CN105704864A - 一种基于音乐内容的氛围照明系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于音乐内容的氛围照明系统及方法，系统由氛围控制器和LED灯带组成，所述氛围控制器带有一个模拟音频输入口以及一个LED灯带控制接口，音乐通过音乐播放器播出再通过模拟音频输入口输入氛围控制器，音乐通过氛围控制器对LED灯带进行控制。音乐通过模拟音频输入口输入氛围控制器，氛围控制器通过采集音频信号，再通过内置的AD转换器将模拟音频信号转换为数字信号，生成原始音乐采样的波形数据，这种波形数据被成为时域声波信号，并进行傅立叶转换算法，将时域声波信号转换为不同频段的声音强度信号。在用户欣赏音乐或者唱歌的时候，光线可根据音乐不同频率的变化实时变换亮灯的数量或者灯的亮度，以此增强用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明方式，特别涉及一种基于音乐内容的氛围照明系统及方法。
背景技术
随着LED技术的发展，照明由单色变为了多色，可以给用户呈现更多的内容。不同的颜色带给了用户不同的心情与氛围，兴奋、犹豫等不同心情都可以通过颜色来加深氛围体验。但是现有技术的照明变色均需要人为进行控制或者根据既定的逻辑自动化控制，并不能根据人的心情或者喜好来实施变换色彩。比如一些演出舞台，为根据演出音乐的需要，人为的在规定曲目播放的特定时间点预设好灯光的亮度、颜色、照射角度等操作。虽然光影效果与舞台演出交相辉映，但是依然做不到灯光自动匹配任何歌曲。再比如KTV中的LED变色氛围灯，颜色变化都是固定的模式，并不能根据用户所选的歌曲节奏自动变化。
发明内容
本发明正是为了解决以上问题，公开了一种基于音乐内容的氛围照明系统及方法，通过本发明的技术方案，可以接收播放的音乐并对其进行实时频谱分析，计算出各频率的强度，然后将各强度值转化为LED灯带亮灯的数量，比如鼓声属于低频，而弦乐属于中高频，当音乐中鼓点敲击时，显示低频的LED灯带亮灯数量就会越多，灯柱就会突然增长，弦乐的显示以此类推。当乐曲中鼓点和弦乐交织在一起时，不同频率的灯带依然根据自己频率的强度进行亮灯，通过对LED灯具的布局设计，用户就可以感受到光线同步跟随任意播放的音乐进行变化，而且可以区分高中低音甚至更多的频率的音强，从而更自然的烘托听音或者唱歌时候的氛围。
同时，用户通过只需要通过移动终端即可对此功能进行配置和氛围开关控制、以及调色控制。当需要打开音乐氛围时，选择开启氛围开关，照明即根据接收的音乐进行变化。当用户需要手动调色时，灯带随即从音乐跟随状态切换到全亮状态，显示的颜色根据用户移动终端上手指点击的颜色实时同步，用户即可选择自己喜欢的颜色手动调节场景氛围，用户也可以选择关闭以上两种功能，灯光随即自动关闭，以此达到节能目的。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于音乐内容的氛围照明系统，其特征在于：系统由氛围控制器和LED灯带组成，所述氛围控制器带有一个模拟音频输入口以及一个LED灯带控制接口，所述的氛围控制器上的LED灯带控制接口与LED灯带相连，所述的模拟音频输入口端与音乐播放器的输出端相连，音乐通过音乐播放器播出再通过模拟音频输入口输入氛围控制器，音乐通过氛围控制器对LED灯带进行控制。
所述的音乐播放器的输出端还连接有音箱。
所述灯带长度可以由多个频率组成，每个频率为10-50颗灯；
所示的LED灯带变化是通过spi总线进行控制的。
所示的LED灯带变化也可以是通过dmx512协议进行控制的
一种基于音乐内容的氛围照明方法，其特征在于：音乐通过模拟音频输入口输入氛围控制器，氛围控制器通过采集音频信号，再通过内置的AD转换器将模拟音频信号转换为数字信号，生成原始音乐采样的波形数据，这种波形数据被成为时域声波信号，并进行傅立叶转换算法，将时域声波信号转换为不同频段的声音强度信号。
根据频段的声音强度信号通过比例算法换算为LED灯显示的亮度、颜色以及数量。
通过傅立叶转换后和比例算法换算后得到每个频率的强度值，强度值的范围限定在0-1，在获得高中低每个频率的强度值后，经过换算得到每个时刻LED灯带的亮灯数量。
所述的氛围控制器可以通过终端设备远程进行配置和操作。
本发明的有益效果：通过本发明的技术方案，可以接收播放的音乐并对其进行实时频谱分析，计算出各频率的强度，然后将各强度值转化为LED灯带亮灯的数量，比如鼓声属于低频，而弦乐属于中高频，当音乐中鼓点敲击时，显示低频的LED灯带亮灯数量就会越多，灯柱就会突然增长，弦乐的显示以此类推。当乐曲中鼓点和弦乐交织在一起时，不同频率的灯带依然根据自己频率的强度进行亮灯，通过对LED灯具的布局设计，用户就可以感受到光线同步跟随任意播放的音乐进行变化，而且可以区分高中低音，从而更自然的烘托听音或者唱歌时候的氛围。
同时，用户通过只需要通过移动终端即可对此功能进行配置和氛围开关控制、以及调色控制。当需要打开音乐氛围时，选择开启氛围开关，照明即根据接收的音乐进行变化。当用户需要手动调色时，灯带随即从音乐跟随状态切换到全亮状态，显示的颜色根据用户移动终端上手指点击的颜色实时同步，用户即可选择自己喜欢的颜色手动调节场景氛围，用户也可以选择关闭以上两种功能，灯光随即自动关闭，以此达到节能目的。
本发明采用比例算法，这种换算方式有以下优点：
一：算法简单，cpu负载小，可以保证声音和LED灯同步。
二：可以划分多个频率，适用与不同场合。
三：不同频率可以设置不同的灯带颗数，安装不受实际环境的限制。
在用户欣赏音乐或者唱歌的时候，光线可根据音乐不同频率的变化实时变换亮灯的数量或者灯的亮度，以此增强用户体验。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于音乐内容的氛围照明系统及方法，系统由氛围控制器和led灯带组成，氛围控制器带有一个模拟音频输入口以及一个led灯带控制接口，音乐通过模拟音频输入口输入氛围控制器，通过内置的AD转换器将模拟音频信号转换为数字信号，生成原始音乐采样的波形数据，这种波形数据被成为时域信号，是以时间为x轴，振幅为y轴的波形数据，而我们需要的是某一时刻人耳听到的声音的各频率段的强度大小，这种信号被称为频域信号，以频率范围为x轴，以振幅为y轴的某一时刻的频谱数据，由时域信号转换频域信号的方式为傅立叶转换方法；通常数字音乐都是以44100Hz采样率的采样音频信号，在经过傅立叶变换后，可以得到1024个点的有效频率和功率分布，比例算法的频率映射范围是0Hz到22050Hz，但是实际是不现实的，也完全没有必要，因为大部分人的耳朵听力范围在20Hz到20KHz之间，不在此范围的频率可以忽略，并且为了显示灯带的效果，只需要人耳所听到的最明显的高中低频即可，通过傅立叶转换后和比例算法换算后得到每个频率的强度值，强度值的范围限定在0到1之间。
在获得高中低每个频率的强度值后，我们需要经过换算才能得到每个时刻led灯带的亮灯数量，通过spi总线或者dmx512协议控制led灯具的变化。我们假设有一串led灯带有150颗灯，于是取1-50颗为低频信号显示灯，51-100为中频信号显示灯，101-150为高频信号显示灯；例如，某一时刻低中高频的强度分别为x1＝0.3，x2＝0.5，x3＝0.8。低频信号灯亮灯颗数为50*x1＝50*0.3＝15颗，分别为第1～15颗灯；中频信号灯亮灯颗数为50*x2＝50*0.5＝25颗，分别为第51～75颗灯。中频信号灯亮灯颗数为50*x3＝50*0.8＝40颗，分别为第101～140颗灯，而通过设计将灯带分类为3段灯柱后，氛围控制器会实时接收音频信号的输入，控制不同的灯柱根据频率的不同呈现出不同的高度。以此让用户感受到歌曲与室内光线的同步动作，烘托了娱乐的氛围。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于音乐内容的氛围照明系统，其特征在于：系统由氛围控制器和LED灯带组成，所述氛围控制器带有一个模拟音频输入口以及一个LED灯带控制接口，所述的氛围控制器上的LED灯带控制接口与LED灯带相连，所述的模拟音频输入口端与音乐播放器的输出端相连，音乐通过音乐播放器播出再通过模拟音频输入口输入氛围控制器，音乐通过氛围控制器对LED灯带进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于音乐内容的氛围照明系统，其特征在于；所述的音乐播放器的输出端还连接有音箱。
3.根据权利要求1所述的一种基于音乐内容的氛围照明系统，其特征在于：所述灯带长度可以由多个频率组成，每个频率为10-50颗灯。
4.根据权利要求2所述的一种基于音乐内容的氛围照明系统，其特征在于：所示的LED灯带变化是通过spi总线进行控制的。
5.根据权利要求4所述的一种基于音乐内容的氛围照明系统，其特征在于：所示的LED灯带变化也可以是通过dmx512协议进行控制的。
6.一种基于音乐内容的氛围照明方法，其特征在于：音乐通过模拟音频输入口输入氛围控制器，氛围控制器通过采集音频信号，再通过内置的AD转换器将模拟音频信号转换为数字信号，生成原始音乐采样的波形数据，这种波形数据被成为时域声波信号，并进行傅立叶转换算法，将时域声波信号转换为不同频段的声音强度信号。
7.根据权利要求6所述的一种基于音乐内容的氛围照明方法，其特征在于：根据频段的声音强度信号通过比例算法换算为LED灯显示的亮度、颜色以及数量。
8.根据权利要求7所述的一种基于音乐内容的氛围照明方法，其特征在于：通过傅立叶转换后和比例算法换算后得到每个频率的强度值，强度值的范围限定在0-1，在获得高中低每个频率的强度值后，经过换算得到每个时刻LED灯带的亮灯数量。
9.根据权利要求8所述的一种基于音乐内容的氛围照明方法，其特征在于：所述的氛围控制器可以通过终端设备远程进行配置和操作。
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