输出装置无线输出。

4.根据权利要求1或2所述应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法，其特征在于：存储器(40)、移动存储器(50)采用FAT16格式的文件系统，与网络直接实现数据交换。

5.根据权利要求1所述应用于卡拉OK即时听、唱、录的方法，其特征在于：步骤C或D中，模拟/数字信号转换器(10)或即时双向音频编解码器(20)针对音频信号在48～8KHz范围内进行不同频段的采样，模拟/数字信号转换器(10)根据需求分别输出8-bit或16-bit两种解析度的信号。

6.一种即时听、唱、录卡拉OK的系统，包括依次连接的音频信号输入装置(100)、功率放大器(200)以及音视频播放装置；其特征在于：在音频信号输入装置(100)与功率放大器(200)之间设置信号处理装置，该信号处理装置包括即时双向音频编解码器(20)以及与其连接的有模拟/数字信号转换器(10)、微控制器(30)和存储器(40)，所述微控制器(30)与存储器(40)通过信号线连接；所述即时双向音频编解码器(20)内植有JPEG2000算法的压缩软件。

7.根据权利要求6所述即时听、唱、录卡拉OK的装置，其特征在于：

所述信号处理装置内还设有移动存储器(50)，该移动存储器(50)的输入\输出端口分别连接双向编解码器(20)、微控制器(30)和微控制器(30)。

8.根据权利要求6所述即时听、唱、录卡拉OK的装置，其特征在于：

9.根据权利要求6所述即时听、唱、录卡拉OK的装置，其特征在于：

10.根据权利要求6所述即时听、唱、录卡拉OK的装置，其特征在于：

所述音频信号输入装置(100)包括话筒(101)、模拟式音频播放器(102)或数字式音频播放器(103)，或者是上述三种的任意组合。