TWI481793B - 以midi編碼法為基礎的情境燈具及其控制方法 - Google Patents

Description

以MIDI編碼法為基礎的情境燈具及其控制方法

本發明係有關於情境燈具，尤其更有關於能使用MIDI編碼，將歌曲與燈光互相結合的情境燈具。

目前市場上有許多燈光與音樂結合使用的設備，係可令燈光的明滅、旋轉速度及亮度等要素，隨著音樂的演奏而作出對應的改變。藉以，達到相當程度的娛樂效果。

舉例來說，目前許多KTV的包廂中皆設置有此類設備，當消費者於包廂內演唱快歌時，霓虹燈的轉速會比較快，並且會發出亮度較強較熱情的燈光；再者，當消費者演唱抒情歌時，霓虹燈的轉速會變慢，甚至不轉動，並且燈光會轉為較暗或較柔和的光線。

一般來說，此類設備主要是擷取環境中的類比音樂的音量及音頻等資訊，以判斷要對燈光進行怎樣的控制(例如快歌的音量通常較大，音頻亦較高)。然而，由於是對類比音樂進行解析，因此難以完整的分析出音樂的各項詳細資訊，例如音符及節奏快慢等。是以，上述設備通常僅能用於娛樂用途，而無法有更進一步的運用，相當可惜。

經過許多心理治療師的研究，發現適當的音樂及燈光，實可對人 類的心理及身體的放鬆產生一定的影響，對於調整心情有相當程度的幫助。是以，若市場上能夠一種新穎的設備，能讓音樂與燈光進行更完美的結合，實可為心理治療師帶來無法預期的效益。

本發明之主要目的，在於提供一種以MIDI編碼法為基礎的情境燈具及其控制方法，係於使用數位的MIDI檔案來進行歌曲播放的同時，通過情境燈具來對MIDI檔案進行解析，並依據歌曲中的不同音符來對應顯示不同顏色的燈光。藉以，通過燈光營造出特定的氛圍，進而達到以情境燈具來調整心情。

為達上述目的，本發明主要係於情境燈具接收一MIDI檔案後，解析出檔案中的一或多個音軌、各道音軌中的多個音符，以及各個音符的節奏等資訊，並且，依據音軌、音符及節奏等資訊，控制其上的燈具模組於對應的時間區段切換顯示對應顏色的燈光。

本發明對照先前技術所能達成之功效在於，通過MIDI的格式，本發明的情境燈具可解析出一個MIDI檔案中的不同音軌、各道音軌中的多個音符、以及每一個音符的節奏等資訊。進而，在MIDI歌曲的播放過程中，本發明的情境燈具能依據該些資訊，切換顯示對應顏色及時間長度的燈光。如此一來，能通過情境燈具的燈光來營造出歌曲所要表達的氛圍，進而可以達到以情境燈具來調整心情。

1、1’‧‧‧情境燈具

11‧‧‧燈具模組

110‧‧‧燈光控制單元

111‧‧‧LED

12‧‧‧揚聲器

120‧‧‧聲音控制單元

13‧‧‧來源接收介面

14‧‧‧微控制單元

15‧‧‧電力單元

16‧‧‧記憶單元

17‧‧‧輸入單元

18‧‧‧顯示單元

2‧‧‧MIDI來源裝置

21、22‧‧‧外部電腦

23‧‧‧光碟片

3‧‧‧音響設置

M1‧‧‧MIDI檔案

S10~S24‧‧‧步驟

S30~S38‧‧‧步驟

第一圖為本發明的一較佳具體實施例的情境燈具示意圖。

第二圖為本發明的一較佳具體實施例的情境燈具方塊圖。

第三圖為本發明的另一較佳具體實施例的情境燈具方塊圖。

第四圖為本發明的一較佳具體實施例的控制流程圖。

第五圖為本發明的一較佳具體實施例的設定流程圖。

第六圖A為本發明的一較佳具體實施例的設定介面示意圖。

第六圖B為本發明的另一較佳具體實施例的設定介面示意圖。

第六圖C為本發明的又一較佳具體實施例的設定介面示意圖。

第七圖為歌曲樂譜示意圖。

茲就本發明之一較佳實施例，配合圖式，詳細說明如後。

首請參閱第一圖，為本發明的一較佳具體實施例的情境燈具示意圖。如圖所示，本發明主要揭露一種以樂器數位介面(Musical Instrument Digital Interface,MIDI)編碼法為基礎的情境燈具1，以及該情境燈具1的控制方法。該情境燈具1主要可內建或外接一燈具模組11，並內建或外接一揚聲器12，藉以，對一MIDI檔案進行解析後，通過該揚聲器12來播放該MIDI檔案所記錄的歌曲，並通過該燈具模組11來顯示對應顏色及對應時間長度的燈光。一般來說，MIDI檔案主要係以十六進制碼來呈現，例如當以鍵盤樂器鍵入音符Do時，會產生如“903C40”的碼，在這三個Byte中，“90”表示發音碼(Note on)、“3C”表示Do音(Note number)、“40”表示按鍵時的力道為40(16進制)。

舉例來說，如第七圖所示，為歌曲樂譜示意圖，圖中所示者為樂曲小蜜蜂的簡譜。而若以MIDI格式來為小蜜蜂進行編碼，則其十 六進制碼將如下表一所示：

上述表一係為MIDI檔案的即定格式，本領域的技術人員皆可無歧異地得知，在此不再贅述。

除了上述的發音碼、音符及按鍵力道之外，MIDI檔案實可攜帶許多關於音樂的數位資訊，例如資料長度、檔案格式(單軌或同步多軌)、有幾個音軌塊(Track Chunk)、節奏(每小節幾拍、幾分音符為一拍、每拍為成幾等分、每分鐘幾拍)等。MIDI檔案本身並不傳送聲音，而是當電腦接收該MIDI檔案後，對該MIDI檔案進行解析，據以得到上述資訊後，模擬並演奏出對應的歌曲出來，再通過喇叭來播放，因此MIDI檔案通常具有很小的容量。對使用者而言，只要將MIDI檔案傳給電腦，即可聽到電腦播放出一首完整的歌曲，相當便利。

本實施例中，該情境燈具1主要可內儲有一或多首的MIDI檔案M1(如第二圖所示的該MIDI檔案M1)，再者，該情境燈具1可通過有線的傳輸介面與一外部電腦21連接，以由該外部電腦21接收該MIDI檔案M1；或者，通過無線的傳輸介面與另一外部電腦22連接，以由該另一外部電腦22無線地接收該MIDI檔案M2。更甚者，該MIDI檔案M1還可記錄於一儲存媒體，例如一光碟片23中，當該情境燈具1讀取並播放該光碟片23中的音樂時，可同時由該光碟片23中讀取數位的該MIDI檔案M1，以同步進行燈光的控制。然而以上所述僅為本發明的較佳具體實例，不應以此為限。

續請參閱第二圖，為本發明的一較佳具體實施例的情境燈具方塊圖。本發明的該情境燈具1，主要係於一MIDI來源裝置2，例如電腦或電子樂器等，將該MIDI檔案M1傳送至另一電腦或一音響設備3進行歌曲的播放時，同步自該MIDI來源裝置2接收該MIDI檔案M1，以對該MIDI檔案M1進行解析，並依據該MIDI檔案M1的各項資訊進行對應的燈光顯示。該情境燈具1主要具有該燈具模組11、一燈光控制單元110、一來源接收介面13、一微控制單元(Micro Control Unit,MCU)14及一電力單元15，其中該微控制單元14電性連接該燈光控制單元110、該來源接收介面13及該電力單元15，並且該燈具模組11電性連接該燈光控制單元110。

該情境燈具1主要係通過該來源接收介面13與該MIDI來源裝置2連接，藉以自該MIDI來源裝置2接收該MIDI檔案M1，並且傳送至該微控制單元14進行解析。其中，該來源接收介面13可為一種有線的傳輸介面，例如RS-232、通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)、火線(IEEE1394)或其他有線傳輸介面，藉以，通過有線的傳輸方式自該MIDI來源裝置2接收該MIDI檔案M1；再者，該來源接收介面13亦可為無線的傳輸介面，例如Wi-Fi、藍牙或其他無線傳輸介面等，藉以，通過無線的傳輸方式自該MIDI來源裝置2接收該MIDI檔案M1。

值得一提的是，於一較佳實施例中，該來源接收介面13還可為一光碟的讀取介面，例如一光碟機，而該MIDI來源裝置2可為一記錄有該MIDI檔案M1的光碟片23。藉以，當該光碟片23插入該情境燈具1上的該光碟機時，該來源接收介面13可讀取該光碟片23內儲的該MIDI檔案M1，並傳送至該微控制單元14進行解析。如此的 好處在於，該光碟片23可同時整合類比的音樂資料及數位的MIDI資料，以同步進行歌曲的播放及燈光的顯示。然而以上所述僅為本發明的較佳具體實施例，該情境燈具1實可通過任何可能的傳輸介面來接收該MIDI檔案M1，應視實際所需而定，不應加以限定。

更進一步而言，除了上述自外部接收該MIDI檔案M1的方式外，該情境燈具1更可包括一記憶單元16，電性連接該微控制單元14，並且該記憶單元16可例如為一非揮發性記憶體。該記憶單元16可於該情境燈具1製造時，即被預先寫入一或多個該MIDI檔案M1，藉以，當使用者取得該情境燈具1時，即可立刻通過內儲的MIDI檔案M1來進行燈光的切換控制，不必再自外部接收該MIDI檔案M1。於此一情況之下，該MIDI來源裝置2即不必然存在。

該微控制單元14係自該來源接收介面13或該記憶單元16接收該MIDI檔案M1，並且，對該MIDI檔案M1進行解析，以取得該MIDI檔案M1中的各項資訊。更具體而言，該微控制單元14係分析該MIDI檔案M1中具有一道音軌或多道音軌、每道音軌中有多少個音符、以及該些音符的節奏(開始時間、結束時間、音符的延續時間、以及佔據的時間長度)等資訊。該微控制單元14係於解析後，將該些資訊提供給該燈光控制單元110，藉以，該燈光控制單元110依據該些資訊，對該燈具模組11進行控制。該燈具模組11主要係接受該燈光控制單元110的控制，以於各個音符的對應時間點顯示對應顏色的燈光，並且顯示一段對應的時間長度。

更具體而言，該情境燈具1主要可被預先設定，將不同的音符對應至不同顏色的燈光，例如將Do對應至深綠色、將Re對應至亮紅 色、將Mi對應至深紅色、將Fe對應至亮綠色、將Sol對應至黃色等，不加以限定。舉例來說，當該MIDI檔案M1經過解析後，播放了Do的音符長達一秒，接著轉換為Fe的音符長達三秒，則該燈具模組11將接受該燈光控制單元110的控制，於Do音符播放同時，顯示深綠色的燈光達一秒，接著於Fe音符播放的同時，再轉為顯示亮綠色的燈光，並且顯示三秒，直至Fe音符停止播放為止。藉此，該燈具模組11可隨著歌曲的播放來對應切換不同顏色的燈光，以營造出歌曲所要表達的氛圍。

本發明的該燈具模組11，主要可為發光二極體(Light Emitted Diode,LED)的燈具模組，由多個LED111所組成(如第一圖中所示的LED111)，但不加以限定。

該電力單元15主要用以提供該情境燈具1工作所需之電能，並且更具體而言，三色的LED111(紅、綠、藍)主要可通過該電力單元15所輸出的不同的電流大小，調配出不同顏色的燈光。舉例來說，當該情境燈具1需要20%的紅色、50%的綠色、及75%的藍色來構成某一特定顏色時，該燈光控制單元110(或該微控制單元14)係輸出此比例的訊號給該電力單元15，該電力單元15即可依據該訊號給予紅色LED20%的電流、給予綠色LED50%的電流、並給予藍色LED75%的電流，藉以，調配出對應的音符所需表達之顏色，並加以顯示。

本發明的該情境燈具1除了可以接收該MIDI檔案M1，以解析並顯示對應顏色的燈光之外，更可與一揚聲器進行整合，藉以，同時播放MIDI檔案M1所代表之歌曲，並通過該燈具模組11來營造出該歌曲所要表達的氛圍。如此一來，使用者不必額外使用外部的該 音響設備3或電腦來播放歌曲，實可提昇使用便利性。

參閱第三圖，為本發明的另一較佳具體實施例的情境燈具方塊圖。本實施例揭露了另一情境燈具1’，該情境燈具1’具有與該情境燈具1相同的該燈具模組11、該燈光控制單元110、該來源接收介面13、該微控制單元14、該電力單元15及該記憶單元16，並且，更具有一聲音控制單元120及該揚聲器12。

該聲音控制單元120係電性連接該微控制單元14，主要由該微控制單元14接收解析後的該些資訊，進而模擬並轉換成對應的聲音訊號。而該揚聲器12則電性連接該聲音控制單元120，用以接收並播放該聲音控制單元120轉換後的聲音訊號。如此一來，當該情境燈具1接收該MIDI檔案M1後，可直接經過該聲音控制單元120之處理，以由該揚聲器12來播放該MIDI檔案M1所記錄的歌曲。並且，於歌曲播放時，同步通過該燈具模組11來切換顯示對應顏色的燈光。

如第三圖所示，本實施例中，該情境燈具1’更具備有一輸入單元17及一顯示單元18，並且該輸入單元17及該顯示單元18皆電性連接該微控制單元14。該顯示單元18係可於使用前的設定程序中，顯示該情境燈具1’所提供的一使用者介面(如第六圖A至第六圖C所示)，藉以，使用者可參考該使用者介面，並使用該輸入單元17對該情境燈具1’進行操作。更具體而言，使用者可操作該輸入單元17來進行設定，例如設定該燈具模組11要對應顯示該MIDI檔案M1中的哪一個音軌，以及將各個音符(如Do、Do^#、Re、Re^#、Mi、Fa、……等)分別對應至哪一種顏色的燈光。如此一來，在該MIDI檔案M1的播放同時，該燈具模組11即可依據設定值， 於對應的時間點顯示對應顏色的燈光，並且顯示對應的時間長度。

請參閱第六圖A至第六圖C，分別為本發明的一較佳具體實施例、另一較佳具體實施例及又一較佳具體實施例的設定介面示意圖。如圖所示，第六圖A揭露了該顯示單元18上所顯示的一使用者介面，使用者可通過該輸入單元17來選擇歌曲所要表達之氛圍，而對照不同的氛圍，該使用者介面會顯示出該氛圍下可供選擇之顏色；接著如第六圖B所示，當使用者確定了歌曲的氛圍之後，即可將各個音符(如圖所示係以Do至Si為例)分別對應至該氛圍下的不同顏色；最後如第六圖C所示，當使用者分別將各個音符皆對應至一個特定的顏色之後，即可儲存此一設定，如此，當該MIDI檔案M1所記錄的歌曲被播放時，該情境燈具1’可於播放過程中，依照不同的音符來切換顯示不同顏色的燈光。

續請參閱第四圖，為本發明的一較佳具體實施例的控制流程圖。首先該情境燈具1、1’係接收該MIDI檔案M1(步驟S10)，接著，通過內部的該微控制單元14，解析該MIDI檔案M1之各項資訊(步驟S12)，藉以，取得該MIDI檔案M1中的多個音軌、每道音軌中的多個音符、以及各個音符的節奏等資訊。

該步驟S12之後，即可通過該音響設備3或該情境燈具1’內的該揚聲器12，播放該MIDI檔案M1之音符(步驟S14)。接著，該微控制單元14判斷目前播放者是否屬於需要對應顯示之音軌(步驟S16)，若目前播放者不是需要對應顯示之音軌，則該燈具模組11不動作(步驟S18)。接著，回到該步驟S12，並重新執行該步驟S12至S16，以播放該MIDI檔案M1中的下一個音符。

舉例來說，若該MIDI檔案M1具有鍵盤、吉他及小提琴等三道音軌，而使用者於事前設定時，僅設定該燈具模組11需對應至鍵盤音軌中的音符，則當該MIDI檔案M1在播放吉他及小提琴之音軌時，該燈具模組11將不會有任何動作；而當該MIDI檔案M1在播放鍵盤之音軌時，該燈具模組11將會隨著鍵盤音軌中的音符變化，對應切換其所發出的燈光的顏色。

若該微控制單元14於該步驟S16中，判斷目前播放者為需要對應顯示的音軌時，該燈光控制單元110即依據目前播放的音符來控制該燈具模組11，以顯示對應顏色的燈光(步驟S20)。並且，依據該音符的節奏，顯示該對應顏色的燈光一段對應的時間長度(步驟S22)。最後，該微控制單元14判斷該MIDI檔案M1是否播放完畢(步驟S24)，若該MIDI檔案M1尚未播放完畢，則回到該步驟S12，以進行下一個音符的播放，並顯示對應顏色的燈光。

續請參閱第五圖，為本發明的一較佳具體實施例的設定流程圖。首先，在播放該MIDI檔案M1之前，該情境燈具1、1’可先通過該顯示單元18來顯示該使用者介面(步驟S30)，接著，接受使用者對該輸入單元17之操作，以選擇歌曲欲表達之氛圍(步驟S32)。當一特定之氛圍被選定後，該顯示單元18接著依據被選定之氛圍，顯示可供選擇之複數顏色(步驟S34)，並且，再接受使用者對該輸入單元17之操作，以設定不同之音符對應至不同顏色之燈光(步驟S36)。最後，於各個音符所對應的顏色皆設定完成後，即可儲存設定(步驟S38)。於該步驟S38之後，在該情境燈光1、1’播放該MIDI檔案M1時，該燈具模組11即可依據使用者之設定，於對應的音符被播放時，顯示對應顏色之燈光。如此一來，只要顏 色搭配得當，能夠成功營造歌曲要表達之氛圍，則使用者可通過該情境燈具1、1’來執行該MIDI檔案M1，以同時播放歌曲並顯示燈光，進而達到以歌曲及燈光來調整心情。

以上所述僅為本發明之較佳具體實例，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之範圍內，合予陳明。

1’‧‧‧情境燈具

11‧‧‧LED燈具模組

110‧‧‧燈光控制單元

12‧‧‧揚聲器

120‧‧‧聲音控制單元

13‧‧‧來源接收介面

14‧‧‧微控制單元

15‧‧‧電力單元

16‧‧‧記憶單元

17‧‧‧輸入單元

18‧‧‧顯示單元

2‧‧‧MIDI來源裝置

M1‧‧‧MIDI檔案

Claims (10)

1. 一種以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，包括：一微控制單元，對一樂器數位介面(Musical Instrument Digital Interface,MIDI)檔案進行解析，以取得該MIDI檔案中的多個音軌、每道音軌中的多個音符、以及每個音符的節奏的資訊；一燈光控制單元，電性連接該微控制單元，由該微控制單元接收該些資訊；一燈具模組，電性連接該燈光控制單元，接受該燈光控制單元之控制，以於對應時間顯示對應顏色的燈光，並顯示一對應的時間長度；及一電力單元，電性連接該微控制單元、該燈光控制單元及該燈具模組，以提供工作所需之電能；其中，該燈具模組顯示的燈光顏色，係對應至該MIDI檔案中的音符，而該顏色顯示之時間長度，對應至該音符的節奏，並且於該微控制單元判斷目前播放者為該情境燈具需要對應顯示的音軌時，該燈具模組依據該音軌中的多個音符分別顯示對應顏色的燈光。
2. 如請求項1所述的以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，其中該燈具模組為發光二極體(Light Emitted Diode,LED)燈具模組。
3. 如請求項1所述的以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，其中更包括一記憶單元，電性連接該微控制單元，該MIDI檔案係內儲於該記 憶單元中。
4. 如請求項1所述的以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，其中更包括一來源接收介面，電性連接該微控制單元，該情境燈具通過該來源接收介面，於一外部的來源裝置接收該MIDI檔案。
5. 如請求項4所述的以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，其中該來源接收介面為光碟機，該來源裝置為一光碟片。
6. 如請求項4所述的以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，其中該來源接收介面為有線或無線的傳輸介面，該來源裝置為一電腦，該電腦通過有線或無線的傳輸介面與該情境燈具連結，以傳輸該MIDI檔案至該情境燈具。
7. 如請求項1所述的以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，其中更包括：一聲音控制單元，電性連接該微控制單元，由該微控制單元接收該些資訊，並轉換成對應的聲音訊號；及一揚聲器，電性連接該聲音控制單元，接收該聲音控制單元轉換後之聲音訊號，並加以對外播放。
8. 如請求項1所述的以MIDI編碼法為基礎的情境燈具，其中更包括：一顯示單元，電性連接該微控制單元，用以顯示該情境燈具提供的一使用者介面；及一輸入單元，電性連接該微控制單元，接收使用者對該使用者介面進行的外部操控，以設定該MIDI檔案中的各個音符與該燈具模組的燈光顏色的對應關係。
9. 一種用以控制如請求項第1項所述的情境燈具的控制方法，包括： a)該情境燈具接收一MIDI檔案；b)解析該MIDI檔案，以得到該MIDI檔案中的一或多個音軌、每道音軌中的多個音符、以及每個音符的節奏；c)通過一揚聲器來播放該MIDI檔案；d)判斷目前播放者是否為該情境燈具需要對應顯示的音軌；e)若為該情境燈具需要顯示的音軌，依據音符顯示對應顏色的燈光；f)承e，依據該音符的節奏，於一對應的時間長度內顯示該顏色的燈光；g)判斷該MIDI檔案是否播放完畢；及h)若該MIDI檔案尚未播放完畢，重覆執行該步驟b至步驟g，以持續播放該MIDI檔案的音符，並顯示對應顏色及時間長度的燈光。
10. 如請求項9所述的情境燈具的控制方法，其中該步驟a之前更包括下列步驟：a01)該情境燈具提供一使用者介面；a02)接受使用者選擇一歌曲氛圍；a03)依據該歌曲氛圍提供可供選擇之顏色；及a04)接受使用者之選擇，以將不同音符對應至不同顏色之燈光。