交互式發聲玩具的製作方法

2023-06-05 03:02:16

專利名稱：交互式發聲玩具的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及響應於激勵而產生音頻，更具體涉及與例如手動控制 的木偶人的動作完全同步地產生可識別的語音或系列語音。
背景技術：
具有嘴部或相對運動構件並且還能夠發出人聲的新奇產品，例如賀卡、 玩具和木偶等在本領域中是眾所周知的。這些產品的主要目的之一是給使用
者這樣的印象即當嘴部或顎部通過使用者運動時，該產品就會隨著嘴部或 者顎部的運動實際"說話"或者"唱歌"，於是給使用者提供對玩具或者木 偶產生的語音事件的更加精確的控制。 例如，授權給Milner的美國專利No. 4, 768, 232公開了-一種手持木偶 人，所述木偶人被構成為扮演一種具有可以手動控制的運動部件的活物，從 而模仿木偶人嘴部的一些形式的動作。所述木偶人設置有發聲裝置。在木偶 人的嘴部中安裝有光敏電池形式的傳感器，由於手動控制的木偶人的動作使 光電池接收到的光線發生變化，從而通過檢測光線的變化產生表示嘴部運動 的信號。頻率發生器產生在音頻範圍內具有偽隨機變化頻率的語音信號，所 述頻率發生器包括響應於來自輸出計數器的電壓的壓控振蕩器。將語音信號 施加於調製器並用於調製由光電池產生的信號，從而產生具有不受手的運動 控制的偽隨機變化音高分量以及可隨手的運動變化的振幅(音量)的音頻信 號。當施加於揚聲器時，就會產生諸如呷呷聲或吠聲等偽清晰模仿聲。木偶 的使用者可以發出聲音，該聲音的音量與手動控制部件相配合。發出的聲音 不是模仿任何形式的能聽懂的語言的說話聲或唱歌聲。 授權給Liao的美國專利No.5,447,461公開了一種發聲布袋木偶，其 包括由表演者戴著的手套和固定在木偶手套的頭部中的嘴部操縱裝置。安裝 在木偶中的聲音發生器由模仿木偶嘴部張開的嘴部操縱裝置的操作啟動。這 個操作產生模仿動物或人的叫聲的聲音。[6] 授權給Kubo等人的美國專利No. 6, 394, 874公開了一種可以單手操作 的發聲手指木偶。所述木偶包括在木偶內部的通過推動按鈕啟動的發聲單 元。所述木偶不包括運動的顎部構件。[7]授權給Dash的美國專利No. 5,471, 192公開了一種包括傳感器和發聲 電路的動物玩偶，例如貓。當使用者通過"愛撫"玩偶激勵傳感器時，可以 由使用者控制振蕩波形的輸出波。得到的聲音是可以聽見的振蕩的"嚕嚕" 聲或咕嚕聲。連續振蕩波形的特徵沒有改變；只有聲音的振幅發生改變。 Dash沒有公開或提出隨玩偶的活動部件一起發出能聽懂的語言。[8] 上述所有的裝置通過將玩偶的動作形式與聲音結合，再把一些現實場 景加入與玩偶所作的遊戲中，就為使用者提供了令人愉悅的體驗。[9] 然而，這些現有技術的裝置沒有為玩具或其它新奇物品的動作提供任 何形式的同步語音序列內容。在真實世界中，當使用者操縱產品的嘴部或顎 部構件時，嘴部可以張開很短的時間或較長時間，或者介於二者之間，這取 決於使用者的興致或者所玩的遊戲的類型。因此，為了真實模擬物理動作和 言語聲音的同步，產品的發聲單元應當能夠響應不同長度的動作事件，從而 當玩偶的嘴部或顎部元件的開啟時聲音開始發出，並在嘴部或顎部元件的張 開期間持續，然後在嘴部或顎部元件閉合時自然結束，並且自然音節的結尾 和聲音如同說話者或歌唱者的嘴閉上時的自然說話聲或歌唱聲那樣衰減。[10]因而，長期以來需要一種發聲的新奇產品，其能將同步的語音和動作 真正結合起來，所述新奇產品能夠提供一種產品實際上在"說話"或"唱歌" 的印象，這是因為語音的每個音節在產品一旦動作時就開始發出，並且只要 動作連續就一直持續，而且最重要的是能夠自然地結束。[11]沒有一個上述專利，無論是單獨或者是將它們結合可以看出描述了本 發明公開和要求保護的內容。發明內容[12]因此，本發明的目的是提供一種具有可運動構件的新奇產品或玩偶， 當使所述可運動構件運動時，所述新奇產品或玩偶可以發出話語或歌聲，從 而模仿聲音是從產品的運動構件發出。[13]本發明的另一個目的是提供一種具有可運動構件的新奇產品或玩偶， 隨著產品的所述可運動構件被開啟、保持張開和閉合，所述新奇產品或玩偶 完全同步地發出話語或歌聲。[14]本發明的另一個目的是提供一種具有頭部的新奇產品或玩偶，所述頭 部具有可運動構件，從而通過使所述可運動構件活動，就可以啟動預錄的言語音節。[15]本發明的另一個目的是提供一種新奇產品或玩偶，當所述產品的嘴部開啟、保持張開和閉合時，所述新奇產品或玩偶具有在每個音節段與動作之 間的可控的有聲同步，從而通過完全控制每個音節段乃至於有聲表演的速 度，就可以啟動視覺上正確的有聲表演。[16]本發明的另 一個目的是提供一種具有嘴部和發聲單元的新奇產品或玩偶，所述發聲單元使用可持續的再合成循環元音，在所述元音中所有音節的 時長通過表演者手動控制。[17]本發明的另一個目的是提供一種具有嘴部和發聲單元的玩偶或新奇產 品，在所述發聲單元中，通過手動開啟和閉合產品的嘴部，可以啟動和控制 語音事件序列，因而為每個和每-一音節產生動作序列，所述音節由在預錄的 數字語音文件內的講話或歌曲中發出。[18]通過本發明可以實現這些以及其它目的，其中，寬泛地說，本發明為 用戶提供了一種和木偶形式的玩具一起使用的發聲裝置，所述木偶具有可以 模仿動作的手動部件，從而提供與木偶的手動控制的動作同步的可控有聲表 演。本發明包括開關，所述開關被構成為當特定手動部件運動時產生信號， 並啟動安裝在玩具中的發聲單元。發聲單元產生音頻事件，當應用於揚聲器 時，所述音頻事件發出可以通過手的運動控制並且與木偶的動作配合的聲曰o[19]在本發明的優選實施例中，在玩偶的嘴部中安裝有開關。所述開關啟 動語音晶片形式的發聲單元，在所述語音晶片上存儲有很多單詞形式的音頻 事件，所述單詞由音節構成。繼而，音節通常由稱為節首和韻體的亞音節單元構成。韻體還可以被進一步定義為具有稱為韻腹和韻尾的單個音素，它們 是聲音分析中的最小單元。當依次啟動這些音節段時，它們通過安裝在玩偶 中的揚聲器發出可識別的單詞、短語、詩歌或歌曲。因此，每個音節由三個 不同的音節段組成l)起始段稱為"節首"，當玩偶的嘴部開啟時啟動所述 "節首"；2)可持續的再合成循環韻腹，即音節的中心段，只要嘴部張開著 所述"韻腹"就持續；3)以及結束段，可以是韻尾，或者在很多情況下是 前面的韻腹的自然結束，所述結束段當嘴部閉合時啟動並且提供音節韻體的 自然結尾。[20]電源電壓控制電路產生用於實現本發明的電子電路的工作電壓。所述 控制電路被構造成響應於由開關產生的信號。[21]本發明的主要優點可以由具有模仿有聲動作的可動部件的兒童玩具或 其它娛樂裝置實現。通過本發明，表演者可以發出真正與玩具或裝置的運動 同步的可識別的語音事件。[22]本發明的另一個優點在於，不管嘴部部件的運動所花費的時間，可識別的語音事件與玩偶或裝置的嘴部運動部件的運動都同步，即，不管嘴部部 件的運動迅速或者緩慢地完成，無須調節玩具的任何部件，嘴部部件的運動 和從玩偶發出的有聲表演實現真正同步。[23]從結合附圖對從對優選實施例的以下說明中可以更加清楚地看到本發明的其它目的和優點，通過舉例說明的方式描述本發明的原理。[24]


[25]通過參照附圖對本發明的優選實施例進行下述更詳細的說明，將會更好地理解本發明的前述及其它目的、方面和優點。在附圖中 [26]圖1表示了本發明應用於木偶的示例性實施例的簡化圖；[27]圖2是本發明產生的形式為單詞"cat"的語音事件的原理圖；[28]圖3是本發明的發聲單元的框圖；[29]圖4是本發明產生語音事件序列的原理圖；以及[30]圖5是本發明產生的形式為單詞"book"的語音事件的原理圖。
具體實施方式
[31]在本發明的以下說明中，參照構成本發明的一部分的附圖，通過圖示， 其中表示了描述本發明原理以及如何去實現本發明的示例性實施例。應當理 解，本發明的其它實施例可以用於實現本發明，並且在不背離本發明的範圍 的情況下可以對其進行結構和功能的改變。[32]本發明的發聲裝置圖示為圖1中的玩偶，所述玩偶總體上表示為附圖 標記IO。玩具10包括頭部12，其可以採用活物的形式，例如是動物、假想 形象或人。在本發明可選擇的實施例中，頭部12可以嵌入手套(未示出) 中，所述手套可以戴在手上並與任何嘴部可控的布袋木偶一起使用。頭部 12包括具有對置的彈性顎部構件14和16的嘴部15，顎部構件14和16可 以由玩耍玩偶的人操作，或者通過將手插入頭部12內部，或者藉助於安裝 在頭部12內的手動致動器進行。顎部構件14和16被偏置(biased),從而 當它們不活動時通常保持彼此相鄰。[33]玩具10還包括如圖3所示的發聲單元20。發聲單元20包括語音晶片 22，在語音晶片22上安裝有存儲器24和處理單元26，存儲器24的形式例 如是存儲晶片、ROM盒(cartridge)或RAM快閃記憶體卡。存儲器24含有多個 已存儲的語音事件，在本發明的優選實施例中，所述語音事件由依次布置的 言語音節構成，以發出可識別的歌曲、詩歌或短語。[34]每個音頻事件的形式為具有一個或多個音節的單詞。音節被定義為聲 音單位，其由中央響音峰(通常為元音)和圍繞中央響音峰的輔音構成。[35]音節還可以進一步分為稱為節首和韻體的亞音節單元，節首是音節的 第一 (起始)段(通常為輔音)，韻體形成音節的核心。韻體還可以被定義 為由韻腹(音節的第二段，通常為元音)和韻尾(通常為輔音)構成，韻腹 是音節的中心段，韻尾是音節的第三及結束段。因而，大多數音節可以被定 義為具有三個音節段，即，起始段(節首)、中心段(韻腹)和結束段(韻 尾)。當音節以元音結尾時，第三段變成韻腹的自然結尾。[36]當依次啟動這三個音節段或多個音節段時，它們通過揚聲器28發出可 識別的單詞、短語、詩歌或歌曲。當表演者開始通過使嘴部15的顎部構件 14和16運動而手動地使玩具IO活動時，開關18向發聲單元20發送信號，從而啟動存儲在聲音晶片22中的語音事件。[37]在本發明的如圖5所示的一個實施例中，當顎部構件14和16彼此離 開運動模仿嘴部15的張開時，語音事件開始，在該例子中，語音事件是單 音節詞"book"。可以聽到音節"book"的節首52以及足夠長的預錄韻腹 54。當語音事件隨顎部構件14和16向著彼此的運動一起結束時，韻腹54 跳躍(變調)至位於韻尾56開頭的交叉衰減起始頭部60，並在韻腹54和 韻尾56之間進行平滑的音頻交叉衰減，這提供了音節聲音的自然聲音衰減， 其方式類似於人聲在相同環境下發出的聲音。交叉衰減循環58具有兩個限 定位置，即，起始頭部60和結束頭部62。[38]圖2圖示了本發明如何產生語音事件，在此例子中語音事件是單音節 詞"cat"。當顎部構件14和16由使用者啟動，並模仿嘴部15的張開彼此離 開運動時，開關18啟動第一音節段，即聲音為"caaa"的節首38。在嘴部 15保持張開的同時，第二音節段、即韻體40的韻腹42平滑地跟隨在節首 38之後，韻腹42在循環起始頭部46和循環結束頭部48之間循環並振蕩， 只要嘴部15保持張幵就使得元音發出聲音"…aa醒…"。當使用者使顎部 構件14和16模仿嘴部15的閉合向彼此靠近時，開關18停止韻腹42的循 環結束頭部48，使得第三音節段、即聲音為"t"的韻尾44平滑地跟隨並以 完整且自然的方式結束音節。[39]當使用者繼續開啟和閉合顎部構件14和16時，可以聽到音節序列， 並且由玩具10 "說出"歌曲、詩歌或短語形式的熟悉單詞。在下面的例子 及圖4中描述了用於短語"Mary had a little lamb"的語音事件序列。在此例 子中，音節段之間的變調用斜線'7"表示，因此音頻事件的完整序列的形 式為"xxx/yyyyyy/zzz"，艮P:[張嘴]Meh/eheheh/m[閉嘴]-[張嘴]Ree/eeeee/Eh[閉嘴]-[張 嘴]Ha/ahahah/D[閉嘴]-[張嘴]Ah/ahahah/H[閉嘴]-[張嘴]Le/eee/H[閉 嘴]-[張嘴]Tah/ahahah/L[閉嘴]-[張嘴]La/ahahah/M[閉嘴][40]通過在存儲器24中存儲很多不同的音頻事件序列，使用者可以通過使 玩具10活動而享受各種各樣的體驗。安裝在頭部12上的節目選擇開關32 能夠讓使用者選擇他或她想要聽的語音事件序列。在本發明的一個方面中， 可以以不同的聲調以及/或者第二或第三和聲部，存儲相同歌曲的幾種不同序列，從而使得使用者半音階地或和聲地改變每個單獨音節樣本的音高(樣 本回放率)，而不是在存儲器24中記錄相同歌曲的多個數字音頻版本。因而，使用者可以使用節目選擇開關32來選擇歌曲演唱的音調，並且還可以選擇 用於相同歌曲的第二或第三和聲部的可選序列。可選擇地，半音階音高轉換 開關50可以添加到發聲單元20中來選擇這些選項。[41]本發明的優點之一在於，玩具可以具有多種聲音。所述聲音可以是動 物、假想形象或人的聲音，女性或男性的聲音，以及年輕人或老年人的聲音，口 'T 二T" I 、 I .亡-|~1古.廿丄土 /,"T[42]玩具10還具有很好的通用性，即可以在存儲器24中存儲特定於某個 國家的語音事件，例如本發明在日本使用時為日語音頻事件，或者在很多拉 丁美洲國家使用時為西班牙語音頻事件。[43]在本發明的另一個實施例中，發聲單元20包括帶有多個復調音樂的語 音晶片，從而使得樂器的序列演奏(即，彈奏的吉他和弦、持續的鋼琴和弦 或持續的風琴和弦)的使用與每個音頻事件同步。每個和弦可以在多個音節 中持續，直到下一個和弦改變。樂器演奏可以從通用MIDI PCM或FM聲 音庫(sound-bank) /數字音頻引擎(digital-audio-engine)中產生。[44]如果一個或多個使用者在一隻或雙手上有玩具10，這些玩具可以用來 以合唱或者多和聲部一起演唱，從而為使用者提供另一種娛樂體驗。[45]存儲器24可以被製造成以封裝從玩具10上去除，並用新存儲器替換， 所述新存儲器包含不同於存儲在被去除單元上的預錄音頻事件。這樣，使用 者始終能夠擁有新的音頻事件並且不容易對玩具變得厭煩。[46]依次產生言語演奏的預錄語音事件的類型幾乎是不受限制的。可以設 想到的預錄的演奏諸如人聲效果、教育歌曲、童謠、節日歌曲、流行歌曲、 動物聲音、口語詞、祈禱、詩歌或機器人說話等。[47]在本發明的另一個實施例中，諸如賀卡等新奇產品可以被構成為與安 裝在該賀卡上的發聲單元中的語音事件同步。賀卡前部件和後部件可以與玩 具的可運動顎部構件以相同的方式工作。當一個人開始打開卡片時，開關啟 動發聲，這就開始了語音事件，語音事件可以當卡片開著時持續演奏，並且 當卡片的部件閉合在一起時以自然衰減的方式平滑地結束。[48]為了實現、圖示和說明的目的，對本發明的示例性實施例作了上述描述。但目的並不是窮舉性的或者將本發明限制為上面討論的精確形式中。然 而，還存在未在此處作具體描述的發聲玩具的其它結構。因此，不應當將本發明看作只限於此處描述的特定實施例；相反，應當理解，本發明針對發聲 玩具具有很寬的應用。本領域技術人員可以基於此處的描述而獲得那些其它結構。因此，本發明的範圍由所附權利要求限定。
權利要求
1.一種發聲裝置，其包括具有頭部的玩具，所述頭部包括一對可在閉合的第一位置和開啟的第二位置之間運動的對置的顎部構件；位於所述玩具中的發聲單元，所述發聲單元包括用於輸出音頻的揚聲器，還包括任何語言或語音特徵的單個或多個預錄音節語音事件；以及開關，其用於有選擇地啟動所述發聲單元，從而啟動至少一個所述音節語音事件，在所述顎部構件彼此不接觸的情況下，所述音節言語音頻事件與所述顎部構件在所述第一位置和第二位置之間的運動的開始完全真實且自然地同步，其中，在所述顎部構件返回所述第一位置時，每個所述音節語音事件以自然的方式被所述開關終止，這與所述顎部構件返回所述第一位置所用時間的長短無關。
2. 根據權利要求l所述的發聲裝置，其中每個所述音節語音事件還包括第一段，當所述顎部構件開始在所述第一位置和所述第二位置之間運動 時，所述第一段由所述開關啟動，所述第一段的持續時間由使用者控制；第二段，其在所述第一段之後，只要所述顎部構件處於所述第二位置， 所述第二段就持續；以及第三段，其在所述第二段之後，當所述顎部構件返回所述第一位置時， 所述第三段由所述開關啟動，所述第三段為所述音節語音事件提供了自然的 聲音衰減。
3. 根據權利要求1所述的發聲裝置，還包括使所述顎部構件運動的手 動致動器。
4. 根據權利要求1所述的發聲裝置，其中所述玩具還包括本體部。
5. 根據權利要求l所述的發聲裝置，其中所述顎部構件通常在所述第一位置中被偏置。
6. 根據權利要求l所述的發聲裝置，還包括節目選擇開關。
7. 根據權利要求l所述的發聲裝置，其中所述發聲單元還包括多個預 錄音頻節目事件，所述預錄音頻節目事件的形式為被分為單個手動控制音節 的講話或言語旋律行序列。
8. 根據權利要求7所述的發聲裝置，其中每個所述言語旋律行序列還包括與所述言語旋律行序列同步的樂器伴奏的演奏。
9. 根據權利要求1所述的發聲裝置，還包括半音階音高轉換開關。
10. —種發聲裝置，其包括-手部覆蓋物，其被構成為戴在布袋木偶內的人的手上；發聲單元，其位於所述手部覆蓋物中，所述發聲單元包括用於輸出音頻 的揚聲器，還包括預錄的音節語音事件；以及開關，其用於有選擇地啟動所述發聲單元，從而響應於手的運動開始至 少一個所述音節語音事件，不需要拇指和其它手指之間的接觸，所述音節語 音事件與手的拇指和其它手指在閉合的第一位置和開啟的第二位置之間的 運動起始和運動持續同步，其中，當所述拇指和手指返回所述第一位置時，每個所述音節語音事件 由所述開關終止，這與所述顎部構件返回所述第一位置所用時間的長短無 關。
11. 根據權利要求IO所述的發聲裝置，其中每個所述音節語音事件還包括第一段，當所述顎部構件開始在所述第一位置和所述第二位置之間運動 時，所述第一段由所述開關啟動，所述第一段的持續時間由使用者控制；第二段，其在所述第一段之後，只要所述顎部構件處於所述第二位置，所述第二段就持續；以及第三段，其在所述第二段之後，當所述顎部構件返回所述第一位置時，所述第三段由所述開關啟動，所述第三段為所述音節語音事件提供自然的聲音衰減。
12. 根據權利要求IO所述的發聲裝置，還包括節目選擇開關。
13. 根據權利要求IO所述的發聲裝置，其中所述發聲單元還包括講話 或言語旋律行序列形式的多個預錄的音頻節目事件。
14. 根據權利要求13所述的發聲裝置，其中每個所述言語旋律行序列 還包括與所述言語旋律行序列同步的樂器伴奏的演奏。
15. 根據權利要求IO所述的發聲裝置，還包括半音階音高轉換開關。
16. 根據權利要求2所述的發聲裝置，其中所述第一段是節首，所述第 二段是韻腹，並且所述第三段是韻尾。
17. 根據權利要求3所述的發聲裝置，其中每個語音事件的形式為具有 一個或多個音節的單詞。
18. 根據權利要求4所述的發聲裝置，其中每個所述音節包括-中央響音峰；以及圍繞所述中央響音峰的多個輔音。
19. 根據權利要求1所述的發聲裝置，其中所述顎部構件的重複運動產 生與所述顎部構件的重複運動同步的可識別的單詞。
20. 根據權利要求1所述的發聲裝置，其中所述顎部構件的重複運動產 生與所述顎部構件的重複運動同步的可識別的短語。
全文摘要
一種發聲玩具，其被構成為扮演具有可運動部件從而模仿嘴的自然形式的動作的活物，所述發聲玩具包括可響應於所模仿的動作進行操作的發聲單元(20)。所述動作可以通過將手插入玩具中、操作與玩具結合的致動器或遙控裝置來模仿。所述裝置包括啟動發聲單元(20)的開關(18)，發聲單元(20)產生能夠與嘴部(15)的動作同步的音節序列。節首、韻尾和每個音節的韻腹的持續時間受玩具的使用者控制，能夠以完全真實的方式使可以看見的動作與熟悉的歌曲、詩歌或被分為單獨音節的其它系列的語音事件的有聲演奏同步。在本發明的另一個方面中，樂器的序列演奏可以與有聲表演以及玩具的同步可見動作同步。
文檔編號A63H3/14GK101321566SQ200580052200
公開日2008年12月10日 申請日期2005年12月2日 優先權日2005年12月2日
發明者阿爾內·舒爾策 申請人:阿爾內·舒爾策