合成音乐和声光系统 本发明属于微型顺序发光系统技术领域，更具体地说涉及的是一种合成系统，具有顺序发光的光源，该光源以同步于一个音乐或声音源的方式发光。
已知技术公开了多种在包括鞋在内的穿着物上安装的活动式或非活动式光显示器。这些显示器通常由一系列的灯泡或发光二极管(LED)构成，它们被安装或置于所述穿着物之中或之上。所述光显示器通常由一个用电池来供电的控制电路来予以控制，该电路安装在穿着物内部，或者通过电缆与一个用于操作该控制电路的开关/控制单元相连接。
已知装置所公开的控制电路都是以可选择的随机方式或者受控顺序发光方式来操作所述光源。没有一种已知技术公开了一种系统，它能够让使用者来选择发光顺序的节奏，或者采用一个内部或外部的音乐源来设定和控制发光顺序的节奏。此外，已知技术没有公开能够通过无线联络方式来同步地操作两个彼此分开地穿着物，例如一双鞋。
对已知技术的检索表明，没有任何专利或出版物披露了本申请权利要求的内容，然而下述美国专利可以认为是相关文献：
专利号 发明人 授权日
5128843 Guritz 1992年7月7日
5052131 Rondini 1991年10月1日
4875144 Wainwright 1989年10月17日
4848009 Rodgers 1989年7月18日
4709307 Branom 1987年11月24日
美国专利5128843号公开了一种光显示装置，它固定在一个处于运动状态的人体的手臂上。人体的运动会增强光的显示，为穿着者提供一种美观或安全的照明效果。该装置包括多个灯泡，它们被连接到4个柔性带状电路板上。每一个电路板具有一个半透明的屏蔽体，置于电路板的长度方向上，用于覆盖所述灯泡，使之不受潮气、冲击的影响并提供不同颜色的照明。该装置可以安装在使用者的两个上臂上，而将第二电路板安装在使用者下臂的各个部位上。采用了一个控制电路为所述灯泡供电。
美国专利5052131号公开了一种具有组合扣带的凉鞋。所述扣带具有装饰性发光体，被完全封装在透明的管体之中，与电池供电的定时开关相连接，以便使灯泡产生闪烁。电池腔室置于凉鞋的鞋跟之中，并具有一个开关来接通和切断所述电路。
美国专利4875144号公开了一种用大量光导纤维的外端来发光的方案，这些发光的外端能够形成具有若干图形的变化显示。所述光导纤维沿着纺织物的内表面延伸，并集中成为若干束，其中每一束光导纤维都与装有光源的连接壳体相连接。所述光源与一个电源相连接，该电源与一个电子控制装置相连接，该装置以编程方式顺序地让起动每一个光源。
美国专利4848009号公开了一种装有电池和多个光源的鞋子。提供了一个能够相应于运动的开关，使得所述电池间断地与光源相连接，该光源由发光二极管(LED)构成。这种鞋子还包括一个电路，用于在经过预定的时间之后让发出的光熄灭。
美国专利4709307号公开了一种穿着物，它包括形成外层的壳体，大至置于壳体内部的衬垫层，用于形成穿着物的内层，并在穿着物的外面用一组发光二极管(LED)形成预定的图形。将一个电源安装在穿着物之内，用一个控制电路来控制这些发光二极管的发亮。用电缆将LED与电源连接起来，并将覆盖层固定在壳体上，其形状对应于LED所形成的预定图形。
为了进一步说明背景技术，下面列出了检索出的其他专利文献，用于表明本发明相关的已知技术：
专利号 发明人 授权日
5113325 Eisenbraun 1992年5月12日
5033212 Evanyk 1991年7月23日
5019438 Rapsiarda 1991年5月28日
4935851 Wood 1990年6月19日
4812953 Ask，et al 1989年3月14日
4748366 Taylor 1988年3月31日
4130951 Powell 1978年12月26日
4112601 Chiaramonte 1978年9月12日
本发明的合成音乐和声光系统用于装在穿着物上，所述的穿着物包括鞋、夹克、袖套和腰带。该系统包括多个诸如发光二极管(LED)之类的多个光源，它们随着独立的内部或外部音乐或声音程序的节奏同步地发光。本发明特别适用于安装在一双鞋上。当使用者穿上这样的鞋并起动该系统时，就可以随着所选择的音乐和发光程序跳舞。除了跳舞之外，还可以仅仅开启音乐和发光程序，通过倾听音乐和观看光显示来达到欣赏的目的。
所述系统包括3种由使用者来操作的控制器，它们是：一个音乐选择开关，用于选取多个乐器程序中的任何一个；一个控制器，用于增大或减小光显示的速度以及音乐程序的节奏；一个控制器，用于设定音量。此外，还可以包括一个开关，用于将系统设置为“彩色发生”模式，以便与外部音乐同步并采用音频变送器作为拾音器。
就其最基本的设计而言，本发明的合成音乐和声光系统包括：
1.一个程序控制电路，包括一个为该程序控制电路产生时钟序列的系统时钟。该程序控制电路能够同时产生声音控制信号和光控制信号。
2.一个声音发生电路，用于接受和处理由所述程序控制电路所产生的声音控制信号，并由此而产生声音信号。
3.一个音频处理电路，用于接受和处理由所述声音发生电路产生的声音信号。该音频处理电路的输出是一个音频变送器驱动信号，用于驱动至少一个音频变送器，产生可以听见的声音；
4.一个光控制电路，用于接受和处理由所述程序控制电路所产生的光控制信号，并由此产生光驱动信号。
5.一个电压或电流驱动电路，用于接受和处理由所述光控制电路所产生的光驱动信号。该电压或电流驱动电路产生光激发信号，该激发信号以同步于所述至少一个音频变送器发出的声音的方式，顺序地激发多个光源。
所述程序存储电路可以被设计成采用存储永久性的声光程序，也可以采用可编程的存储器，以便在存储器中写入可供使用者选择的音乐和同步光显示。此外，为了增强系统的基本设计，可以将音频变送器用作拾音器模式，亦即一个麦克风，采用其输出来触发光控制电路。这样，该光控制电路就以光发生器的方式进行工作，由麦克风来激发。当这样的电路被激发时，就会产生一个存储器停止信号，让程序存储器停止工作，使光控制电路完全以一个光发生器的模式进行工作。当采用这种控制方式时，光控制电路根据处于拾音模式的音频变送器或者一个单独的麦克风所检测到的环境声音，以同步的方式顺序地驱动光源。
本发明的系统也被设计成适合用于一对彼此分开的穿着物，例如一双鞋。在有关实施例中，第一只鞋与一个本发明的系统相连接，该系统还包括一个数据联络传输电路，用于产生一个覆盖了系统音乐和声光程序的主控制信号。第二只鞋与一个相同的光源和扬声器组相连接，还包括一个数据联络接受电路，用于接受所述主控制信号，以便让第二只鞋能够同步地响应第一只鞋的声光程序。这种实施例也可以进一步扩展为一个适用于多件穿着物的成套设备。
根据上述说明，本发明的主要目的是提供一种合成音乐和声光系统，它能够以同步于声音节奏的方式顺序地让多个光源发光。除了上述主要目的之外，本发明的其他目的是提供这样一种系统，该系统：
1.能够适用于各种穿着物，包括一双鞋；
2.能够将普通的鞋改造成为适合于迪斯科或类似场合的高级专用鞋。
3.能够安装朝外的部件，例如能够防潮的光源和扬声器。
4.特别适合于剧院或夜总会的表演。
5.能够装配流行的声光程序。
6.能够被设计成发出光和声，或者仅仅发出光或仅仅发出声。
7.可以通过给穿着物安装反光材料来进一步为系统润色。
8.高度可靠，基本上不需要维护。
9.其成本无论从制造厂家还是从用户角度来看都很低廉。
根据下面结合附图对本发明实施例的详细说明以及权利要求书，本发明的上述和其他目的和优点将更为清楚。
附图1是合成音乐和声光系统的方框图，它采用系统程序控制电路的第一种设计，该电路包括一个系统时钟、一个程序存储电路。一个CPU和一个使用者接口电路；
附图2是智能型合成音乐和声光系统的方框图，它采用系统程序控制电路的第二种设计，该电路包括一个系统时钟、一个程序存储电路、一个CPU和一个使用者接口电路；
附图3是显示系统时钟的部分电路图，该系统时钟采用一个NE555集成电路，包括一个控制器，以便由使用者来控制时钟的速度；
附图4是显示SPDT开关S1的部分电路图，该开关用于选择存储器区域，以便选择特定的声光程序；
附图5是显示音频处理电路的部分电路图，该电路采用一个LM380集成电路，与一个控制器相连接，以便使用者能够开启或关闭系统并控制音量；
附图6是显示一种光源以及由光导纤维束形成的图形的透视图；
附图7是安装在鞋上的系统的透视图；
附图8是安装在腰带或袖套上的系统的透视图；
附图9是采用第一种设计的系统方框图，用于操作两件彼此分开的穿着物；
附图10是采用第二种设计的系统方框图，用于操作两件彼此分开的穿着物。
实现本发明的最佳模式将通过下面的最佳实施例来予以说明，该实施例所涉及的是一种合成的音乐和声光系统。该系统产生一种同步的声光显示，用于各种穿着物，例如鞋、袖套、腰带、背心或帽子。
如附图1-10所示的合成音乐和声光系统10的最佳实施例包括如下的主要部件：系统程序控制电路12，其第一种设计包括系统时钟14和一个程序存储电路16，其第二种设计包括一个时钟14、一个程序存储电路16、一个中央处理单元(CPU)18和一个使用者接口电路20。上述第一和第二种设计都包括一个声音发生电路22、一个音频处理电路24、一个音频变送器26、一个光控电路28、一个电压或电流驱动电路30、以及一组光源32。
上述第一种系统设计如附图1的方框图所示，它包括程序控制电路12，能够产生声音和控制信号和光控制信号。第一种设计的程序控制电路12包括系统时钟14和程序存储电路16。系统时钟可以采用一个NE555定时器，它是一个非固定式的多谐振荡器，能够产生时基脉冲。如附图3的部分电路图所示的系统时钟包括一个控制器，使得使用者能够控制时钟速度，从而控制由扬声器26发出声音的速度以及光源32的频率。
程序存储电路16具有用于接受和处理由系统时钟电路14产生的时基脉冲的部分。该始终脉冲顺序地送到存储电路16，由此而产生声音控制信号和光控制信号。在这一最佳实施例中，上述程序存储电路16由一个CD4040二进制脉动计数器和一个28C16随机访问存储器(RAM)组成。上述计数器提供了计数功能，其输出送到RAM。可以在RAM中存储数据，可以在任何时候删除这些数据，以便在RAM中写入新的数据。
程序存储电路16可以将数据存储在下面两种基本类型的部件之中，一种是一次性可编程部件，另一种是如附图1所示的可重新编程的部件33。上述可重新编程编程的部件33可以编辑和/或改变由声音发生电路22所产生的声音以及由光控制电路28所产生的光序。
如附图1所示的存储电路16具有下面三种实现方式。第一种是采用能以电方式抹去的可编程只读存储器(EEPROM)。当采用EEPROM时，既可以将它从程序存储电路16上取下来，换上另一个存储了不同程序数据的EEPROM，也可以在电路中采用一个程序改变装置33来重新编程。所述的程序改变装置可以是一个个人计算机或者是一个具有可编程只读存储器(PROM)工作站或专用PROM编程器。
第二种可重新编程的电路装置33可以由一个用户控制的编程装置34来实现，例如附图1所示的用于产生重新编程信号的一系列按钮或键盘50。重新编程信号通过如附图1所示的程序接口电路36来提供，对该信号进行处理并由此而产生两个信号：其中第一个是时钟接口信号，被送到系统时钟14，以便由使用者来控制时钟14的运行；第二个信号是一个程序存储器接口信号，被送到程序存储电路16，以便让使用者能够进入和修改特定的存储位置。
第三种可重新编程的电路装置33由一个编程装置构成，该装置可以是个人计算机、工作站、具有诸如乐器数字接口(MIDI)之类程序接口的合成器、或者某些其他类型的专用编程器。可以通过一个传输部件将新的程序信息由产生程序存储器接口信号的电路传输到程序存储电路，该传输部件可以是与程序接口电路36相连接的电缆、红外联络或无线传输器件。接口标准可以是RS-232串行型、MIDI接口或者其他标准或常用的类型。
程序存储电路16的输出如附图1所示包括一个被送到声音发生电路22的声音控制信号以及一个被送到光控制电路28的光控制信号。用于接受上述声音控制信号并对它进行处理的声音控制电路22可以是一个模拟电路，也可以是一个数字电路。
如附图4所示，程序存储电路可以包括一个或多个开关，例如单刀双置开关S1，以便使用者能够在两个HT30108声音发生器提供的各种程序中进行选择。每一个声音发生器被设计成能够产生多种可供选择的合成数字声响。附图4中的标记“AX”表示通过使用存储装置的高地址位来选择不同程序存储器区域的方式。数字声音发生器也可以是可编程类型的，以便采用编程装置来编写多种不同类型的声响。声音发生电路22输出的声音信号被送到音频处理电路24。
音频处理电路24包括混频、均衡、放大或其他声响增强电路，例如相移电路或回音和/或混响电路。在上述最佳实施例中，电路24的所有元件和功能都集成到一个特定的专用集成电路(ASIC)之中。在实施时，音频处理电路24采用一个LM380集成电路，它与附图5的部分电路图中所示的组合式可变电阻/开关R2/S2相连接。上述组合式可变电阻/开关R2/S2使得使用者能够开启或关闭系统并对音量进行控制。电路24的输出是一个音频变送器驱动信号，用于驱动至少一个音频变送器26。可以采用各种类型的音频变送器26，包括陶瓷共振器、动圈式扬声器或者压电式共振器。
如上所述的程序存储电路16产生的第二个信号是光控信号，被送到如附图1所示的光控电路28。电路28可以是一个复杂的编程器，也可以是一个电压或电流驱动电路30的简单接口电路。无论采用哪种设计，光控电路28都具有用于接受光控信号的部分，并随后产生被送到电压或电流驱动30电路的光驱动信号。在上述最佳实施例中，电路30的所有元件和功能都被集成到单个的ASIC中。
如附图1所示的电路30在实施时采用3个2N3904 NPN三极管。每一个三极管都提供驱动电流或电压，同时也都具有接受和处理光驱动信号并产生光激发信号的电路部分。
上述光激发信号用于以同步于至少一个音频变送器26所发出的声音韵律的方式顺序地激发多个光源。光源32最好由多个发光二极管(LET)组成，但是也可以由白炽灯、氖灯、电致发光板和/或光导纤维束52组成。如果采用光导纤维束，如附图6所示，其光发射端部可以一种美观的方式安装在穿着物60上，在这种应用场合下，该穿着物最好是背心或夹克。所述光导纤维束的光发射端部由位于纤维束基部的至少一个光源32来照射。
附图2显示了第二种系统设计的方框图，它也包括一个程序控制电路12，该电路具有用于产生声音控制信号和光控制信号的电路部分。采用第二种设计的程序控制电路同样包括一个如上所述的系统时钟14和一个程序存储电路16。第二种设计的不同点在于通过采用一个内装的控制器或中央处理单元(CPU)18和一个使用者接口电路20，加入了智能功能。
CPU18包括用于接受和处理来自系统时钟14的时基信号的装置。CPU随后产生声音控制信号和光控制信号，它们被分别送到声音发生电路22和光控制电路28。采用CPU提供了更大的灵活性，因为它能够更为方便地对可编程声音发生电路和可编程光控制电路进行编程。此外，CPU18可以直接对使用者接口电路20进行扫描，所述接口电路20包括多个由使用者来控制的开关或者如附图2所示的键盘50。通过上述使用者接口电路20，借助于接口信号，可以选择、编辑需要由CPU处理的声光程序，或加入附加的程序，直到超过程序存储电路16的容量为止。在这一实施例中，程序存储器不仅存储了关于声光类型的信息，还存储了有关CPU运行的信息，包括对使用者接口电路20进行扫描的功能。此外，如附图2所示，通过外部程序源38还可以由外部对系统10进行访问，该外部程序源具有产生外部程序信号的装置，这样的信号如附图2所示被送到CPU18。上述外部程序使得CPU能够由可选择的声光发生程序库转录有关程序。
最后一种能够用于上述第一种设计和第二种设计的系统实施例包括一个麦克风40，用于操作一个光发生电路42。如附图1所示，该光发生电路42的输入接麦克风40，输出与程序存储电路12和光控电路28相连接。光发生路42具有用于产生声响取消信号的装置，该信号使程序存储电路停止工作，同时产生一个用于控制和触发光控电路28的光触发信号。
当电路28被触发时，它将产生一个光触发信号，送到如附图1所示的电压或电流驱动电路30。如上所述，电路30根据麦克风40所检测到的环境声响，以同步方式产生光激发信号。当扬声器26是动圈式扬声器，能够用作拾音器时，上述麦克风40可以用该扬声器26来充当。
如上所述的系统10被设计成主要以硬件电缆系统方式进行工作的系统，安装在穿着物60上，例如附图7所示的一双鞋，或者如附图8所示通过一根电缆与腰带或袖套相连接。如果系统10用于彼此分开的穿着物，例如一双鞋，该系统应当采用某种无线传输的实现方式。
在这种设计的一种实施例中，如附图9所示，第一个穿着物与第一系统10相连接，该系统还包括一个数据联络传输电路54。电路54既可以采用发送无线电波的方式，也可以采用发送红外信号的方式，它具有电路部分，用于通过一个传输装置，根据系统10所产生的合成音乐和声光，产生并发送主控制信号64。
第二个穿着物与第二个系统10相连接，它具有基本上相同的光源、音频变送器26和一个数据联络接受和同步电路56。电路56具有用于接受和处理主控制信号64的电路部分，进而使第一和第二系统10的相应程序控制电路12彼此同步。如附图9所示，电路56也使得第二穿着物能够通过音频变送器26，以同步于第一穿着物中的系统10所产生的声、光的方式来操作其光源并产生声音。
无线数据联络传输电路的第二种实施例如附图10所示，包括由装在第一穿着物60上的系统10进行全面的声光程序传输。与仅仅采用同步主控制信号不同，这一实施例要求将所有的程序信息编码成一个全数据传输信号66。该信号66被传送到第二穿着物60，该穿着物60具有解码、分离、处理电路68，它具有用于产生分别送到变送器26和光源32的声光信号的电路部分。
尽管上面结合附图对本发明进行了详细的说明，但是本发明并不限于上述详细说明，因为在本发明的实质性内容和范围之内，还可以对本发明作出种种改进。例如，该系统可以被设计成能够方便地关闭音响，仅仅只提供光显示；音乐可以在迪斯科和乡村音乐之间进行选择；音乐可以是抒情音乐或节奏音乐，当采用两件式的穿着物时，可以产生立体声效果。这些改变形式都在下面的权利要求书的范围之内。