[發(fā)明專利]基于音頻差異值提取色調(diào)方法的音樂燈光系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108541098B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳科明;金文燦;吳耀增;羅國清
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08;H05B37/02
• 代理公司: 33246 浙江千克知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 周希良

本發(fā)明提供一種基于音頻差異值提取色調(diào)方法的音樂燈光系統(tǒng)，包括：處理音樂文件的上位機軟件、智能網(wǎng)關、彩色LED驅(qū)動裝置及配套彩色LED燈。本發(fā)明采用分析音樂文件中的音頻信息的方式，利用上位機軟件將播放中的音樂特征音頻信息實時轉化為相應的色彩信息，通過判斷音樂中兩個相鄰節(jié)奏點之間的音頻差異判斷節(jié)奏點所對應LED燈的色差，保證了音樂燈光整體色彩的豐富性和娛樂性，避免了其整體燈光跳變單調(diào)乏味的現(xiàn)象，利用無線通信的方式發(fā)送給LED，為用戶提供了實時性強、聲光匹配的音樂燈光體驗。同時本發(fā)明提供了單播、組播、廣播三種方式控制LED燈，采用本發(fā)明，用戶可自由選擇控制LED燈。

技術領域

本發(fā)明涉及一種可自適應音樂文件的音樂燈光系統(tǒng)，具體為涉及一種基于音頻差異值提取色調(diào)方法的音樂燈光系統(tǒng)。

背景技術

隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能照明技術的發(fā)展，簡單的照明功能已經(jīng)滿足不了人們的需求。娛樂性、個性化的音樂燈光受到了廣大用戶的歡迎。根據(jù)音頻信號處理方式的不同，當前音樂燈光的解決方案一般為兩種，一種是根據(jù)要播放的曲目，按照時序或者相關算法預先對照明設備進行設置，但這種方式需要對每一首播放的歌曲進行編排無法自適應所有歌曲，人工成本過大，只適合應用于大型的商業(yè)活動，普通家庭用戶難以承受。另外一種方式是使用上位機如PC機、智能手機等智能設備，在播放音樂的同時實時對音樂波形進行采樣分析頻譜，獲取音頻特征信息，然后通過相關的算法將音頻特征信息轉換為響應的顏色數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡或串口的方式發(fā)送給相應的彩燈設備，這種方案成本低，能夠自適應大部分歌曲，適合普通家庭或小型聚會使用，但是無法達到人工編排的絢麗效果，容易造成燈光與音樂節(jié)奏不協(xié)調(diào)的問題。

目前的音樂燈光系統(tǒng)存在以下幾個缺陷：

1、操作燈具數(shù)量受限。部分產(chǎn)品只支持單個LED燈具。

2、音樂自適應效果差。部分產(chǎn)品燈光效果無法與大多數(shù)音樂匹配，只適用于固定的少數(shù)歌曲。

3、音樂律動與燈光顏色跳變匹配不協(xié)調(diào)。部分產(chǎn)品燈光效果不明顯，對于平緩的音樂燈光顏色變化單一。

4、對音樂文件要求較高。部分產(chǎn)品容易受到音頻文件中噪聲的影響，整體效果大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術問題是，針對現(xiàn)有產(chǎn)品的技術缺陷，提供了一種基于音頻差異值提取色調(diào)的音樂燈光控制系統(tǒng)，解決了目前產(chǎn)品中存在的音樂燈光效果過于單調(diào)的問題，抑制了音樂燈光系統(tǒng)中噪聲對整體效果的影響，提高了音樂與燈光的匹配程度及色彩的豐富性。

本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)：

利用上位機對音樂文件，如mp3文件、wav文件解碼獲取PCM數(shù)據(jù)波形；通過小波閾值去噪對原始音頻信息進行去噪處理，抑制噪聲對后續(xù)音樂燈光效果的影響；利用上位機實時分析音頻信息，得到音樂實時的音強、音色、音調(diào)等音頻特征信息；將得到的音頻特征信息轉化為對應的HSV顏色空間參數(shù)；分析音樂中兩個相鄰節(jié)奏點的信號差異，根據(jù)兩個節(jié)奏點之間信號的差異值來判斷后者節(jié)奏點所對應的色調(diào)；利用智能網(wǎng)關作為集中器(AP)建立無線星形網(wǎng)絡，LED作為節(jié)點(ED)可自動加入網(wǎng)絡；上位機將分析音頻得到的相關顏色參數(shù)以無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給智能網(wǎng)關，網(wǎng)關分析無線數(shù)據(jù)的控制碼信息，根據(jù)控制碼將相應指令以單播幀或組播幀或廣播幀的方式下發(fā)給相應節(jié)點控制LED顏色跳變。

本發(fā)明中兩個音樂節(jié)奏點之間信號的差異值通過兩點的頻譜中幅度最大的n個值來定義，分別提取兩個節(jié)奏點中n個幅度最大的值作為樣本，信號差異值為兩點樣本中頻率值相同的點的個數(shù)。稱之為音頻差異度。