用於歌廳機器和mp3的中央處理單元的製作方法
2023-09-22 19:37:15 2
專利名稱：用於歌廳機器和mp3的中央處理單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於歌廳機器(即，卡拉OK系統)和MP3的中央處理單元(CPU)，更具體地涉及這樣一種用於卡拉OK系統和MP3播放器的CPU，其通過將各種存儲單元集成地構建在用於執行控制命令和產生控制信號的DSP和RISC處理器中而使得可以減小MP3和卡拉OK系統的尺寸、並使得MP3播放器和卡拉OK系統緊湊和便於攜帶。
背景技術：
MP3播放器和歌廳機器(即，卡拉OK系統)作為各種娛樂設備可以不受時間和空間限制地提供用戶所請求的伴奏和歌詞。這些MP3播放器和卡拉OK系統的應用已經急劇地增加。
在用於常規MP3播放器或卡拉OK系統的聲音模塊5中，串行MIDI數據6從主系統的控制單元11輸出，然後被提供到專用聲音ASIC 17的內部串行輸入端子7。但是，為了對專用聲音ASIC 17和樂器數據ROM 16中的數據進行解壓縮，應該使用單獨的SDRAM 18，從而增加了MP 3播放器和卡拉OK系統的成本，並且不能對存儲在ROM 16中的樂器數據進行升級。
如圖1所示的卡拉OK系統簡要地包括用於輸入/輸出控制命令和數據的主設備10；電連接到主設備10上用於顯示圖像信息和文字(word)信息的顯示設備20；用於接收用戶的聲音的麥克風30；和用於輸出通過麥克風30輸入的聲音和從主設備10提供的音樂的揚聲器40。
如圖2所示，主設備10具有用於處理各種控制命令的控制器11。控制器11設置有用於電連接到外部設備(如麥克風、揚聲器、顯示設備及其他設備)的輸入/輸出端子單元。另外，控制器11還連接到用於向控制器11輸入各種控制命令的操作(manipulation)單元12。
控制器11連接到用於存儲待輸出到顯示設備20的圖像的圖像存儲單元13；和用於存儲待輸出到顯示設備20的文字的文字存儲單元14。存儲有待通過揚聲器40輸出的音樂的專用聲音ASIC 17連接到SDRAM18和編解碼器19，以對存儲在ROM 16中的樂器數據進行解壓縮。
如果在主設備10通過設置在其中的輸入/輸出端子單元而連接到麥克風30、顯示設備20和揚聲器40的狀態下，用戶通過操作單元12選擇了他/她希望的歌曲的編號，則通過顯示設備20和揚聲器40來輸出圖像存儲單元13、文字存儲單元14和音樂存儲單元15中存儲的信息。
在該情況下，用戶的聲音被輸入麥克風30，然後通過揚聲器40輸出，從而該用戶可以聽到通過麥克風40輸出的音樂和聲音。
但是，如上所述的用於卡拉OK系統的主設備10應該另外設置圖像存儲單元13、文字存儲單元14和音樂存儲單元15，且控制器11應該包括用於系統OS的ROM 9和用於系統的SDRAM 8。另外，不能升級圖像存儲單元13和音樂存儲單元15，並且由於圖像存儲單元13和音樂存儲單元15電連接到控制器11因而增大了主設備10的尺寸。
由於主設備10的尺寸增大，所以對於用戶來說，搬運、攜帶和安裝卡拉OK系統是不方便的。
具體來說，由於與各歌曲相對應的音樂(即，由各種樂器產生的音樂)通常存儲在音樂存儲單元15中，增大了音樂存儲單元15的尺寸，所以為了存儲大量的曲調，就需要大容量的音樂存儲單元15。
發明內容
因此，提出本發明來解決現有技術中出現的上述問題，因此本發明的目的是提供一種用於MP3播放器和卡拉OK系統的中央處理單元(CPU)，該CPU可以通過利用內置在該CPU中的DSP和RISC處理器實時地對存儲在輔助存儲設備中的MIDI文件、背景圖像、字幕和字體數據進行合成而輸出用戶所希望的歌曲的伴奏、背景圖像、字幕和MP3音樂。
本發明的另一目的是提供一種用於MP3播放器和卡拉OK系統的CPU，該CPU可以減小MP3和卡拉OK系統的尺寸，並使得MP3播放器和卡拉OK系統緊湊和便於攜帶。
本發明的其他優點、目的以及特徵將部分地在隨後的說明中進行闡述，而部分地在本領域普通技術人員研究以下內容後會變得清楚，或者可以通過實踐本發明而獲知。
為了實現上述目的，本發明提供了一種用於MP3播放器或卡拉OK系統的中央處理單元(CPU)，該MP3播放器或卡拉OK系統包括用於輸入和輸出控制命令及數據的該CPU；電連接到該CPU、用於顯示圖像信息和文字信息的顯示設備；用於接收用戶的聲音的麥克風；和用於輸出通過麥克風輸入的聲音和從CPU提供的音樂的揚聲器，根據本發明，該CPU包括數據存儲單元，其用於存儲經由麥克風輸入的實時記錄數據和用於合成樂器聲音的聲波採樣數據，還用於存儲視覺地和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數據；主存儲單元，其用於共享所述數據存儲單元的採樣數據；RISC處理器，其用於存儲聲音源，所述聲音源以MIDI文件的形式輸出與樂器的音調和音量相對應的信息，從而輸出與從所述主存儲單元傳輸來的數據相對應的音樂；DSP，其用於對從所述主存儲單元和RISC處理器輸出的數據進行合成，以提供用戶所希望的音樂；編解碼器，其用於對DSP的輸出進行轉換；和USB輸入/輸出端子，其用於將所述CPU連接到外部設備。
根據本發明如上構建的用於MP3播放器和卡拉OK系統的CPU可以通過利用DSP和RISC處理器對按照MIDI文件形式存儲的採樣數據進行操作而輸出用戶所希望的音樂，因此可以使CPU的存儲空間最小化。
此外，由於該CPU一體地(in a body)設置有用於輸入用戶的聲音的麥克風，並且該CPU存儲和處理各種數據，因此，能以緊湊的尺寸來製造MP3播放器或卡拉OK系統，從而方便了用戶搬運和攜帶該卡拉OK系統。
通過參照附圖來詳細說明本發明的優選實施方式，本發明的上述目的、其他特徵和優點將變得明了，附圖中圖1是例示常規卡拉OK系統的示意圖；圖2是例示用於常規卡拉OK系統的CPU的結構的框圖；而圖3是例示根據本發明的用於MP3播放器和卡拉OK系統的CPU的結構的框圖。
附圖中主要部件的說明
100中央處理單元， 101DSP102RISC處理器， 103USB輸入/輸出端子110編解碼器(ADC/DAC)，120主存儲單元(SDRAM)130數據存儲單元(閃速ROM)，140麥克風150鍵輸入單元， 160顯示設備(TV監視器)170揚聲器， 180IR遠程控制接收器具體實施方式
下面將參照附圖來詳細描述根據本發明優選實施方式的用於MP3播放器和卡拉OK系統的CPU。在本發明的以下描述中，即使在不同的附圖中也為相同的元件使用相同的附圖標記，並將省略其重複說明。
圖3是例示根據本發明的用於MP3播放器和卡拉OK系統的CPU的結構的框圖。
參照圖3，本發明提供了能夠同時輸出用戶所希望的音樂和用戶的聲音的用於卡拉OK系統的CPU 100。該CPU包括數據存儲單元130，該數據存儲單元用於存儲大量數據，例如從麥克風140輸入的實時記錄數據、用於合成樂器聲音的聲波採樣數據，以及視覺地和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數據。
CPU 100設置有RISC處理器102，其用於存儲聲音源，所述聲音源以MIDI文件的形式輸出與樂器的音調和音量相對應的信息，從而輸出與從主存儲單元120傳送來的數據相對應的音樂，所述主存儲單元120共享數據存儲單元130的採樣數據；以及DSP 101，其用於對從主存儲單元120和RISC處理器102輸出的數據進行合成，並處理得到用戶所希望的音樂。
DSP 101連接到用於對輸出數據進行轉換的編解碼器110，並具有用於向/從個人計算機發送/接收數據的USB埠，該個人計算機連接到用於將DSP連接到外部設備的USB輸入/輸出端子103。
優選的是，CPU 100一體地設置有用於輸入用戶的聲音的麥克風140、用於輸入各種控制命令的鍵輸入單元150和IR遠程控制接收器180，以便易於搬運和保存。
下面將詳細描述如上所述構成的本發明的操作。
RISC處理器102存儲和校正各種數據，並且它啟動並管理系統。此外，RISC處理器102執行多個操作，如鍵輸入處理、圖像設置處理和主要事件處理(包括對報告設備的管理)。
DSP 101執行高速操作，如樂器的音色的再現與合成、背景圖像的效果處理和大量數據的解壓縮。
數據存儲單元130存儲有字體數據、背景圖像、用於合成樂器的音色的數據、MP3數據、記錄數據及其他數據。RISC處理器102和DSP 101共享存儲在主存儲單元120中的各種數據。
此外，數據存儲單元130按照基於實際樂器的音色而創建的聲波的形式來存儲採樣數據，以便再現併合成該樂器的音色。
在啟動和初始化系統之後，將存儲在數據存儲單元130中的採樣數據傳送到主存儲單元120，從而RISC處理器120和DSP 101可以共享採樣數據。當開始播放音樂時，DSP 101基於從RISC處理器102實時接收的音調(即，聲音的調)信息和音量(即，聲音的重音)信息對存儲在主存儲單元120中的必要的採樣數據進行採樣率轉換和幅值轉換。
為了使用相應樂器的較少採樣數據來表達聲音的全部音階和不同重音，必須對採樣數據進行頻率調製和採樣率轉換。另外，為了降低由於轉換所需的數學運算而發生的開銷，利用查找表來計算三角函數和指數運算。
由於背景圖像的效果處理和大量數據的解壓縮是實時進行的，同時在DSP 101中合成樂器的音色，所以要考慮RISC處理器102的負荷來確定和管理各個處理和運算的優先級別。
同時，通過麥克風140輸入的聲音由編解碼器110的模擬-數字轉換器(ADC)轉換為量化數據，然後被輸入DSP 101的串行埠。使用DSP101的內部存儲器的緩衝器來對量化數據形成回波。
將樂器的合成數據和回波數據相加在一起，然後以數字音頻信號的形式通過DSP 101的串行埠輸出。
輸出的數字音頻信號由編解碼器110的DAC轉換為模擬信號，待傳輸到最終的輸出端子。
與樂器音色的合成和再現有關的操作是由DSP 101執行的。另外，與從麥克風140輸入的聲音信號的回波處理和MP3數據的再現有關的操作也是由DSP 101執行的。
就是說，由於系統所再現的所有聲音信號都是由DSP 101來處理(如合成)的，所以最終輸出的再現音頻信號可以由DSP 101記錄，而不需要單獨的記錄設備。在經DSP 101壓縮後，將該記錄數據存儲在數據存儲單元130中。
可以通過輸入/輸出端子103的USB埠來對用於驅動系統的作業系統(OS)(即，固件)進行升級，並且可以向或從個人計算機輸入或輸出數據。
在升級OS、MP3文件、MIDI文件、背景圖像文件、字幕文件和字體文件的情況下，向數據存儲單元130傳輸新OS文件，使系統與個人計算機斷開，然後對系統供電。因此，系統在啟動之後被初始化，並將存儲在數據存儲單元130中的新OS文件傳輸到主存儲單元120，從而系統以新OS文件運行。
通過以上描述顯見，根據本發明的用於MP3播放器或卡拉OK系統的CPU可以通過利用DSP和RISC處理器對以MIDI文件形式存儲的採樣數據進行操作而輸出用戶希望的音樂，因此可以使CPU的存儲空間最小化。
此外，由於該CPU一體地設置有用於輸入用戶的聲音的麥克風，並且該CPU存儲和處理各種數據，因此，能以緊湊的尺寸來製造MP3播放器或卡拉OK系統，從而方便了用戶搬運和攜帶該卡拉OK系統。
上述實施方式僅僅是示例性的而不應認為是對本發明的限制。可以很容易地將本教示應用於其他類型的設備。對本發明的描述旨在進行例示，而不是要限制權利要求的範圍。本領域技術人員可以想到許多替代、修改和變型。
權利要求
1.一種用於MP3播放器或卡拉OK系統的中央處理單元(CPU)，該MP3播放器或卡拉OK系統包括用於輸入和輸出控制命令及數據的該CPU 100；電連接到該CPU、用於顯示圖像信息和文字信息的顯示設備160；用於接收用戶的聲音的麥克風140；和用於輸出通過該麥克風輸入的聲音和從該CPU提供的音樂的揚聲器170，該CPU 100包括數據存儲單元130，其用於存儲經由所述麥克風140輸入的實時記錄數據和用於合成樂器聲音的聲波採樣數據，還用於存儲視覺地和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數據；主存儲單元120，其用於共享所述數據存儲單元130的採樣數據；RISC處理器102，其用於存儲聲音源，所述聲音源以MIDI文件的形式輸出與樂器的音調和音量相對應的信息，從而輸出與從所述主存儲單元120傳輸來的數據相對應的音樂；DSP 101，其用於對從所述主存儲單元120和RISC處理器102輸出的數據進行合成，以提供用戶所希望的音樂；編解碼器110，其用於對所述DSP 101的輸出進行轉換；以及USB輸入/輸出端子103，其用於將所述CPU連接到外部設備。
2.根據權利要求1所述的CPU，其中，所述USB輸入/輸出端子103包括用於將所述DSP連接到個人計算機，以對用於驅動所述系統的作業系統進行升級的USB埠。
3.根據權利要求1所述的CPU，其中，所述CPU 100一體地連接到用於輸入用戶的聲音的所述麥克風140。
4.根據權利要求1所述的CPU，其中，所述CPU 100一體地設置有用於輸入各種控制命令的鍵輸入單元150以及IR遠程控制接收器180。
全文摘要
本發明涉及一種用於MP3播放器和卡拉OK系統的中央處理單元，其可以通過將各種存儲單元一體地構建在用於執行控制命令和產生控制信號的DSP和RISC處理器中而減小MP3和卡拉OK系統的尺寸。所述CPU 100包括顯示設備160；麥克風140；揚聲器170；數據存儲單元130，其用於存儲經由麥克風輸入的實時記錄數據和用於合成樂器聲音的聲波採樣數據，還用於存儲視覺和聽覺地提供給用戶的背景圖像、字幕和字體數據；主存儲單元120，其用於共享數據存儲單元130的採樣數據；RISC處理器102，其用於存儲聲音源，該聲音源以MIDI文件的形式來輸出與樂器的音調和音量相對應的信息；DSP 101，其用於對從主存儲單元和RISC處理器輸出的數據進行合成，以提供用戶所希望的音樂；編解碼器110，用於對DSP的輸出進行轉換；以及USB輸入/輸出端子103，用於將該CPU連接到外部設備。
文檔編號G11B31/02GK101023489SQ200580031080
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月13日 優先權日2004年9月16日
發明者朱參永 申請人:朱參永