TW201532036A - 多媒體卡拉ｏｋ混音裝置及其混音方法 - Google Patents

多媒體卡拉ｏｋ混音裝置及其混音方法 Download PDF

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Abstract

一種多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法，其設一主機，該主機包括：一ADC類比/數位轉換單元、一HDMI解碼單元、一CODEC編解碼單元、一KaraokeDSP特效處理單元及一MCU控制單元；其中該KaraokeDSP特效處理單元係將該ADC類比/數位轉換單元或該HDMI解碼單元之數位聲音訊號消除人聲後，形成伴唱聲音訊號，再將該伴唱聲音訊號與該CODEC編解碼單元輸入之人聲唱歌聲音訊號混音後輸出；俾透過該KaraokeDSP特效處理單元之消除人聲及混音的處理，令該主機能播放任何輸入來源裝置之伴唱影音。

Description

多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法
本發明係關於一種多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法，尤指一種由無線Bluetooth輸入音訊或由高清HDMI輸入影像訊號後，藉由訊號解碼消除原唱人聲並作混音及歌唱特效處理後，而能播放任何輸入來源裝置之伴唱影音之即時歌唱裝置。
按，近年來，卡拉OK播放機已經廣泛地由社會大眾作為娛樂之用，常見的卡拉OK播放機係使用視頻光碟(Video CD)、數位多功能光碟(DVD)及硬碟(Hard Drive)作為儲存伴奏音樂資訊與背景動畫資訊之記錄媒體，且在使用者選定一首歌曲後，卡拉OK播放機會將記錄在媒體上所儲存的伴奏音樂資訊，並與經由麥克風所接收到的使用者之歌聲混合在一起，隨後經由揚聲器播放，同時，卡拉OK播放機也會將含有歌詞文字之背景動畫呈現在電視營幕或其他顯示器上，以提示使用者歌詞，因此，卡拉OK播放機成功地提供使用者練習歌唱之娛樂功能。
惟，目前習用之卡拉OK播放機或混音機僅能針對特製之卡拉OK歌曲，以左右聲道切換原理作為播放伴奏音樂之伴唱或伴奏音樂加上導唱之原唱之選擇，對於一般通用之MP3歌曲或MV(movie video)歌曲並無法消除原唱人聲，在使用上不符合多功能之需求。
而且，目前影音播放解析度(Resolutions)已達1920x1080(1080P Full HD)水準，同時撥放裝置已由VCD/DVD播放器進步至智慧型裝置如智慧手機、平板電腦、智慧電視接收棒/接收盒(Android TV Dongle/Box)、機上盒(Set-Top-Box)等，此類智慧型裝置皆採用HDMI作為高清(HD)影音輸出，傳統習用之卡拉OK混音機並無HDMI輸入，並將高清(HD)影音解碼作影音分離功能，在使用上不符合多功能之需求。
由此可見，上述習用物品仍有諸多缺失，實非一良善之設計者，而亟待加以改良。
有鑑於前述先前技術之缺點，發明人乃依其從事各種卡拉OK裝置之製造經驗和技術累積，針對上述缺失悉心研究各種解決的方法，在經過不斷的研究、實驗與改良後，終於開發設計出本發明之一種多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法之發明，以期能摒除先前技術所產生之缺失。
本發明之主要目的，在提供一種多媒體卡拉OK混 音裝置及其混音方法，係藉由Bluetooth藍芽無線傳輸或AUX有線傳輸將音訊由智慧型裝置傳輸至本改良裝置，或藉由HDMI連接介面將影音訊號由智慧型裝置傳輸至本改良裝置；並將高清影音訊號運用軟體作解碼(decoding)後，將音訊單獨抽離進入系統後將歌曲作聲道多重切換(即切換原唱人聲或伴唱)，同時若歌曲非為專屬卡拉OK歌曲而為MV(Movie Video)或MP3歌曲，則將歌曲作強制消除人聲；在與麥克風輸入之歌唱人聲作混音處理後，而能播放任何輸入來源裝置之影音歌曲。
根據上述之目的，本發明之多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法，其係設有一主機，該主機主要包括有：一ADC類比/數位轉換單元、一HDMI解碼單元、一CODEC編解碼單元、一KaraokeDSP特效處理單元及一MCU控制單元；其中，該ADC類比/數位轉換單元與一輸入來源裝置電氣連接，其接收該輸入來源裝置之類比聲音訊號，並將此類比聲音訊號轉換成數位聲音訊號後，輸出至KaraokeDSP特效處理單元；該HDMI解碼單元並與該輸入來源裝置電氣連接，其接收該輸入來源裝置之數位伴唱高清影音訊號後，並將數位伴唱高清影音訊號解碼為數位聲音訊號及高清影像訊號，其中分解之數位聲音訊號(I2S)輸出至KaraokeDSP特效處理單元，高清影像訊號則藉一HDMI編碼單元暫存，等待KaraokeDSP特效處理單元處理混音後之音訊，並重新編碼後以HDMI 1.4a規格輸出；該CODEC編解碼單元與數個麥克風電氣連接，其接收各該麥克風之唱歌人聲聲音訊號，並 作前級放大與濾波處理；該KaraokeDSP特效處理單元分別與該ADC類比/數位轉換單元、該HDMI解碼單元、該CODEC編解碼單元電氣連接，其將該ADC類比/數位轉換單元或該HDMI解碼單元之數位聲音訊號消除原唱人聲後，形成伴唱聲音訊號，再將該伴唱聲音訊號與該CODEC編解碼單元之唱歌聲音訊號混音後輸出，該KaraokeDSP特效處理單元並可針對升降音調(Pitch Shifting)、殘響及迴音(Reverb/Echo)作控制及調整；該MCU控制單元與該KaraokeDSP特效處理單元電氣連接，其儲存及運行系統與全部驅動軟體(Drivers)，透過I2C、GPIO、UART等控制介面，操控該KaraokeDSP特效處理單元之消除人聲、混音及音效音場處理之工作；藉此，透過該KaraokeDSP特效處理單元之消除人聲、混音及音效音場處理，令該主機能播放任何輸入來源裝置之伴唱影音。
為便 貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構造裝置特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：
10‧‧‧主機
11‧‧‧ADC類比/數位轉換單元
12‧‧‧HDMI解碼單元
13‧‧‧CODEC編解碼單元
14‧‧‧KaraokeDSP特效處理單元
15‧‧‧MCU控制單元
20‧‧‧輸入來源裝置
16‧‧‧HDMI編碼單元
21‧‧‧麥克風
17‧‧‧電源管理單元
23‧‧‧DC5伏2安培電源輸入
18‧‧‧暫存記憶儲存單元
24‧‧‧SD卡
19‧‧‧音訊數位輸出單元
110‧‧‧音訊類比輸出單元
111‧‧‧音訊功率放大單元
25‧‧‧喇叭
112‧‧‧遙控器接收單元
26‧‧‧遙控器
113‧‧‧無線HD影音接收單元
114‧‧‧DLNA無線傳輸裝置
第1圖為本發明多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法之方塊示意圖。
第2圖為本發明多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法之動作流程圖。
請參閱第1圖所示，本發明之一種多媒體卡拉OK混音裝置，係設有一主機10，該主機10主要包括有：一ADC類比/數位轉換單元11、一HDMI解碼單元12、一CODEC編解碼單元13、一KaraokeDSP特效處理單元14及一MCU控制單元15。
其中，該ADC類比/數位轉換單元11與一輸入來源裝置20電氣連接，其接收該輸入來源裝置20之類比聲音訊號(包含：類比有線聲音訊號、Bluetooth無線聲音訊號)，並將此類比聲音訊號轉換成數位聲音訊號。
該HDMI解碼單元12並與該輸入來源裝置20及無線HD影音接收單元113電氣連接，其接收該輸入來源裝置20及無線HD影音接收單元113之數位伴唱HD高清影音訊號，並將其解碼為數位聲音訊號及高清影像訊號，其中分解之數位聲音訊號(I2S)輸出至KaraokeDSP特效處理單元14，高清影像訊號則藉一HDMI編碼單元16暫存，等待KaraokeDSP特效處理單元14處理混音後之音訊，並重新編碼後以HDMI 1.4a規格輸出。
該CODEC編解碼單元13與數個麥克風21電氣連接，其接收各該麥克風21之唱歌人聲聲音訊號，並作前級放大與濾波處理。
該KaraokeDSP特效處理單元14分別與該ADC類比/數位轉換單元11、該HDMI解碼單元12、該CODEC編解碼單元13 電氣連接，其將該ADC類比/數位轉換單元11或該HDMI解碼單元12之數位聲音訊號消除人聲後，形成伴唱聲音訊號，再將該伴唱聲音訊號與該CODEC編解碼單元13之唱歌聲音訊號混音後輸出(例如：由耳機輸出)，該KaraokeDSP特效處理單元14並可針對升降音調(Pitch Shifting)、殘響及迴音(Reverb/Echo)作控制及調整。
該MCU控制單元15與該KaraokeDSP特效處理單元14電氣連接，其儲存及運行系統與全部驅動軟體(Drivers)，透過I2C、GPIO、UART等控制介面，操控該KaraokeDSP特效處理單元14之消除人聲、混音及音效音場處理及錄音等工作。
藉上述構件之組成，使用時，透過該KaraokeDSP特效處理單元14之消除人聲及混音的處理，令該主機10能播放任何輸入來源裝置(例如：智慧型手機、平板電腦、智慧電視棒/盒(如Android TV Dongle/Box、Apple TV)、STB機上盒、NB筆記型電腦、DVD/Blue-Ray播放器、其他影音播放裝置)之伴唱影音。
復請參閱第1圖所示，該輸入來源裝置20可為一智慧型手機、一平板電腦、一智慧電視棒/盒(如Android TV Dongle/Box、Apple TV)、一STB機上盒、一NB筆記型電腦或一DVD/Blue-Ray播放器。
復請參閱第1圖所示，該CODEC編解碼單元13與4支麥克風21電氣連接，其接收各該麥克風21之唱歌聲音訊號。
復請參閱第1圖所示，該4支麥克風21分別為有線麥克風或無線麥克風。
復請參閱第1圖所示，該主機10設有一電源管理單元17，該電源管理單元17可電氣連接一DC5伏2安培電源輸入23，而利用該DC5伏2安培電源輸入23供電予該主機10，或安裝一鋰電池，供電予該主機10。
復請參閱第1圖所示，該主機10設有一暫存記憶儲存單元18，該暫存記憶儲存單元18與該MCU控制單元15電氣連接，並與一SD卡24(SD記憶卡)相連接，令該MCU控制單元15可將混音後之伴唱聲音訊號與唱歌聲音訊號輸出，以48KHz取樣率16位元或24位元錄製方式錄製於該SD卡24中。
復請參閱第1圖所示，該主機10設有一音訊數位輸出單元19，該音訊數位輸出單元19分別與該KaraokeDSP特效處理單元14、該HDMI編碼單元16電氣連接，令該音訊數位輸出單元19可將該KaraokeDSP特效處理單元14之數位聲音訊號經由一S/PDIF光纖22數位輸出，或者經由該HDMI編碼單元16編碼後輸出。
復請參閱第1圖所示，該主機10設有一音訊類比輸出單元110及一音訊功率放大單元111，其中，該音訊類比輸出單元110與該KaraokeDSP特效處理單元14電氣連接，而該音訊功率放大單元111則與該音訊類比輸出單元110電氣連接，令該音訊類比輸出單元110可將該KaraokeDSP特效處理單元14之類比 聲音訊號，經由該音訊功率放大單元111放大音訊功率後輸出，或者將該KaraokeDSP特效處理單元14之類比聲音訊號，經由該音訊功率放大單元111放大音訊功率後，藉一喇叭25輸出。
復請參閱第1圖所示，該主機10設有一遙控器接收單元112，該遙控器接收單元112與該MCU控制單元15電氣連接，令可藉由一遙控器26，遙控該主機10之電源開關、輸入源選擇、音樂與麥克風音量調整、升降調及殘響迴音音場調整、伴唱聲道選擇、原唱人聲消除及錄音等。
復請參閱第1圖所示，該主機10設有一無線HD影音接收單元113，該無線HD影音接收單元113與該HDMI解碼單元12電氣連接，該無線HD影音接收單元113可無線接收一Airplay或Miracast或DLNA無線傳輸裝置114之無線HD影音訊號，並將該無線HD影音訊號傳輸予該HDMI解碼單元12，使該HDMI解碼單元12接收該無線HD影音接收單元113輸入之無線HD影音訊號，並將其解碼為數位聲音訊號及高清影像訊號，其中分解之數位聲音訊號(I2S)輸出至KaraokeDSP特效處理單元14，高清影像訊號則藉一HDMI編碼單元16暫存，等待KaraokeDSP特效處理單元14處理混音後之音訊，並重新編碼後以HDMI 1.4a規格輸出。
請參閱第1、2圖所示，本發明之一種多媒體卡拉OK混音裝置之混音方法，係一MCU控制單元15操控一KaraokeDSP特效處理單元14依下列步驟進行處理： (101)令該KaraokeDSP特效處理單元14接收由一ADC類比/數位轉換單元11及一HDMI解碼單元12傳送之聲音源(數位聲音訊號)；(102)令該KaraokeDSP特效處理單元14利用中央聲道對稱反相消去法，消除介於150Hz至12KHz之中頻音頻之人聲，使該聲音源形成伴唱聲音訊號，並針對一併被消除之同頻率之樂器，作聲音補償並增加8dB增益值，以消除因消除人聲產生之聲音破壞與空洞感；(103)令該KaraokeDSP特效處理單元14將一CODEC編解碼單元13傳送之麥克風21之唱歌聲音訊號，與該伴唱聲音訊號進行混音，及對升降音調(Pitch Shifting)、殘響及迴音(Reverb/Echo)作控制及調整；(104)輸出該混音。
本發明所提供之多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法，與前述習用技術相互比較時，更具有下列之優點：
1、係藉由即時性(Real-time)消除原唱人聲及混音處理，而能播放任何輸入來源裝置之影音，如Youtube上之任何音樂帶(MV,Movie Video)或個人擁有之MP3歌曲，而不僅限於需專屬卡拉OK伴唱帶或歌曲檔案。
2、係藉由HDMI解碼單元12接收數位伴唱HD高清影音訊號，並將其解碼為數位聲音訊號及高清影像訊號，其中分解之數位聲音訊號(I2S)輸出至KaraokeDSP特效處理單元14， 高清影像訊號則藉一HDMI編碼單元16暫存，等待KaraokeDSP特效處理單元14處理混音後，將處理後之數位音訊重新同步並輸出一HDMI編碼單元16，在HDMI編碼單元16重新編碼後以HDMI 1.4a規格輸出，此解碼與重新編碼流程須由硬體電路搭配軔體(Firmware)程式作控制，並需於16ms內完成運作，俾使消費者無法感受聲音延遲。
綜合上所述，本發明之多媒體卡拉OK混音裝置及其混音方法，確實具有前所未有之創新構造，其既未見於任何刊物，且市面上亦未見有任何類似的產品，是以，其具有新穎性應無疑慮。另外，本發明所具有之獨特特徵以及功能遠非習用所可比擬，所以其確實比習用更具有其進步性，而符合我國專利法有關發明專利之申請要件之規定，乃依法提起專利申請。
以上所述，僅為本發明最佳具體實施例，惟本發明之構造特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
10‧‧‧主機
11‧‧‧ADC類比/數位轉換單元
12‧‧‧HDMI解碼單元
13‧‧‧CODEC編解碼單元
14‧‧‧KaraokeDSP特效處理單元
15‧‧‧MCU控制單元
20‧‧‧輸入來源裝置
16‧‧‧HDMI編碼單元
21‧‧‧麥克風
17‧‧‧電源管理單元
23‧‧‧DC5伏2安培電源輸入
18‧‧‧暫存記憶儲存單元
24‧‧‧SD卡
19‧‧‧音訊數位輸出單元
110‧‧‧音訊類比輸出單元
111‧‧‧音訊功率放大單元
25‧‧‧喇叭
112‧‧‧遙控器接收單元
26‧‧‧遙控器
113‧‧‧無線HD影音接收單元
114‧‧‧DLNA無線傳輸裝置

Claims (10)

  1. 一種多媒體卡拉OK混音裝置，其係設有一主機，該主機包括有：一ADC類比/數位轉換單元，該ADC類比/數位轉換單元與一輸入來源裝置電氣連接，其接收該輸入來源裝置之類比聲音訊號，並將此類比聲音訊號轉換成數位聲音訊號；一HDMI解碼單元，該HDMI解碼單元並與該輸入來源裝置電氣連接，其接收該輸入來源裝置之數位伴唱HD高清影音訊號，並將其解碼為數位聲音訊號及高清影像訊號，其中分解之數位聲音訊號(I2S)輸出至一KaraokeDSP特效處理單元，高清影像訊號則藉一HDMI編碼單元暫存，等待KaraokeDSP特效處理單元處理混音後之音訊，並重新編碼後以HDMI 1.4a規格輸出；一CODEC編解碼單元，該CODEC編解碼單元與數個麥克風電氣連接，其接收各該麥克風之唱歌人聲聲音訊號，並作前級放大與濾波處理；一KaraokeDSP特效處理單元，該KaraokeDSP特效處理單元分別與該ADC類比/數位轉換單元、該HDMI解碼單元、該CODEC編解碼單元電氣連接，其將該ADC類比/數位轉換單元及該HDMI解碼單元之數位聲音訊號消除人聲後，形成伴唱聲音訊號，再將該伴唱聲音訊號與該CODEC編解碼單元之唱歌聲音訊號混音後輸出，該KaraokeDSP特效處理單元並可針對升降音調(Pitch Shifting)、殘響及迴音(Reverb/Echo)作控制及調整；及一MCU控制單元，該MCU控制單元與該KaraokeDSP特效處理單元電氣連接，其透過I2C、GPIO、UART控制介面，操 控該KaraokeDSP特效處理單元之消除人聲、混音及音效音場處理以及錄音之工作，俾透過該KaraokeDSP特效處理單元之消除人聲及混音的處理，令該主機能播放任何輸入來源裝置之伴唱影音。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該輸入來源裝置為一智慧型手機、一平板電腦、一智慧電視棒/盒、一STB機上盒、一NB筆電或一DVD/Blue-Ray播放器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該CODEC編解碼單元與4支有線麥克風或無線麥克風電氣連接，其接收各該麥克風之唱歌聲音訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該主機設有一電源管理單元，該電源管理單元可電氣連接一DC5伏2安培電源輸入，而利用該DC5伏2安培電源輸入供電予該主機，或安裝一鋰電池，供電予該主機。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該主機設有一暫存記憶儲存單元，該暫存記憶儲存單元與該MCU控制單元電氣連接，並與一SD記憶卡相連接，令該MCU控制單元可將混音後之伴唱聲音訊號與唱歌聲音訊號輸出，錄製於該SD記憶卡中。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該主機設有一音訊數位輸出單元，該音訊數位輸出單元分別與該KaraokeDSP特效處理單元、該HDMI編碼單元電氣連接，令該音訊數位輸出單元可將該KaraokeDSP特效處理單元之數位聲音訊號經由一S/PDIF光纖數位輸出，或者經由該HDMI編碼單元編碼後輸出。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該主機設有一音訊類比輸出單元及一音訊功率放大單元，其中，該音訊類比輸出單元與該KaraokeDSP特效處理單元電氣連接，而該音訊功率放大單元則與該音訊類比輸出單元電氣連接，令該音訊類比輸出單元可將該KaraokeDSP特效處理單元之類比聲音訊號，經由該音訊功率放大單元放大音訊功率後輸出，或者將該KaraokeDSP特效處理單元之類比聲音訊號，經由該音訊功率放大單元放大音訊功率後，藉一喇叭輸出。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該主機設有一遙控器接收單元，該遙控器接收單元與該MCU控制單元電氣連接，令可藉由一遙控器，遙控該主機播放之電源開關、輸入源選擇、音樂與麥克風音量調整、升降調及殘響迴音音場調整、伴唱聲道選擇、原唱人聲消除及錄音。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之多媒體卡拉OK混音裝置，其中該主機設有一無線HD影音接收單元，該無線HD影音接收單元與該HDMI解碼單元電氣連接，該無線HD影音接收單元可無線接收一Airplay或Miracast或DLNA無線傳輸裝置之無線HD影音訊號，並將該無線HD影音訊號傳輸予該HDMI解碼單元，使該HDMI解碼單元接收該無線HD影音接收單元輸入之無線HD影音訊號，並將其解碼為數位聲音訊號及高清影像訊號，其中分解之數位聲音訊號(I2S)輸出至KaraokeDSP特效處理單元，高清影像訊號則藉一HDMI編碼單元暫存，等待KaraokeDSP特效處理單元處理混音後之音訊，並重新編碼後以HDMI 1.4a 規格輸出。
  10. 一種多媒體卡拉OK混音裝置之混音方法，係一MCU控制單元操控一KaraokeDSP特效處理單元依下列步驟進行處理：令該KaraokeDSP特效處理單元接收由一ADC類比/數位轉換單元及一HDMI解碼單元傳送之聲音源(數位聲音訊號)；令該KaraokeDSP特效處理單元利用中央聲道對稱反相消去法，消除介於150Hz至12KHz之中頻音頻之人聲，使該聲音源形成伴唱聲音訊號，並針對一併被消除之同頻率之樂器，作聲音補償並增加8dB增益值，以消除因消除人聲產生之聲音破壞與空洞感；令該KaraokeDSP特效處理單元將一CODEC編解碼單元傳送之麥克風之唱歌聲音訊號，與該伴唱聲音訊號進行混音，及對升降音調(Pitch Shifting)、殘響及迴音(Reverb/Echo)作控制及調整；最後，輸出該混音。
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