專利名稱：具有隨機音頻輸出的玩具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及會發(fā)聲的玩具，尤其是產(chǎn)生任意伴音的玩具。這類玩具會說完整的句子并且說話時可帶音響效果。
孩子們用玩具學(xué)習(xí)詞匯、拼寫和閱讀的技巧已經(jīng)很久了。然而，由于輸出或響應(yīng)的可預(yù)見性和反復(fù)性，一個玩具的重復(fù)動作和響應(yīng)對年輕人來說很快就變得單調(diào)了(正如所有玩具的情況一樣)。結(jié)果，使用者失去興趣，裝置的教育作用很快被減弱，玩具也就被遺棄了。
有聲玩具(無論是一個玩偶還是一個帶引擎聲、槍聲、炸彈聲等的模型飛機)迄今為止在響應(yīng)特殊開關(guān)操作、動作等時能提供的響應(yīng)種類受到極大地限制。
需要這樣的發(fā)聲玩具，其對用戶的一個請求可以產(chǎn)生幾乎無數(shù)個詞組和音響效果的組合。所輸出的詞語大體上應(yīng)形成符合邏輯且語法正確的句子。
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的玩具，其可發(fā)出大量不同的連貫句子而很少重復(fù)完整的句子。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的玩具，其可說多種連貫的句子，一旦需要這些句子可立即重復(fù)。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種改進的玩具，其可產(chǎn)生伴有音響效果的連貫句子。
根據(jù)本發(fā)明所述的玩具包括一個以數(shù)字形式儲存聲音數(shù)據(jù)的存儲器。所儲存的數(shù)據(jù)被分類。每一類有多個聲音短語，它們是一個或多個數(shù)字形式的詞語。某一類的短語可用來產(chǎn)生音響效果而不是產(chǎn)生所說的話。為構(gòu)成一個句子，需要按特殊的預(yù)定順序從一些類型中選擇短語作為輸出，并將該短語從數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成模似信號來驅(qū)動放大器和揚聲器。有多個可能的序列。所輸出的序列可任意選擇。
所選擇序列的每一類中，在對應(yīng)的存儲地址上可獲得多個詞語。這個(或這些)從所選類別中輸出的短語也是任意選擇的。類別序列與類別內(nèi)容間的關(guān)系，使得總是輸出連貫且語法正確的句子。當(dāng)一個序列中包括一個音響效果類時，句子可以按照需要出現(xiàn)在音響效果之后或之前，或用音響效果點綴其間。
整個過程由一個微處理器控制，無論任時用戶通過操作一個外部開關(guān)進行請求，該微處理器都能產(chǎn)生一個句子序列。外部開關(guān)可以是任何類型的，如機電的、純電的、光學(xué)的或聲觸發(fā)的。重復(fù)先前所輸出序列的功能也可實現(xiàn)。
象這樣將聲音短語分類，每一類中存有許多短語的方案使得可以從相對較少的詞匯(最好在50至100單詞間)產(chǎn)生成千的句子。這些短語可包括音響效果。音響效果可以有詞語點綴。每個短語可以任意方式由一個人物或玩偶說出、或者由一個玩具(汽車、飛機)播放。裝置上的“重復(fù)”鍵或開關(guān)可用來播放上一個完整的語句。例如，一個玩具士兵會說一系列與一場戰(zhàn)斗有關(guān)的短語，組成一個有關(guān)這場戰(zhàn)斗的概括的故事。這個短語序列可能由一次進攻開始，繼而是示意戰(zhàn)斗的語句和音響效果，最后以勝利結(jié)束。
同樣的邏輯可以用于一運載工具，如一架飛機，它飛到不同的地方并報告不同的經(jīng)歷(如在哪里著陸、燃料供應(yīng)情況以及天氣報告)?？梢约由现T如雷雨、呼嘯的風(fēng)聲和突突暴響的引擎的音響效果。另外，飛機可以產(chǎn)生著陸的聲音表示輪子接觸跑道，可以產(chǎn)生起飛的聲音就象飛機在起飛和爬升一樣。諸如“系緊你的安全帶”的短語可以用在這樣的玩具中。
從下面的詳細描述和附圖可進一步明顯看到本發(fā)明的目的和優(yōu)點。相應(yīng)地，本發(fā)明具有將在此后所述的結(jié)構(gòu)中舉例說明的結(jié)構(gòu)特點、元件組合和零件布局。本發(fā)明的范圍將在權(quán)利要求中指明。
為了更充分了解本發(fā)明，須參考下列描述并結(jié)合附圖，其中

圖1是一個根據(jù)本發(fā)明所述、用于一個玩具中可產(chǎn)生隨機音頻輸出的電子電路的功能框圖;
圖2是完成圖1所示功能的電路原理圖。
根據(jù)本發(fā)明所述的玩具包括可以加到一個其它的普通玩具中的發(fā)聲裝置。例如，當(dāng)發(fā)聲器被裝入時，玩具可能成為會說話的玩偶。長毛絨玩具如玩具熊和其它動物可以做得會“說話”和會發(fā)出聲，通過操縱開關(guān)、與玩具說話、撫弄它、梳理它或擠壓它等而觸發(fā)出聲音。這種玩具可能是生日、情人節(jié)的新穎禮物、或是象圣誕老人一樣的應(yīng)時人物。玩具也可能是具有按鈕或開關(guān)并有一個揚聲器的簡單的盒子。
表1舉例說明一個可用于一個軍人型的玩偶(一個士兵)的詞語和音響效果的詞匯表。該表給出一個詞語矩陣，每個詞語包括幾個或一個單詞。詞語被分成A-D類。第五類E用于標(biāo)明音響效果，音響效果被指定為，音響1到音響10。每一類中有許多不同的獨立的詞語。為構(gòu)成一個連貫的句子，從A類中取出的任何詞語可后跟B類中的任何詞語，接著B類中的任何詞語可后跟C類中的任何詞語，等等。音響效果可在單詞序列前，也可在這樣一個序列之后，或適當(dāng)?shù)厣⒉荚谶@樣一個單詞序列中。
表1中，A組提供或暗示句子的主語。B組包括一個謂語形式C組提供相應(yīng)于謂語的賓語，D組提供一個介詞短詞。這樣，通過在存儲器中存儲適當(dāng)?shù)膯卧~，很容易由詞語構(gòu)成句子。沒有動詞的感嘆句也能提供，不是所有類別對構(gòu)成一個句子都是必要的。
在這個例子中，E類提供十三個選擇。十三種音響效果中有三種是無聲的。那么，在隨意選擇的基礎(chǔ)上，當(dāng)E類包括在一個所選序列中時，十三分之三的應(yīng)用可能沒有音響效果。
在一個采用表1矩陣的示范玩具中，短語可能以不同的方式或模式播放(如五種)。一個完整的輸出(如一個帶可能的音響效果的句子)可通過按A到E的順序播放五個類別來產(chǎn)生。另一方面，也可按E，A，B，C，D的順序播放五個類別來產(chǎn)生一個完整的輸出。此外，由B類和C類短語也完全可以構(gòu)成輸出。
也可能會有一個擴展輸出，它包括從A類到E類的順次選擇以及隨后的另一個A至E的完整序列，其中第二個A至E的完整序列與第一個A到E的序列不同。這就是說，每一類中第二輪選擇的短語是不同的。另外，按這種模式，附加的連接詞可以放在兩序列之間，這樣的連接詞由微處理器從存儲器中選擇。這些中間詞可以是也可以不是表1矩陣的一部分，但可以儲存在相同的存儲器。
第五種模式順次播放A類到E類的短語和音響，繼而是僅包括B類和C類的另一個序列(不重復(fù)B類和C類第一次輸出的單詞)。附加的單詞在微處理器的控制下可以散布在序列A-E和序列B-C間。
可以設(shè)置輸出許多其它模式(即類別序列)。例如，A類可在B類至C類后而在D類之前。E類中的音響效果可散布在不同地方以增加正在進行“動作”的效果。
在一個所選序列中，也能在一個給定類別中選擇一個以上的短語。這就會產(chǎn)生選擇兩個語法上不相容的短語來輸出一個簡單句子的可能性。這種情況可通過對每一類中的每個短語進行適當(dāng)鑒別和對控制系統(tǒng)進行編程以防止在一個簡單句子的輸出中出現(xiàn)不相容短語來避免。
一種提供這個游戲和其它與以上所述相似游戲的系統(tǒng)10在圖1中給出功能說明。短語和音響以音頻數(shù)據(jù)的形式儲存在只讀存儲器(ROM)12中。短語和音響按以上所述(如表1)進行分類。每個短語和音響在中只讀存儲器12的一個特定地址中。一旦有來自微處理器14的命令，隨機數(shù)發(fā)生器16就提供給類別序列選擇器18一個信號以便能順次從只讀存貯器12的數(shù)據(jù)矩陣中選擇該序列的類別。
大體上與序列中每一類別的選擇同步，隨機數(shù)發(fā)生器20提供給短語選擇器22一個信號，隨機選取前面所選類別中短語的一個短語。然后啟動該序列的下一類，接著，短語選擇器22響應(yīng)第二個隨機數(shù)發(fā)生器20產(chǎn)生的另一個信號隨機選擇該啟動類別的一個短語，如此反復(fù)直到完成整個選擇的序列。
當(dāng)識別每個類別和識別該類別中短語時，該短語地址中存儲的數(shù)據(jù)被從存儲器12中讀到一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24中，在轉(zhuǎn)換器中接收的數(shù)字數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成模似音頻信號。這些信號在放大器26中被放大并通過揚聲器28輸出成可聽見的聲音。
整個過程由箭頭30所代表的起動輸入信號觸發(fā)，該輸入信號可通過一個開關(guān)提供。開關(guān)可以是機械或電子操作的，也可以是聲觸發(fā)、光觸發(fā)的，或是由通常電子玩具或家用電器中所用的遙控裝置操縱的。
在播放所選的類別序列之后，即在一個有音響效果或沒有音響效果(因為裝置可被編程)的句子或所選詞語被播放之后，箭頭30代表的第二個輸入信號將觸發(fā)一個新的輸出，該輸出基于發(fā)生器16、20所產(chǎn)生信號的隨機性，因而將與前一個輸出不同。
另外，第二存儲器32可提供重放或重復(fù)任意輸出的能力。對類別序列選擇器18所選擇的每個序列來說，第二存儲器32存儲輸出到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器24、音頻放大器26和揚聲器28的短語的存貯地址。即，播放一個序列時，第二存儲器32存儲該序列的類別(短語)地址。如果該序列包括以一特定預(yù)定順序排列的五個類別，第二存儲器32將存儲組成該序列的短語和/或音響效果的五個地址。輸入一個由箭頭34代表的信號時，儲存在第二存儲器32中的存儲地址的音頻數(shù)據(jù)自動按與進入第二存貯器32中地址相同的順序從中只讀存儲器12中讀出，從而使轉(zhuǎn)換器24、放大器26和揚聲器28重復(fù)原來的音頻輸出。
輸出重復(fù)的次數(shù)與所提供信號(箭頭34)的次數(shù)一樣?？梢圆捎脵C械按鈕開關(guān)、電子開關(guān)等，正如前面與箭頭30的信號有關(guān)的內(nèi)容所述的那樣。當(dāng)一個信號又(在30處)被用于輸出一個新“句子”時，新選序列的地址代替從前存貯在第二存儲器32中的地址數(shù)據(jù)，從而使需要時可重復(fù)新的序列。
提供所有示于圖1的邏輯和存貯功能的電路模塊是可以獲得的，這種集成電路模塊(如得克薩斯儀器公司的TSP50C10)是一個復(fù)合語言數(shù)字化器及微處理器集成電路，它能夠在軟件程序的控制下播放預(yù)先錄入的單詞及音響效果。單詞和軟件程序都被掩膜編程到裝置的只讀存貯器中。
集成電路(圖2)靠一外部電源42工作，該電源被畫作電池。然而，可選擇采用用來連接通常的家用交流電的適配器，或兩種能力都提供。圖2中，集成電路40由兩個瞬時按鈕開關(guān)，即一個播放開關(guān)44和一個重放開關(guān)(按鈕46)控制。這些開關(guān)(44、46)在集成電路模塊40的外部。每次按壓播放開關(guān)44都會播放一個新的隨機的聲音序列。開關(guān)44還使玩具工作并使得每次玩具被從OFF狀態(tài)轉(zhuǎn)到ON時都發(fā)出一條問候語。這樣一條問候語儲存在內(nèi)部的只讀存貯器中，其輸出由微處理器功能電路控制。
微處理電路也可在一預(yù)定的時間間隔后(如三分鐘)自動關(guān)閉玩具，只要這期間開關(guān)44、46中任一個沒有被觸發(fā)。這可延長電源42中電池的壽命。
重復(fù)開關(guān)44使前面播放的聲音序列被重放(如上所述)。電容器C1起電源濾波器作用，外部電阻R1將集成電路的初始化管腳引到電源電壓VCC處。與電容器C2、C3相連的陶瓷諧振器CR按集成電路40的要求提供一個振蕩頻率的信號。上面提到的得克薩斯儀器公司的集成電路工作時，要求的振蕩器頻率為9.6MHz。用于此目的的陶瓷諧振器可從市場買到。晶體管Q1-4、電容器C4和電阻器R2-5構(gòu)成一個驅(qū)動揚聲器的音頻放大器，揚聲器播放出集成電路所產(chǎn)生的聲音。
于是，集成電路響應(yīng)開關(guān)44、46的動作在內(nèi)部選擇一個類別的序列，再隨機選取該序列的每一類別中的一個短語，然后將模似音頻信號輸出到音頻放大器和揚聲器。在集成電路模塊40中，一個只讀存貯器存儲所有的短語和音響效果，這些短語和音響效果在系統(tǒng)10中被混合和搭配。另外，集成電路還提供微處理器控制和所存貯音頻數(shù)據(jù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換。
可以看出，以上所述的目的和從前面的描述顯而易見的那些結(jié)構(gòu)可有效地實現(xiàn)，同時由于可以在上述結(jié)構(gòu)中進行一些變化，所以這里的企圖是使對包含在以上所述中和示于附圖中的所有要素的解釋是舉例性的而不是在限定性的。
權(quán)利要求
1.用于游戲、玩具和其它類似東西的一種多語句發(fā)聲系統(tǒng)，包括用來在各存儲地址中存儲所錄的音頻數(shù)據(jù)的第一存儲器裝置，所述的音頻數(shù)據(jù)被分成多個類別，每一類別有多個所述地址；用來隨機選擇一個所述類別的序列的第一選擇裝置，所述選擇的序列從多個預(yù)定的類別序列中獲得；第二選擇裝置用于隨機選取所述選擇序列的每個類別中的所述音頻數(shù)據(jù)的地址；轉(zhuǎn)換器裝置，用來從所述選取的存儲器地址讀出所述的音頻數(shù)據(jù)并處理所述數(shù)據(jù)、輸出所述序列相應(yīng)的音頻信號；輸出裝置，用來接收所述音頻信號并輸出所述序列相應(yīng)的可聽見的聲音。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于游戲、玩具和其它類似東西的多語句發(fā)聲系統(tǒng)，還包括第二存儲器裝置，用于存儲所述第一存儲裝置中被選取的地址，和轉(zhuǎn)換器裝置的命令裝置，用來命令所說的轉(zhuǎn)換器裝置從所述第一存儲裝置按被選擇的、儲存在所述第二存儲裝置中的地址讀取所述的音頻數(shù)據(jù)并輸出相應(yīng)的音頻信號到所述的輸出裝置，從而，可根據(jù)命令重復(fù)先前輸出的一個可聽見的聲音序列。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于游戲、玩具和類似的其它東西的多語句發(fā)聲系統(tǒng)，其中，至少一個所述的類別包括提供音響效果的音頻數(shù)據(jù)，其余的類別包括詞語的音頻數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多語句發(fā)聲系統(tǒng)，其中所述的每個序列中的所述音頻數(shù)據(jù)提供合乎語法的連貫的語句。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多語句發(fā)聲系統(tǒng)，還包括用來使所述的選擇操作同步的控制裝置和響應(yīng)外部提供的輸入信號的轉(zhuǎn)換器裝置以及提供所述輸入信號的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多語句發(fā)聲系統(tǒng)，其中，所述的音頻數(shù)據(jù)以數(shù)字形式儲存，所述的轉(zhuǎn)換器裝置包括用于將所述音頻數(shù)據(jù)進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多語句發(fā)聲系統(tǒng)，其中所述控制裝置包括一個微處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多語句發(fā)聲系統(tǒng)，其中所述控制裝置可連續(xù)輸出所述預(yù)定序列中的兩個，所述序列由所述第一選擇裝置隨機選擇，每一所述類別的存貯地址由所述第二選擇裝置隨機選擇。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多語句發(fā)聲系統(tǒng)，其中所述第一存儲裝置存儲連接性的短語，所述控制裝置在連續(xù)的序列間插入所述連接短語。
10.一種用于游戲，玩具和類似東西的多語句發(fā)聲系統(tǒng)，包括用來在相應(yīng)的存儲地址中存儲所記錄的音頻數(shù)據(jù)的第一存儲裝置，所述音頻數(shù)據(jù)被分成多個類別，每一類包括多個所述地址。用于隨機選取一個所述類別的序列的第一選擇裝置，所述選取的序列取自多個預(yù)定的類別序列;用于從所述選取序列的每一類隨機選擇至少一個所述音頻數(shù)據(jù)的存儲地址的第二選擇裝置;用于從所選的存儲地址讀取音頻數(shù)據(jù)、處理所述數(shù)據(jù)并按所述選取的序列輸出相應(yīng)的音頻信號的裝置。
全文摘要
一種由一個微處理器控制的玩具包括一個用來以數(shù)字形式存儲音頻數(shù)據(jù)的存儲器。數(shù)據(jù)被分類，每一類包括多個聲音短路，它們是數(shù)字形式的一個或多個詞語。為了構(gòu)成一個句子，從一個預(yù)定類別序列的幾類中隨機選取短語用來輸出，并將其從數(shù)字信息轉(zhuǎn)化成模擬信號以驅(qū)動放大器和揚聲器。有多個可獲得的序列。所輸出的序列是隨機選擇的。類別序列和類別內(nèi)容間的關(guān)系使得總能輸出連貫的且語法正確的句子。
文檔編號G10L13/07GK1096709SQ9311968
公開日1994年12月28日 申請日期1993年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月2日
發(fā)明者格雷格·海曼, 拉里·賴納 申請人:格里格·海曼, 拉里·賴納