专利名称：卡拉ok系统及其控制方法
技术领域：
本发明属卡拉OK(Karaoke)系统技术领域。具体地说，本发明所推出的卡拉OK系统及其控制方法可以通过分别对来自拾音器和磁带的声频信号采样得到采样时钟脉冲数、以百分数形式计算出所得到的采样时钟脉冲数之比来精确地计算歌声成份(songscore)，可作为歌手得分，而拾音器上带有一个遥控器，还可以自动选择左/右/立体声(以下记为L/R/ST)模式中的一个模式作为声输出模式。
图1示出了一种传统的卡拉OK系统中歌声成份计算电路的方框图。由图可见，这种歌声成份计算电路包括一个放大来自拾音器1的声频信号的放大器3，一个放大来自磁带2的声频信号的放大器4，一个对分别来自放大器3和4的输出信号进行与运算的与门5，以及一个根据与门5的输出信号和放大器3的输出信号产生时钟脉冲的时钟脉冲产生器6。时钟脉冲产生器6输出的时钟脉冲的个数正比于放大器3的输出信号加到时钟脉冲产生器6上的时间。
歌声成份计算电路还包括一个对时钟脉冲产生器6输出的时钟脉冲进行计数的时钟脉冲计数器7，一个将时钟脉冲计数器7输出的读数转换成时间再将这时间与当前时间相加的时间相加器8，一个根据时间相加器8输出的时间和计算歌声成份的计算器9，以及一个显示计算器9计算得的歌声成份的歌声成份显示单元10。
下面将说明具有上述结构的歌声成份计算电路的工作情况。
首先，来自拾音器1的声频信号由放大器3放大后加到与门5的一个输入端上。而来自磁带2的声频(伴奏)信号则由放大器4放大后加到与门5的另一个输入端上。
与门5只有在它的两个输入端上同时加有分别从放大器3和4输出的输出信号时才有输出信号加到时钟脉冲产生器6上。
时钟脉冲产生器6一旦接收到与门5的输出信号和放大器3的输出信号就产生时钟脉冲，因此时钟脉冲产生器6产生的时钟脉冲的个数正比于放大器3的输出信号加到时钟脉冲产生器6上的时间。例如，当放大器3的输出信号加到时钟脉冲产生器6上一秒时钟时，时钟脉冲产生器6产生100个时钟脉冲。
时钟脉冲计数器7对时钟脉冲产生器6产生的时钟脉冲进行计数。时间加法器8将时钟计数器7的读数转换成时间，并将这时间与原有的时间相加。此时，时间相加器8在加得的时间超过某预定值时就摆动一次。
例如，时间相加器8随着连续输入时钟脉冲计数器7的读数按了99次后磁带2的伴奏结束，那么计算器9计算得的歌声成份为99。这样，歌声成份显示单元10所显示的歌声成份为99。
然而，计算器9在时间相加器8摆动100次的时刻复位到0。因此，如果时间相加器8随着连续输入时钟计数器7的读数摆了120次后磁带2的伴奏结束，那么计算器9所计算得的歌声成份将为20。结果，歌声成份显示单元10显示出歌声成份为20。
此外，在一般的高保真盒式录象机(VCR)中，可能装有一个开关，用来在放象时选择L/R/ST模式中的一个模式作为声输出模式。这种高保真VCR在加接了拾音器后可以用作卡拉OK系统。在这种情况下，在通常使用的卡拉OK带上，L磁道录有伴奏音乐，而R磁道录有歌手歌声和伴奏音乐。图2示出了常用的卡拉OK带的格式。
这样，在用L/R/ST声输出模式选择开关选择L模式时，输出伴奏音乐，而在选择R模式时输出歌手歌声和伴奏音乐。此外，如果选择ST模式，则输出歌手歌声和伴奏音乐(L+R)。
然而，上述传统的卡拉OK系统有一个缺点，如果一个歌的伴奏时间长(例如3分40秒)或短，那么这种系统就不能精确地计算出歌声成份，因为它是按与拾音器声频信号的输出时间成正大进行计算的。也就是说，对于带有短伴奏时间的歌的情况，由于拾音器声频信号的输入时间短，因此歌声成份低。而对于带有长伴奏时间的歌的情况，当时钟脉冲产生器甚至过了预定的这段时间还继续产生时钟脉冲时，歌声成份计算器复位到0，全部重新再算。
上述传统的卡拉OK系统的一个缺点是操作不方便，因为使用者必需操作安装在系统机壳上的各个按键来选择一个想唱的歌和其他一些功能，随后才用他手中的拾音器(有绳成无绳的)唱他想唱的歌。此外，在用带拾音器的家用设备(如音响系统)作为卡拉OK系统的情况下，使用者必需通个一个独立的遥控器来控制系统，很不方便。在这种情况下带来的另一个缺点是，由于拾音器和遥控器分别单独使用，因此或许会丢失。
上述传统的卡拉OK系统还有一个缺点，用户必需操作L/R/ST声输出模式选择开关来选择一个所需模式再唱他想唱的歌，这也很不方便。在这种情况下出现的另一个缺点是，当使用者在歌唱的中途记不起一些要唱的歌词时只有伴奏声音，从而不能得到充分的乐趣。
考虑到所存在的以上问题，提出了本发明的。本发明的一个目的是提供一种通过拾音器和磁带输出的声频信号分别进行采样得到相应的采样时钟脉冲的个数再以百分数形式计算所得到的采样时钟脉冲数之比来精确计算歌声成份(而不是根据拾音器声信号的输入时间)的卡拉OK系统。
本发明的另一个目的是提供一种在具有一个拾音器的家用设备的遥控器上配有拾音功能的卡拉OK系统，从而这个遥控器就能用作这个卡拉OK系统的有绳或无绳的拾音器。
本发明的第三个目的是提供一种控制卡拉OK系统的方法，当使用选择了自动声音模式时可以自动地选择L/R/ST模式中的一个模式作为声输出模式。
按照本发明所提供的卡拉OK系统包括放大装置，用来对磁带输出的声频信号和带拾音器的遥控器上的拾音器输出的声频信号分别进行放大;
积分装置，用来对所述放大装置输出的两个经放大的声频信号分别进行积分，输出因此得到的第一和第二积分信号;
比较装置，用来将所述积分装置输出的第一和第二积分信号分别与一个基准电压进行比较，输出因此得到的第一和第二比较信号;
控制装置，用来响应所述积分装置输出的第一积分信号将所述比较装置输出的第一和第二比较信号相互进行比较，根据比较结果计算歌声成份，所述控制装置在使用者演唱时一旦收到自动演唱键信号就根据是否有拾音器输出的声频信号自动选择左/右/立体模式中的一个模式作为声输出模式;以及歌声成份显示装置，用来显示所述控制装置所计算出的歌声成份(得分)。
因此，在这种系统中，即使歌具有短或长的伴奏时间也能精确计算出歌声成份，而且还能自动地选择输出模式。
按照本发明所提供的控制具有选择自动演唱模式功能的卡拉OK系统的方法包括以下各步检验是否拾音器接通和选择的是自动演唱模式;
如果拾音器没有接通或没有选择自动演唱模式，则执行现存的声输出模式(左/右/立体声模式中的一个模式);
检验是否使用者不在演唱，如果拾音器接通或选择了自动演唱模式，则在使用者正在歌唱时输出在声模式的伴奏音乐，而在使用者停唱了一段预定时间时输出立体声模式的歌手演唱和伴奏音乐。
通过以下结合附图的详细说明将对本发明的以上或其他一些目的、特征和优点有更清楚的理解。在这些附图中图1为传统的卡拉OK系统的歌声成份计算电路的方框图;
图2示出了常用卡拉OK磁带的格式;
图3为本发明的卡拉OK系统的歌声成份计算电路的方框图;
图4为本发明的带拾音器的摇控器的详细方框图;
图5为本发明的卡拉OK系统的自动演唱控制电路的方框图;
图6为说明本发明的键服务工作过程的流程图;以及图7A和7B为说明本发明的自动演唱控制工作过程的流程图。
参见图3，图中示出了本发明的卡拉OK系统的歌声成份计算电路的方框图。由图可见，这个歌声成份计算电路包括一个放大来自磁带11的声频信号的放大器13，一个放大来自带拾音器的遥控器上的拾音器12的声频信号的放大器14，一个将放大器13的输出信号积分的积分器15，一个将放大器14的输出信号积分的积分器16，一个将积分器15的输出信号与基准电压Vref比较的比较器17，以及一个将积分器16的信号与基准电压Vref比较的比较器18。
如果积分器15的输出信号低于基准电压Vref，比较器17输出一个低电平信号，否则，则输出一个高电平信号。同样，如果积分器16的输出信号低于基准电压Vref，比较器18输出一个低电平信号，否则，则输出一个高电平信号。
在歌声成份计算电路中配置了一个微处理器19，这个微处理器19对分别从比较器17和18输出的信号进行采样，得到采样时钟脉冲的个数，将所得到的采样时钟脉冲数分别存储到它的相应存储器(未示出)中，响应积分器15的输出信号将所存储的采样时钟脉冲数相互比较，从而根据比较结果计算出歌声成份。
在歌声成份计算电路中还配置了一个歌声成份显示单元20，用来显示微处理器19所计算出的歌声成份。
图4示出了本发明的带拾音器的遥控器的详细方框图。由图可见，这种带拾音器的遥控器包括一个将来自拾音器12的声频信号放大预定倍数的拾音器信号放大器12a，一个将拾音器信号放大器12a的输出延迟一定时间的延迟器12b，一个产生该系统必需的基准频率的振荡器12c，一个将振荡器12c的基准频率以一定的分频比分频的分频器12d，以及一个根据分频器12d的输出信号产生定时信号的定时信号产生器12e。
带拾音器的遥控器还包括一个具有一组由使用者选择以执行一个所需功能的按键的键盘12f，一个将键盘12f上用户所选择的一个键的输出信号解码后输出因此得到的信号的键解码器12g，一个进行控制操作以执行与键盘12f上被选择的键相应的所需功能的控制器12h，以及一个在控制器12h的控制下对延迟器12b和键解码器12g的两个输出信号进行处理后向微处理器19输出两个经处理信号的乘法器12i。
图5示出了本发明的卡拉OK系统的自动演唱控制电路的方框图。微处理器19能根据使用者唱歌时是否存在拾音器输出的声频信号输出一个控制信号，自动地选择L/R/ST模式中的一个模式作为声输出模式。
这种自动演唱控制电路包括一个根据微处理器19输出的控制信号选择L/R/ST模式中的一个模式的模式选择开关21，一个在微处理器19的控制下输出与由模式选择开关21选定的模式相应的声音的高保真集成电路22，以及一个使用者用来选择自动演唱模式的自动演唱键23。
自动演唱键可以是一个可逆式推动开关。此外，自动演唱键可以接到微处理器19上或安装在键盘12f上。
具有上述结构的本发明的卡拉OK系统的工作情况将在下面加以详细说明。
首先，在歌声成份计算电路中，来自磁带11的声频信号(伴奏音)由放大器13放大后由积分器15积分。同样，来自带拾音器的遥控器上的拾音器12的声频信号由放大器14放大后由积分器16积分。
积分器15和16的输出信号分别加到比较器17和18上。比较器17和18将积分器15和16的输出信号分别与基准电压Vref进行比较，如果积分器15的输出信号低于基准电压Vref，比较器17输出低电平信号，否则，输出高电平信号。类似，如果积分器16的输出信号低于基准电压Vref，比较器18输出低电平信号，否则，输出高电平信号。
在微处理器19中，两个采样单元(未示出)分别对比较器17和18的输出信号进行采样，得到采样时钟脉冲的个数。所得到的采样时钟脉冲数分别存储在存储器中。然后，一旦有一段预定时间(时间3秒钟)没有积分器15的输出信号加到微处理器19上，则采样时钟脉冲数就分别从相应的存储器传送给一个计算器(未示出)。这个计算器通过用百分数形式对采样时钟脉冲数进行运算，计算出歌声成份。也就是说，计算器将100除以与磁带伴奏音乐相应的采样时钟脉冲数，再将得到的值乘以与拾音器声频信号相应的采样时钟脉冲数，从而得到歌声成份。
微处理器19内的计算器所算出的歌声成份由歌声成份显示单元20显示。
因此，通过对拾音器声频信号和磁带伴奏声频信号采样得到采样时钟脉冲数，再以百分数形式计算所得到的采样时钟脉冲数之比，从而精确地计算出歌声成份。
另一方面，在带拾音器的摇控器的声频信号处理过程中，来自拾音器12的声频信号被拾音器信号放大器12a放大到适合系统处理的电平后，由延迟器12b根据振荡器12c输出的基准频率加以延迟。乘法器12i在控制器12b的控制下对延迟器12b的输出信号进行处理，使之适宜有绳或无绳传输，然后将经处理的信号输给微处理器19。乘法器12i的输出信号通过歌声成份计算电路中的放大器14、积分器16和比较器18传送到微处理器19。
此外，在键信号处理过程中，即在带拾音器的遥控器的遥控操作中，分频器12d以所需分频比对振荡器12c输出的基准频率进行分频，将经分频的频率加到产生定时信号的定时信号产生器12e。
当使用者为了选择所需功能按压了键盘12f上的一个相应的键，相应产生的键信号经键解码器12g解码后加到乘法器12i上。乘法器12i在控制器12h的控制下的对键解码器12g的输出信号进行处理，使之适宜遥传，而后将经处理的信号输给微处理器19。
因此，在带拾音器的遥控器中，拾音器12、键盘12f以及其他一些器件集成连接，从这些器件输出的各输出信号通过乘法器12i沿有绳或无绳通道发送给微处理器19(即发送给系统机体)。
图6示出了说明本发明的键服务操作的流程图。如图所示，只有不使用的是如图2所示高保真磁带和拾音器接通的情况下才可执行自动演唱键服务操作。此外，自动演唱键服务操作是可逆式的。也就是说，当使用者在现时模式不是自动演唱模式的情况下按压自动演唱键23时，选择自动演唱模式。而当使用者在现时模式是自动演唱模式的情况下按压自动演唱键23时，则放弃自动演唱模式。结果，每当使用者按压自动演唱键时就反复选择和放弃自动演唱模式。
图7A和7B示出了说明本发明的自动演唱控制操作的流程图。如图所示，在自动演唱控制操作中，首先在步1S检验是否模式选择开关21选择了L模式，则检验是否现时模式是自动演唱模式。如果确定现时模式不是自动演唱模式，则在步2S在L模式输出伴奏声音。相反，如果确定现时模式是自动演唱模式，则在步3S检验是否拾音器已接通和使用者在唱歌。如果在步3S确定拾音器12已接通和使用者在歌唱，则流程进至步2S，在L模式输出伴奏声音。在这个条件下，当使用者停唱了一段预定的时间(时间，1秒钟)时，则在步4S确定使用者忘了歌词。结果，在这种情况下进至步5S，在ST模式输出歌手演唱和伴奏音乐。
同样，在步6S检验是否模式选择开关21选择了R模式。如果在步6S确定模式选择开关21选择了R模式，则在步7S检验是否拾音器12已接通。如果在步7S确定拾音器12已接通，则检验是否现时模式是自动演唱模式。如果确定现时模式不是自动演唱模式，则在步8S在R模式输出歌手演唱和伴奏音乐。相反，如果确定现时模式是自动演唱模式，同在步9S检验是否使用者在歌唱。如果在步9S确定使用者在歌唱，则进至步10S，在L模式输出伴奏音乐。在这个条件下，当使用者停唱了一段预定时间(例如，1秒钟)时，就确定使用者忘了歌词。结果，在这种情况下进至步11S，在ST模式输出歌手演唱和伴奏音乐。
另一方面，在步12S检验是否模式选择开关21选择了ST模式。如果在步12S确定模式选择开关21选择了ST模式，则检验是否拾音器12已接通。如果确定拾音器12已接通，则检验是否现时模式是自动演唱模式。如果确定现时模式是自动演唱模式，则在步13s检验是否使用者在歌唱。如果在步13S确定使用者在歌唱，则进至步14S，在L模式输出伴奏音乐。在这个条件下，当使用者停唱了一段预定时间(例如，1秒钟)时，就确定使用者忘了歌词。结果，在这种情况流程进至步15S在ST模式输出歌手演唱和伴奏音乐。另一方面，当拾音器12没有接通或现有时模式不是自动演唱模式，则进至15S，在ST模式输出歌手演唱和伴奏音乐。
还有，在模式选择开关21没有选择任何一个L/R/ST的情况下，也就是说，在选择了一个正常模式的情况下，则当使用者在自动演唱模式歌唱时，无论模式选择开关21情况如何都在L模式输出伴奏音乐。在这个条件下，当使用者停唱了一段预定时间(例如，1秒钟)时，就在ST模式输出歌手演唱和伴奏音乐。
由以上说明可见，按照本发明，通过对拾音器的声频信号和磁带伴奏声频信号采样得到采样时脉冲数再以百分数形式计算所得到的采样时钟脉冲数之比的方法即使在一首歌具有短或长的伴奏时间也能精确地计算出歌声成份。此外，由于遥控与拾音器安装在一块独立的底盘上构成一个整体，因此使用者只需用这个带拾音器的遥控器来选择所需功能和进行演唱，为使用者提供了方便，也减少了丢失的可能性。此外，使用者能在自动演唱模式下随着伴奏唱歌而无需顾及声输出模式选择开关。在这种情况下，当使用者忘了歌词时，歌手演唱和伴奏音乐将会一起输出。因此，不必时常操作声输出模式选择开关，十分方便。并且，通过在高保真盒式录象机上安装一个拾音器就可在这种录象机上采用本发明。因此，使用者能在家里享受唱歌的乐趣。
虽然以上已对本发明的一些优选实施例作了说明，但这只有示例性的。熟悉该技术的人当然理解可以对此作出种种修改、增补和替代，然而并不偏离所附权利要求所规定的本发明保护范围和精神实质。
权利要求
1.一种卡拉OK系统，其特征是所述卡拉OK系统包括″放大装置，用来分别放大来自磁带的声频信号和来自带拾音器的遥控器上的拾音器的声频信号；积分装置，用来将从所述放大装置输出的相应经放大的声频信号分别积分，输出因此得到的第一和第二积分信号；比较装置，用来将从所述积分装置输出的第一和第二积分信号分别与一个基准电压进行比较，输出因此得到的第一和第二比较信号；控制装置，用来对所述积分装置输出的第一积分信号作出响应相互比较从所述比较装置输出的第一和第二比较信号，从而根据比较结果计算出歌声成份，所述控制装置一旦在使用者演唱一首歌时接收到自动演唱键信号便根据有无拾音器声频信号自动地选择左/或/立体声模式中的一个模式作为声输出模式；以及歌声成份显示装置，用来显示所述控制装置计算得的歌声成份；采用以上所述装置，即使在歌具有短或长的伴奏时间情况下也能精确地计算出歌声成份，而且能自动选择声输出模式。
2.一种如在权利要求1中所提出的卡拉OK系统，其特征是其中所述拾音器的摇控器包括;一个拾音器信号放大器，用来以一定的放大量放大所述拾音器输出的声频信号;一个延迟器，用来将所述拾音器信号放大器的输出信号延迟一定时间;一个振荡器，用来产生系统所需的基准频率;一个分频器，用来以所需的分频比对所述振荡器提供的基准频率进行分频;一个定时信号产生器，用来根据所述分频器的输出信号产生定时信号;一个具有一组按键的键盘，其中每个按键均可由使用者选择按压，以执行相应一个所希望的功能;一个键解码器，用来对在所述键盘上的用户选择按压的键的输出信号进行解码，输出经解码的信号;以及一个乘法器，用来在所述控制器的控制下处理所述延迟器和所述键解码器的输出信号，将经处理的信号输给所述控制装置。
3.一种如在权利要求1中所提出的卡拉OK系统，其特征是其中所述控制装置对所述比较装置输出的第一和第二比较信号分别采样，以得到采样时钟脉冲数，将所得到的采样时钟脉冲数分别存储在其存储器中，一旦有一段预定时间没有所述积分装置输出的第一积分信号加在它的输出端就将所存储的采样时钟脉冲数相互比较，按照比较结果计算出歌声成份。
4.一种如在权利要求3中所提出的卡拉OK系统，其特征是其中所述控制装置通过将100除以与磁带声频信号相应的采样时钟脉冲数，再将所得的值乘以与拾音器声频信号相应的采样时钟脉冲数来计算歌声成份。
5.一种如在权利要求3中所提出的卡拉OK系统，其特征是其中所述那段预定时间为3秒钟。
6.一种如在权利要求1中所提出的卡拉OK系统，其特征是其中所述自动演唱键信号是从一个自动演唱键发出的，这个键或者接到所述控制上，或者配置在一个键盘上。
7.一种控制一个具有选择自动演唱模式功能的卡拉OK系统的方法，其特征是所述方法包括以下各步检验是否拾音器已接通和选择了自动演唱模式;如果拾音器没有接通或没有选择自动演唱模式，则执行原来的声输出模式，亦即左/右/立体声模式中的一种模式;检验是否使用者正在唱歌，如果拾音器已接通或选择了自动演唱模式，则在使用者正在唱歌时在左声模式输出伴奏音乐;以及如果在拾音器已接通或选择了自动演唱模式的条件下使用者停唱了一段预定时间，则在立体声模式输出歌手演唱和伴奏音乐。
8.一种如在权利要求7中所提出的方法，其特征是其中所述那段预定时间为1秒钟。
全文摘要
本发明所提供的卡拉OK系统及其控制方法能精确计算歌声成分和自动选择声输出模式。来自磁带和与遥控器形成一个整体的拾音器的声频信号经放大、积分后分别与基准电压进行比较，相应所得的第一和第二比较信号在微处理器内相互比较。微处理器根据比较结果计算出歌声成分，在显示单元上加以显示。微处理器一旦在使用者唱歌时接收到自动演唱键的信号就根据是否有拾音器声频信号自动选择左/右/立体声模式中的一个模式作为声输出模式。
文档编号H04Q9/00GK1091579SQ9311497
公开日1994年8月31日 申请日期1993年11月23日 优先权日1992年12月2日
发明者李洪南, 车永文, 梁元摸 申请人:株式会社金星社