TWI779517B - 音樂標籤互動系統以及音樂標籤互動方法 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種音樂標籤互動系統以及音樂標籤互動方法，此音樂標籤互動系統包括兩個傳輸通道，一個是磁場傳輸通道，藉由磁場辨識識別碼以及控制音樂標籤，另一個是光線傳輸通道，藉由光線將類比聲音訊號傳輸至互動音樂標籤讀取裝置。本發明藉由將聲音通道與通訊通道分離，達成全雙工的目的。

Description

音樂標籤互動系統以及音樂標籤互動方法

本發明係關於一種射頻之應用技術，更進一步來說，本發明係關於一種音樂標籤互動系統以及音樂標籤互動方法。

第1圖繪示為先前技術的射頻辨識標籤電路之電路圖。請參考第1圖，線圈Lr感應外部磁場，產生震盪，經由橋式整流，提供微處理器100電源，微處理器100透過輸出埠Dout加載信號到線圈Lr與電容Cr的諧振電路，透過互感，傳回資料給讀取器。

隨著成本降低，越來越多射頻辨識（Radio Frequency Identification，RFID）技術被使用於消費以及玩具領域。在讀取器（Reader）成本以及量產考慮下，125KHz的射頻辨識技術較常見於玩具領域。從數位無線傳輸的觀點來看，要傳遞語音資料，同時要能多標籤（Multi-Tag）操作，基本上資料速率（Data Rate）要快，才能處理傳輸錯誤、資料流失、通訊碰撞等問題。

以EM4100/4200 相容的規格來說，資料速率（Data Rate）約是125KHz/16 = 7.8125Kbps，因為載波頻率低，資料速率不容易提升。使用這種速度傳遞音訊資料（Audio Data），略嫌不足。同時，當有多個射頻辨識標籤（Tag）存在時，要處理通訊碰撞（Collision）問題，如此，還會更進一步降低有效資料速率。

在本案同發明人的中華民國新型專利M542893號中，揭露了一種無線音樂標籤的技術。在該專利中，標籤利用僅傳送類比聲波，以單向方式傳遞聲音至接收端，藉此解決了上述速率不足的問題，並且可以同時地傳送多個聲音進行混音。然而，類比聲音持續的不間斷地傳送，導致使用者無法針對上述音樂標籤所傳遞的聲音進行控制。

同樣的，申請人在專利提案108107753「音樂標籤互動系統以及音樂標籤互動方法」中，提出一種可以傳送類比聲音的互動音樂標籤。此技術採用磁場作為通道，傳遞聲音和控制命令。由於聲音與控制命令，同時使用磁場這個通道，以致於無法同時並行，必須用分時多工技術。在進一步擴展應用，譬如多個音樂標籤同時存在，同時還存在碰撞問題，增加了通訊占用時間，而導致聲音傳遞時間更進一步縮減。

本發明的一目的在於提供一種音樂標籤互動系統以及音樂標籤互動方法，藉由在音樂標籤加入光學傳輸通道，讓類比聲音透過光電效應傳送到音樂標籤讀取端。讓控制部份與音樂部份通道分離。藉此，讀取端可以針對音樂標籤端進行例如播放、暫停、停止、繼續播放、上一首或下一首的控制。

本發明提出一種音樂標籤互動系統，此音樂標籤互動系統包括一互動音樂標籤以及一互動音樂標籤讀取裝置。互動音樂標籤包括一LC諧振電路、一微處理器以及一光學輸出電路。LC諧振電路包括一第一端以及一第二端。微處理器耦接LC諧振電路的第一端以及第二端。光學輸出電路耦接微處理器，用以輸出一類比光學訊號。互動音樂標籤讀取裝置包括一線圈、一光學接收裝置以及一控制電路。線圈用以提供該互動音樂標籤一無線能量，並讀取該互動音樂標籤所傳送的訊號。光學接收裝置接收上述類比光學訊號，並轉換為類比聲音電訊號。控制電路耦接線圈以及光學接收裝置，用以控制線圈送出的無線能量。其中，當互動音樂標籤接近互動音樂標籤讀取裝置時，LC諧振電路接收互動音樂標籤讀取裝置所送出的無線能量，啟動微處理器。微處理器根據所儲存的聲音資料，由微處理器輸出一類比聲音訊號給光學輸出電路，光學輸出電路根據類比聲音訊號的大小，決定類比光學訊號的強度，並且，光學輸出電路根據類比聲音訊號的頻率，決定類比光學訊號的頻率。互動音樂標籤讀取裝置在無線能量中插入一控制訊號，微處理器由該諧振電路的第一端或第二端其中一端接收到無線能量，解碼出控制訊號，並根據控制訊號，微處理器控制類比光學訊號的一輸出狀態。

依照本發明較佳實施例所述之音樂標籤互動系統，上述光學輸出電路為一紅外線發光二極體。在一較佳實施例中，上述輸出狀態包括播放、停止、快進、快退、暫停、二倍速播放。在一較佳實施例中，上述光學接收裝置為一紅外線光電二極體。

依照本發明較佳實施例所述之音樂標籤互動系統，上述LC諧振電路包括一電感以及一電容。電感的第一端耦接LC諧振電路的第一端，電感的第二端耦接LC諧振電路的第二端。電容的第一端耦接LC諧振電路的第一端，電容的第二端耦接LC諧振電路的第二端。

本發明另外提出一種音樂標籤互動方法，適用於至少一互動音樂標籤以及一互動音樂標籤讀取裝置，該音樂標籤互動方法包括：當該互動音樂標籤接近該互動音樂標籤讀取裝置時：輸出一無線能量給該互動音樂標籤，以啟動該互動音樂標籤；以及根據所儲存的聲音資料，輸出一類比光學訊號給該互動音樂標籤讀取裝置的光學接收裝置，使類比光學訊號轉換為一類比聲音電訊號；當該互動音樂標籤讀取裝置對該互動音樂標籤進行一輸出控制時，在該無線能量中插入一控制訊號；以及當該互動音樂標籤裝置透過該互動音樂標籤的LC諧振電路接收到該無線能量：對該無線能量進行解碼，以解碼該控制訊號；根據該控制訊號，控制該類比光學訊號的一輸出狀態。

本發明的精神在於在標籤中，加入光學通道的傳輸機制，藉由光學通道，傳送類比聲音訊號，而標籤識別與控制訊號部份，則藉由磁場通道進行傳輸，故讀取端可以給予音樂標籤指令，音樂標籤藉由解碼，可以獲得指令以反映在所輸出的類比音樂訊號上。因此，可以達到音樂標籤讀取裝置和音樂標籤兩者的操作性，更增進了兩者的互動性。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第2圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統的電路示意圖。請參考第2圖，此音樂標籤互動系統包括一互動音樂標籤20以及一互動音樂標籤讀取裝置21。互動音樂標籤讀取裝置21包括一線圈211、一光學接收裝置212以及一控制電路213。而互動音樂標籤20則具有兩個傳輸訊號的通道，分別是用以傳送磁場訊號的諧振線圈201以及用以傳送類比聲音訊號的光學輸出電路202，其中，光學輸出電路202較佳的實施方式是以紅外線發光二極體（IR LED）實施。然所屬技術領域具有通常知識者應當知道，普通發光二極體亦可以作為本發明的實施例。然本較佳實施例中，考慮到紅外線有不可視性，不會干擾到一般使用者。故本發明不以此為限。同樣地，在此實施例中，光學接收裝置212較佳的實施方式是以紅外線光電二極體接收器（IR Photo-Diode）實施。然所屬技術領域具有通常知識者應當知道，普通光電二極體接收器亦可以作為本發明的實施例。故本發明不以此為限。

第3圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統的互動音樂標籤20之電路示意圖。請參考第3圖，互動音樂標籤20包括一LC諧振電路300、一微處理器301以及一光學輸出電路202。LC諧振電路300是由諧振線圈201以及諧振電容302所構成。微處理器301耦接LC諧振電路300的兩端，用以從LC諧振電路300接收能量。光學輸出電路202耦接微處理器301。

請參考第2圖以及第3圖，線圈211用以提供互動音樂標籤20無線能量。當互動音樂標籤20接近互動音樂標籤讀取裝置21時，LC諧振電路300接收互動音樂標籤讀取裝置所送出的無線能量，啟動微處理器301。微處理器301被啟動後，便開始控制LC諧振電路300，透過磁場訊號送出標籤的識別碼（RFID）。互動音樂標籤讀取裝置21接收到互動音樂標籤20的識別碼（RFID）後，便可以開始透過線圈211所輸出之無線能量中插入一控制訊號對互動音樂標籤20要求輸出音樂。當互動音樂標籤20的微處理器301透過LC諧振電路300接收之無線能量解碼出控制訊號的指令時，微處理器301根據其內部所儲存的聲音資料，由微處理器301的音樂輸出埠（AUDN）輸出一類比聲音訊號給光學輸出電路（此實施例是紅外線發光二極體）202，光學輸出電路202根據類比聲音訊號的大小，決定類比光學訊號的強度，並且，光學輸出電路202根據類比聲音訊號的頻率，決定類比光學訊號的頻率。

此時，互動音樂標籤讀取裝置21從光學接收裝置（此實施例是以紅外線光電二極體接收器）212接收到類比光學訊號，藉由光電效應，將類比光學訊號轉換為類比聲音電訊號。藉由放大器放大後，控制電路213透過聲音播放裝置214將放大後之類比聲音電訊號進行播放。

互動音樂標籤讀取裝置21所輸出的控制訊號除了可以控制互動音樂標籤20進行輸出類比光學訊號的類比音樂外，還可以控制互動音樂標籤20的類比光學訊號之輸出狀態，包括播放、停止、快進、快退、暫停、二倍速播放等等。由於音樂的播放控制皆在標籤上進行，故互動音樂標籤讀取裝置21無需要將所接收到的類比音樂進行類比數位轉換以及暫存。

上述實施例雖然是以單一互動音樂標籤20做舉例，然所屬技術領域具有通常知識者應當知道，本案仍可以適用於多個互動音樂標籤20的例子。第4圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統具有多個互動音樂標籤的示意圖。請參考第4圖，在此實施例中，每一個互動音樂標籤401～403皆以一個紅外線發光二極體做表示，而互動音樂標籤讀取裝置21則是以紅外線光電二極體接收器404表示。互動音樂標籤401～403所輸出的類比光學訊號IR1～IR3可以直接在光線上重疊（混音），故在此實施例中，互動音樂標籤讀取裝置21只需要一組放大器便可以將上述三個互動音樂標籤401～403所輸出的類比光學訊號IR1～IR3轉換成類比聲音訊號，無須另外混音。

另外，雖然上述實施例中，互動音樂標籤401～403僅繪示一個紅外線發光二極體做表示，然所屬技術領域具有通常知識者，參考第2圖、第3圖的實施例後，應當知道，互動音樂標籤401～403的電路與運作可以和第2圖以及第3圖相同或類似，故本發明不以此為限。

第5圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統具有多個互動音樂標籤的示意圖。請參考第4圖以及第5圖，第5圖與第4圖的差異在於，互動音樂標籤讀取裝置21包括對應三個互動音樂標籤401～403的三個紅外線光電二極體接收器501～503，故在此實施例中，類比光學訊號IR1～IR3會被轉換成3個類比聲音訊號AUD1～AUD3。故需要對應三個紅外線光電二極體接收器501～503的三個放大器，並且在電路上進行混音。混音可以利用普通的類比加法電路，如第6圖所示，第6圖繪示為本發明一較佳實施例的混音電路的電路圖。請參考第6圖，此電路係利用一個放大器60配合電阻R1～R6以及電容C1構成的三路混音電路。

第7圖繪示為本發明一較佳實施例的混音電路的電路圖。請參考第7圖，在此實施例利用兩個雙載子電晶體Q1、Q2以及電阻R1～R6構成的放大器OP1、OP2分別對紅外線光電二極體接收器701、702所接收的訊號進行放大，且放大器OP1、OP2的輸出端皆耦接在ACIN端點。藉此，對紅外線光電二極體接收器701、702所接收的聲音在電路上進行混音。

由上述實施例可以看出，由於本案採用的光訊號皆為類比信號，類比信號的疊加，在電路的處理上相對數位訊號容易多。可以如第4圖般共用同一個紅外線光電二極體接收器或光電電晶體，在光線端疊加，再做光電轉換。也可以如第5圖般，使用多個紅外線光電二極體接收器或光電電晶體，先做光電轉換，在電訊號上做疊加。而電訊號的疊加可以如第6圖或第7圖般實施。

第8圖繪示為本發明一較佳實施例的利用光通道進行多通道通訊（Multi-channel communication）之示意圖。請參考第8圖，以先前技術來說，在使用射頻識別標籤（RFID）時，通常會有多組標籤同時存在的需求。在傳統射頻識別標籤通訊，由於多半採用幅移鍵控（Amplitude Shift Keying，ASK），以至於當通訊碰撞時，需要採要防碰撞應對機制，譬如ALOHA（Additive Link On-line HAwaii System）通訊協定。然而，在此音樂標籤的實施例中，由於引進第二個通訊通道「光」來傳遞聲音，因此除了原有磁場通訊這一路，還多提供了聲音這一路。而聲音可以藉由不同頻率，切出多組通道給不同標籤使用。譬如聲音佔據16KHz以下頻帶，通訊則使用16KHz以上頻帶，接收端以BPF，取出所需信號的頻帶，再進行解碼。因此除原有磁場頻帶可以播送（broadcast）共用信號，每一個聲音頻帶可以各自傳遞該標籤的獨有信號，譬如事件（event）、聲音狀態（audio status）等。

第9圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動方法的互動音樂標籤讀取裝置之流程圖。請參考第9圖，此音樂標籤互動方法包括下列步驟：

步驟S901：開始。

步驟S902：輸出一無線能量給該互動音樂標籤，以啟動互動音樂標籤。

步驟S903：接收由互動音樂標籤所傳送的射頻訊號。

步驟S904：解碼上述射頻訊號，獲得互動音樂標籤的標籤識別碼。

步驟S905：判斷使用者是否輸入指令，一般來說，在互動音樂標籤讀取裝置上會有配置按鈕，例如播放按鈕、暫停按鈕、快進按鈕、倒退按鈕、停止按鈕、倍速播放按鈕等。

步驟S906：根據上述被輸入的指令，在無線能量中加載指令碼。

第10圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動方法的互動音樂標籤之流程圖。請參考第10圖，此音樂標籤互動方法包括下列步驟：

步驟S1001：開始。

步驟S1002：接收一無線能量。此無線能量一般來說是由互動音樂標籤讀取裝置所傳送的電磁能量。

步驟S1003：輸出一類比光訊號至該互動音樂標籤讀取裝置。

步驟S1004：判斷是否無線能量中有控制訊號。若無控制訊號被送出，則持續判斷。若有控制訊號被送出，則進行步驟S1005。

步驟S1005：對無線能量進行解碼，以解碼該控制訊號。

步驟S1006：根據該控制訊號，控制該類比光學訊號的一輸出狀態。例如播放、暫停、快進、倒退、停止、兩倍速播放、三倍速播放等指令。舉例來說，收到「暫停」指令時，便會暫時停止輸出類比光訊號；又例如，收到「兩倍速播放」，會依照類比音樂的兩倍速度，輸出類比光訊號。如此，便可以如同控制錄音帶般，控制射頻識別音樂標籤，由於音樂標籤輸出的皆為類比訊號，故接收端無須任何暫存裝置，便可以執行如上述的指令。完畢後，回到步驟S1004持續判斷。

綜上所述，本發明的精神在於在標籤中，加入光學通道的傳輸機制，藉由光學通道，傳送類比聲音訊號，而標籤識別與控制訊號部份，則藉由磁場通道進行傳輸，故讀取端可以給予音樂標籤指令，音樂標籤藉由解碼，可以獲得指令以反映在所輸出的類比音樂訊號上。因此，可以達到音樂標籤讀取裝置和音樂標籤兩者的操作性，更增進了兩者的互動性。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Lr：線圈 100：微處理器 Dout：輸出埠 Cr：電容 20：互動音樂標籤 21：互動音樂標籤讀取裝置 211：線圈 212：光學接收裝置 213：控制電路 201：諧振線圈 202：光學輸出電路 300：LC諧振電路 301：微處理器 302：諧振電容 AUDN：微處理器301的音樂輸出埠 215、OP1、OP2：放大器 214：聲音播放裝置 401～403：互動音樂標籤 404、501～503：紅外線光電二極體接收器 IR1～IR3：類比光學訊號 AUD1～AUD3：類比聲音訊號 60：放大器 R1～R6：電阻 C1：電容 Q1、Q2：雙載子電晶體 ACIN：端點 S901～S906：本發明一較佳實施例的音樂標籤互動方法的互動音樂標籤讀取裝置之個步驟 S1001～S1006：本發明一較佳實施例的音樂標籤互動方法的互動音樂標籤之個步驟

第1圖繪示為先前技術的射頻辨識標籤電路之電路圖。 第2圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統的電路示意圖。 第3圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統的互動音樂標籤20之電路示意圖。 第4圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統具有多個互動音樂標籤的示意圖。 第5圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動系統具有多個互動音樂標籤的示意圖。 第6圖繪示為本發明一較佳實施例的混音電路的電路圖。 第7圖繪示為本發明一較佳實施例的混音電路的電路圖。 第8圖繪示為本發明一較佳實施例的利用光通道進行多通道通訊（Multi-channel communication）之示意圖。 第9圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動方法的互動音樂標籤讀取裝置之流程圖。 第10圖繪示為本發明一較佳實施例的音樂標籤互動方法的互動音樂標籤之流程圖。

： 20：互動音樂標籤 21：互動音樂標籤讀取裝置 211：線圈 212：光學接收裝置 213：控制電路 201：諧振線圈 202：光學輸出電路 215：放大器 214：聲音播放裝置

Claims (12)

1. 一種音樂標籤互動系統，包括：一互動音樂標籤，包括：　　一LC諧振電路，包括一第一端以及一第二端；　　一微處理器，耦接該LC諧振電路的第一端以及第二端；以及　　一光學輸出電路，耦接該微處理器，用以輸出一類比光學訊號；以及一互動音樂標籤讀取裝置，包括：　　一線圈，提供該互動音樂標籤一無線能量，並讀取該互動音樂標籤所傳送的磁場訊號； 　　一光學接收裝置，接收該類比光學訊號，並轉換為一類比聲音電訊號；以及　　一控制電路，耦接該線圈以及該光學接收裝置，用以控制該線圈送出的該無線能量其中，當該互動音樂標籤接近該互動音樂標籤讀取裝置時，該LC諧振電路接收該互動音樂標籤讀取裝置所送出的該無線能量，啟動該微處理器，其中，該微處理器根據所儲存的聲音資料，由該微處理器輸出一類比聲音訊號給該光學輸出電路，該光學輸出電路根據該類比聲音訊號的大小，決定該類比光學訊號的強度，並且，該光學輸出電路根據該類比聲音訊號的頻率，決定該類比光學訊號的頻率，其中，該互動音樂標籤讀取裝置在該無線能量中插入一控制訊號，該微處理器由該諧振電路的第一端或第二端其中一端接收到該無線能量，解碼出該控制訊號，並根據該控制訊號，該微處理器控制該類比光學訊號的一輸出狀態。
2. 如請求項第1項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該光學輸出電路為一紅外線發光二極體。
3. 如請求項第1項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該輸出狀態包括播放、停止、快進、快退、暫停、二倍速播放。
4. 如請求項第1項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該LC諧振電路包括：一電感，包括一第一端以及一第二端，其中，該電感的第一端耦接該LC諧振電路的第一端，該電感的第二端耦接該LC諧振電路的第二端；以及一電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該電容的第一端耦接該LC諧振電路的第一端，該電容的第二端耦接該LC諧振電路的第二端。
5. 如請求項第1項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該光學接收裝置為一紅外線光電二極體。
6. 如請求項第1項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該音樂標籤互動系統更包括一第二互動音樂標籤，此第二互動音樂標籤包括：一第二LC諧振電路，包括一第一端以及一第二端；一第二微處理器，耦接該第二LC諧振電路的第一端以及第二端；以及一第二光學輸出電路，耦接該第二微處理器，用以輸出一第二類比光學訊號，其中，當該第二互動音樂標籤接近該互動音樂標籤讀取裝置時，該第二LC諧振電路接收該互動音樂標籤讀取裝置所送出的該無線能量，啟動該第二微處理器，之後，該第二微處理器根據所儲存的聲音資料，由該第二微處理器輸出一類比聲音訊號給該第二光學輸出電路，該第二光學輸出電路根據該類比聲音訊號的大小，決定該第二類比光學訊號的強度，並且，該第二光學輸出電路根據該類比聲音訊號的頻率，決定該第二類比光學訊號的頻率。
7. 如請求項第6項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該互動音樂標籤讀取裝置更包括：一第二光學接收裝置，用以接收該第二類比光學訊號。
8. 如請求項第1項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該光學接收裝置更用以輸出一光學資料訊號，其中，該互動音樂標籤讀取裝置更包括：一帶通濾波器，耦接該光學接收裝置，用以進行帶通濾波；以及一解碼裝置，耦接該帶通濾波器，用以解碼該光學資料訊號。
9. 如請求項第8項所記載之音樂標籤互動系統，其中，該光學資料訊號解碼出的資料包括一事件資料、音訊狀態。
10. 一種音樂標籤互動方法，適用於至少一互動音樂標籤以及一互動音樂標籤讀取裝置，該音樂標籤互動方法包括：當該互動音樂標籤接近該互動音樂標籤讀取裝置時：　　輸出一無線能量給該互動音樂標籤，以啟動該互動音樂標籤；以及　　根據所儲存的聲音資料，輸出一類比光學訊號給該互動音樂標籤讀取裝置的光學接收裝置，使類比光學訊號轉換為一類比聲音電訊號；當該互動音樂標籤讀取裝置對該互動音樂標籤進行一輸出控制時，在該無線能量中插入一控制訊號；以及當該互動音樂標籤裝置透過該互動音樂標籤的LC諧振電路接收到該無線能量：對該無線能量進行解碼，以解碼該控制訊號；根據該控制訊號，控制該類比光學訊號的一輸出狀態。
11. 如請求項第10項所記載之音樂標籤互動方法，其中，該輸出狀態包括播放、停止、快進、快退、暫停、二倍速播放。
12. 如請求項第10項所記載之音樂標籤互動方法，其中，該LC諧振電路包括：一電感，包括一第一端以及一第二端，其中，該電感的第一端耦接該LC諧振電路的第一端，該電感的第二端耦接該LC諧振電路的第二端；以及一電容，包括一第一端以及一第二端，其中，該電容的第一端耦接該LC諧振電路的第一端，該電容的第二端耦接該LC諧振電路的第二端。

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