无线MIDI耳机的制作方法

无线midi耳机
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年10月23日提交的美国临时专利申请no.62/924,872的权益，通过引用它的全文将其并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种经由无线协议接收乐器数字接口(midi)数据和/或音频以用于音频输出的耳机设备。


背景技术：

4.许多电子乐器(例如，电子琴、合成器和电子鼓)实施midi标准。当人演奏midi乐器时，该乐器(例如，通过其上的midi控制器)将人的动作转换为midi数据。更具体地，该乐器生成midi数据，该midi数据指定用于音乐的指令(例如，谱号、音调、颤音和其它特性)。然后，配置在midi乐器内或外部的诸如声音模块或音序器的设备可以解释midi数据来回放表示人演奏乐器的声音。
5.通常，midi乐器可以被配置为经由电缆或射频(rf)发送器和接收器的组合将音频输出到连接在其上的模拟耳机设备(或输出到与midi乐器连接的扬声器)。由于各种原因(例如，相对于其他人安静地练习乐器)，个人可能希望佩戴无线耳机，同时在midi乐器上进行练习。然而，无线耳机通常具有诸多缺点。其中一个缺点包括使用rf发送器和接收器对产生的成本和不便。在这种情况下，如果使用诸如蓝牙的无线协议，则无线耳机可能遇到在乐器演奏(例如，按键)与相应的midi数据到耳机的用于音频输出到耳机扬声器的传输之间的延迟。作为结果，当按下相应的按键时，人可能较晚才能听到给定的输出，这可能影响演奏midi乐器的人的总体体验。例如，较高的延迟可能影响人听到来自midi乐器的相应输出的时间，并因此影响表现(例如，节奏)。


技术实现要素：

6.本文提出的实施例公开了一种配置有midi声音处理器以相对实时地输出midi数据的无线耳机。无线耳机设备包括第一耳机扬声器和第二耳机扬声器。无线耳机设备还包括具有声音处理逻辑单元的无线收发器单元。无线收发器通过与源设备的无线连接接收数据流。无线收发器还通过声音处理逻辑单元将所述数据流转换成与音乐接口协议相关联的数据流。无线收发器还通过声音处理逻辑单元将与所转换的数据流相对应的音频输出到第一耳机扬声器和第二耳机扬声器。
7.本文提出的另一个实施例公开了一种方法。该方法通常包括由无线耳机通过与源设备的无线连接接收数据流。无线耳机包括第一耳机扬声器和第二耳机扬声器。该方法还包括由无线耳机将所述数据流转换成与音乐接口协议相关联的数据流。该方法还包括由无线耳机将与所转换的数据流相对应的音频输出至第一耳机扬声器和第二耳机扬声器。
8.本文提出的另一个实施例公开了一种无线耳机，该无线耳机具有用于通过与源设
备的无线连接接收数据流的装置。该无线耳机还包括用于将所述数据流转换成与音乐接口协议相关联的数据流的装置。该无线耳机还包括用于将与所转换的数据流相对应的音频输出至第一耳机扬声器和第二耳机扬声器的装置。
附图说明
9.图1示出了配置有midi声音引擎以相对实时地输出midi数据的示例无线耳机的至少一个实施例的透视图；
10.图2示出了图1的无线耳机可以在其中工作的示例性能环境的至少一个实施例；以及
11.图3示出了用于操作图1的无线耳机的方法的至少一个实施例的流程图。
具体实施方式
12.本文提出的实施例公开了一种具有声音处理器的无线耳机，所述声音处理器被配置为从诸如midi乐器(例如，midi电子琴、合成器、成套鼓乐器等)的源接收在诸如midi乐器数字接口(midi)的音乐接口协议下格式化的数据。可以产生作为个人演奏midi乐器的结果的数据。源可经由无线通信协议(例如，蓝牙协议)将midi数据传输到无线耳机。无线耳机上的声音处理器将midi数据转换为音频用于在耳机上的输出。有利的是，与其通过midi乐器处理midi数据用于在耳机上的输出，不如在耳机上这样做，从而显著减少个人midi乐器的播放与在无线耳机上输出相应的声音之间的延迟。
13.进一步有利的是，经由无线耳机的对midi数据的声音处理使得无线耳机能够处理和输出从各种源和通信协议接收的midi数据。例如，在一个实施例中，无线耳机可以使用发布-订阅消息传输协议通过网络(诸如因特网)从设备接收midi数据(例如，加时间戳的midi分组数据)。随后，无线耳机可以处理与所接收的midi数据相对应的音频数据，并且通过网络相对实时地将与所接收的midi数据相对应的音频数据输出到发送midi数据的源设备。
14.下面的详细描述包括对附图的参考。在附图中，除非上下文中另有规定，否则类似的符号通常标识类似的部件。这里描述的示例实施方式并不意味着是限制性的。可利用其它实施方式，并且可进行其它改变，而不脱离在本文提出的主题的范围。容易理解的是，如本文一般性描述和附图中所示的本公开的方面可以以多种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些均在本文中进行了考虑。
15.图1示出了无线耳机100的实施例，该无线耳机被配置为接收乐器协议(例如，midi协议)数据并处理该数据，用于通过耳机100进行音频输出。说明性地，无线耳机100包括耳机扬声器104和无线收发器单元102。
16.在一个实施例中，耳机扬声器104可以表示个人可以戴在每只耳朵上的传统双耳式耳机扬声器。在另一个实施例中，每个耳机扬声器104可以实现为个人可插入耳朵中的耳塞式耳机。此外，在一些实施例中，耳机扬声器104可经由带、线或其它材料彼此物理连接。在其它实施例中，每个耳机扬声器104可以在物理上彼此分离。此外，在一些实施例中，耳机扬声器104中的一个或两个可经由带、线或其它材料与无线收发器单元102物理连接。在其它实施例中，无线收发器单元可以位于一只耳机扬声器104上或位于其中。
17.在一个实施例中，一只耳机扬声器104可以被指定作为相对于另一只耳机扬声器
104的主扬声器。在这种情况下，另一只耳机扬声器104被指定为从扬声器。指定为主设备的耳机扬声器104可以从源(例如，无线收发器单元102)接收数字音频数据，并将该数字音频数据发送到从设备，使得两个扬声器104同步播放该数字音频。
18.示出的无线收发器单元102可以实现为能够通过无线协议(例如蓝牙无线协议)与外部设备(例如，配置有midi协议的电子乐器)通信的任何设备或电路(例如，微控制器、处理器或其它处理或控制电路)。例如，无线收发器单元102可使用蓝牙协议与midi乐器(例如，配置有无线能力的电子琴)连接。在midi乐器不具有内置蓝牙能力的情况下，蓝牙适配器可附接到midi乐器(例如，在乐器的midi端口)以经由蓝牙技术连接无线收发器单元102并与无线收发器单元102通信。此外，无线收发器单元102可以包括用于通过网络(例如，因特网)建立通信的其它无线通信设备或电路。这样做允许无线收发器单元102通过网络接收数据，例如通过连接到因特网的midi源乐器接收数据或者通过因特网传输midi数据的服务器接收数据。在其它实施例中，无线耳机100可以包括用于在网络上建立通信的附加网络通信部件。
19.此外，如本文进一步描述的，无线收发器单元102还包括声音处理器电路，以处理接收到的数据并发送要通过耳机扬声器104播放的基准音频输出。更具体地，无线收发器单元102被配置为从设备(例如，midi乐器或流送midi数据的计算设备)接收原始数据流，其中，基准数据流包括midi数据。声音处理器电路将数据流转换成midi数据，并读取midi数据，以从耳机扬声器104输出相应的音频。通过使用诸如蓝牙协议的无线协议，将midi数据发送到用于声音处理的耳机，相比于midi数据在midi乐器处被处理并被发送到外部音频输出设备的情况，无线耳机100可以以相对更低的延迟来输出音频。无线收发器单元102还可以包括网络通信电路，以通过网络(例如，因特网)连接无线耳机，使得无线耳机能够通过网络无线地接收midi数据流。
20.注意，无线耳机100还可以包括图1中未示出的其它部件。例如，无线耳机100可以包括诸如在耳机扬声器104、无线收发器单元102中的一个上的显示面板，或者诸如作为单独的物理部件的显示面板。显示面板可以向用户提供信息，诸如无线耳机100的剩余电池寿命、无线耳机100是否连接到任何设备、无线耳机100所连接的设备的类型等。此外，无线耳机100还可以包括按钮、以及用于映射到无线耳机100的特征的每个按钮的相应电路，所述特征诸如开/关功能、配对和连接功能、音量上升/下降功能、记录音频功能、上传音频功能等。
21.图2示出了无线耳机100可在其中工作的示例性环境200，包括对无线耳机100内的部件的描述。如图所示，环境200包括midi源设备202和无线耳机100。
22.在一个实施例中，可以将midi源设备202实现为能够生成和/或发送midi数据的任何设备或软件(例如，虚拟机实例)。例如，midi源设备202可以是台式计算机、电子乐器(例如，数字或声音电子琴、合成器、成套鼓乐器等)等。在一个实施例中，midi源设备202可以包括midi转换器/发送器204，其可以实现为用于将从midi源设备生成的输入数据转换为用于无线传输的数据、并通过网络无线地发送midi数据的任何设备或电路。
23.例如，midi源设备202可以根据个人的输入生成midi数据(例如，个人按下数字电子琴上的键、个人执行在midi源设备202上运行的midi播放器软件上的回放命令等)。所生成的midi数据可以包括事件消息，该事件消息包括相应的音符、谱号、音高、速度、振动、摇
拍、节奏等。与无线耳机100通信时，midi转换器/发送器204可将该midi数据转换为用于无线传输(例如，经由蓝牙协议)的数据，并将经转换的数据传输到无线耳机100。注意，尽管图2描述了midi转换器/发送器204为一个部件，但是实际上，midi转换器/发送器204可以实现为不同的部件，例如单独的midi转换器电路和无线发送器电路。
24.如上所述，midi源设备202也可以是计算设备。计算设备能够通过网络(例如，因特网)将midi数据流送至网络上的多个无线耳机。这样做使得多个耳机能够相对同时地从单个源回放midi数据。例如，这样做，计算设备可以使用发布-订阅协议(例如，消息队列遥测传输(mqtt)协议)通过消息代理(例如，mosquitto mqtt代理)与无线耳机(例如，其无线收发器单元102)建立通信。midi源设备202可以使用发布-订阅技术通过tcp/ip协议客户端端口发送midi数据。midi源设备202还可以经由代理使用web客户端发送或接收midi数据。通过网络发送的midi数据可以包括带时间戳的midi分组数据。无线耳机100的无线收发器单元102可以订阅与midi数据相关联的mqtt主题。一旦预订，无线耳机100接收分组(例如，经由无线收发器单元102)、处理分组，并回放midi数据。
25.如图所示，无线耳机100还包括无线接收器206、信号处理器207、放大器208、音频输出210和midi声音处理逻辑单元212。在一个实施例中，无线接收器206可以实现为无线耳机100内(例如，在无线收发器102内)，所述无线接收器206被配置为从外部设备(例如，midi源设备202)接收无线传输的任何设备或电路。例如，无线接收器206可以从midi转换器/发送器204接收从midi数据转换的输入数据的无线传输。信号处理器207可实现为评估在无线接收器206处接收的数据(例如，确定所接收的数据是否包括任何midi数据)的任何设备或电路。如果是，则信号处理器207可以发送用于由midi声音处理逻辑单元212处理的数据。
26.midi声音处理逻辑单元212可实现为被配置为将从midi源设备202接收的无线传输转换为要作为音频输出到无线耳机100(例如，经由耳机扬声器104)的midi数据的任何设备、软件、固件或电路。例如，在一个实施例中，midi声音处理逻辑单元212包括无线midi至串行midi逻辑214、串行midi至声音引擎逻辑216、声音引擎至音频输出逻辑218、音频输出至放大器逻辑220、以及放大器至扬声器逻辑222。在一个实施例中，midi声音处理逻辑单元212还可以包括用于将midi数据同步到数字音频的电路或逻辑。每个部件可以实现为midi声音处理逻辑单元212内的设备、固件、软件或电路的任何组合。尽管这些部件中的每一个被描述为彼此独立并且在midi声音处理逻辑单元212内，但是本领域技术人员将认识到，可以在无线耳机100中以各种配置来实现这些部件中的每一个。例如，一些部件可以被组合到电路(例如，诸如音频输出至放大器逻辑220、以及放大器至扬声器逻辑222)中。
27.无线midi至串行midi逻辑214被配置为评估由信号处理器207处理的无线midi数据。此外，无线midi至串行midi逻辑214被配置为将无线midi数据转换成串行midi数据，所述串行midi数据可由无线耳机100中的声音引擎(未图示)读取以供回放。串行midi至声音引擎逻辑216将串行midi数据转换为声音引擎可读的数据，这样midi数据中的事件消息可由声音引擎解释。声音引擎至音频输出逻辑218处理midi数据，用于在无线耳机100的音频输出单元210上产生给定的声音(例如，确定哪些声道播放声音、声音的音量、声音的速度等)，在实施例中，所述声音引擎至音频输出逻辑218被配置为将声音(和其它音频输出)发送至放大器220。这样做，音频输出至放大器逻辑220可以将音频输出从音频输出210发送到放大器208。放大器至扬声器逻辑222可以转换音频以便在各个耳机扬声器104上输出。
28.现在参考图3，描述用于无线耳机100的操作的方法300。如图所示，在框302中方法300开始，其中无线耳机100接收请求以使用无线协议与midi源设备(例如，midi源设备202)连接。例如，无线耳机100的用户可以(例如通过按下无线耳机100上的按钮)启动与配置有midi协议的电子琴的蓝牙连接和配对序列。无线耳机100可以经由在其中运行的逻辑，基于请求来启动连接。在框304中，无线耳机100确定请求是否有效。例如，无线耳机100可以确定是否有支持蓝牙的设备在网络范围内，并且进一步确定该设备是否是支持midi协议的设备。如果请求无效，则在框306中，无线耳机100可返回错误(例如，经由耳机扬声器104输出指示连接未成功的音频消息)。
29.然而，如果请求有效，而且无线耳机100检测到兼容的midi源设备，则在框308，无线耳机100可以使用无线协议(例如，蓝牙)技术来发起与midi源设备的连接。在框310中，无线耳机100确定连接是否成功。如果不成功，则在框312中，无线耳机312可以返回错误(例如，经由耳机扬声器104输出指示连接不成功的音频消息)。
30.当然，框302至框312可以适用于到网络(诸如因特网)的无线连接。例如，无线耳机100可以诸如经由无线接入点(例如，网络路由器)连接到因特网，并且利用同样连接到因特网的源设备发起上述块的流程。在一个实施例中，源设备可以使用发布-订阅协议(例如，mqtt)与无线耳机100通信。该设备可以针对midi数据建立mqtt主题，而且无线耳机100订阅该主题。源设备可以发送其中包括时间戳的midi数据分组。时间戳可以基于四舍五入到给定单位(例如，最接近的微秒)的单调时钟来生成。无线耳机100可以记录与耳机100不同的单调时钟。
31.连接的同时，无线耳机100能够处理用于回放的midi数据(例如，以基本实时和最小延迟)。例如，在连接的midi源设备是电子琴的情况下，个人可以按下其上的键。作为响应，midi源设备可以生成midi数据，并通过连接将midi数据作为原始数据流无线地发送到无线耳机100。midi数据也可以由midi源设备同时发送到其它连接的设备，例如，捕获midi数据并自动将数据上传到云运营商网络的便携式设备。
32.在框314中，无线耳机100经由无线连接从midi源设备接收数据流。在框316中，无线耳机100经由其中的midi声音处理器逻辑单元将原始数据流转换成midi数据。一旦转换，在框318中，无线耳机100经由耳机扬声器104从midi数据输出相应的音频。在无线耳机100通过网络连接到源设备的情况下，当无线耳机100接收到midi数据流的分组时，无线耳机100可以将无线耳机100的单调时钟与接收到的分组中的时间戳进行比较。无线耳机100可以使用所确定的差异来构建回放缓冲器阵列，例如通过将远程回放时间转换为本地时间并添加指定延迟。无线耳机100可以使用具有缓冲器阵列的定时器环来控制回放。此外，如果无线耳机100接收到与太晚接收而无法播放的音符相对应的midi数据，可以从队列中将其移除。此后，无线耳机100可以使用作为新的计时基准音符接收的下一个基准音符来刷新回放队列。针对每个音符记录远程和本地单调时钟之间的差异。此外，具有与该差异显著分离的延迟的音符可以增加计数器。在超过指定的阈值之后，无线耳机100可以以指定的时间间隔(例如，1毫秒的时间间隔)移动延迟，直到多个音符在指定的差异范围内。
33.在前面的描述中阐述了许多具体细节、示例和情景，以便提供对本公开的更透彻理解。然而，应理解的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施方式。另外，提供这样的示例和情形仅用于说明，而不是以任何方式限制本公开。本领域的普通技术人员
通过所包括的描述，应该能够实现适当的功能，而无需过多的实验。
34.说明书中对“实施例”等的引用指示所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性。这样的短语不一定指同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为在本领域技术人员的知识范围内，能够结合其它实施例实现这种特征、结构或特性，无论是否明确指出。
35.根据本公开的实施例可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实现。实施例还可以实现为使用一个或多个机器可读介质存储的指令，所述指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括任何适当形式的易失性或非易失性存储器。
36.为了便于讨论，将本文定义的模块、数据结构等如此定义，但并不旨在意味着需要任何特定的实现细节。例如，所描述的模块和/或数据结构中的任何一个可以如计算设备的特定设计或实现所要求的，被组合或被划分成子模块、子进程或计算机代码或数据的其它单元。
37.在附图中，为了便于描述，可以示出元件的具体布置或顺序。然而，这种元件的特定顺序或排列并不旨在意味着在所有实施例中都需要特定的处理顺序或顺序、或者处理的分离。通常，用于表示指令块或模块的示意性元件可以使用任何适当形式的机器可读指令来实现，并且每个这样的指令可以使用任何适当的编程语言、库、应用编程接口(api)和/或其它软件开发工具或框架来实现。类似地，用于表示数据或信息的示意性元件可以使用任何合适的电子装置或数据结构来实现。此外，在附图中可以简化或未示出元件之间的一些连接、关系或关联，以免使本公开变得不清楚。
38.本公开被认为是示例性的而非限制性的。在特征上，希望保护在本公开的精神内的所有变化和修改。尽管在此公开了特定的方面和实施例，但是鉴于上述教导，其它方面和实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。
39.在所附的附件中提供了无线耳机及其操作技术的附加示例。
40.虽然上文针对本发明的实施例，但可在不脱离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其它实施例及进一步实施例，且本发明的范围由所附权利要求书确定。