CN111712025A - 一种智能灯光声光联动的控制***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能灯光声光联动的控制***及其控制***，涉及声光联动的技术领域，其包括灯具，用于室内的照明、渲染；音频采集模块，对音频信号的采样、逻辑运算处理以及对所述音频信号的频率进行分类；素材模块，用于提供编制所述灯具的与所述音频采集模块的各种场景的数据包；储存模块，用于储存各模块的数据信息；以及控制单元模块，分别与所述灯具、所述音频采集模块以及所述素材模块连接，并计算、逻辑和控制输出，实现声光联动；该智能灯光声光联动的控制***的智能控制器集成度较高，灯光能够跟随音乐的音频、节奏、节拍、鼓点等来进行变换，实现声光联动模式，具有声控加速功能，整体效果好，且编程简单。
Description
技术领域
本发明涉及声光联动的技术领域，尤其是一种智能灯光声光联动的控制***及其控制方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，娱乐行业的飞速发展，包间智能灯光和声光联动互对的应用需求愈来愈广泛。智能控制器是专为KTV和家庭设计的一款综合智能控制器，可控制照明灯光、RGB LED灯带、全彩LED灯带、摇头灯、空调、排风、服务灯、功放、内置音频检测、摇麦检查、效果灯声控制加速度等功能，是一款高度集成的综合控制器。
但是市面上的智能灯光的智能控制器集成度不高，只有简单的灯光效果，在音乐播放时，只是导入固定的灯光效果素材，其灯光并不能跟随音乐的不同而变化，无声控加速功能，整体效果不佳，且编程复杂，不适用于现今需要变化模式且代入感强的KTV行业中使用。
鉴于这些问题，如何提供一种智能控制器集成度较高，灯光能够跟随音乐的音频、节奏、节拍、鼓点等来进行变换，实现声光联动模式，具有声控加速功能，整体效果好，且编程简单的智能灯光声光联动的控制***是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种智能灯光声光联动的控制***，该控制***包括
灯具，用于室内的照明、渲染；
音频采集模块，对音频信号的采样、逻辑运算处理以及对所述音频信号的频率进行分类；
素材模块，用于提供编制所述灯具的与所述音频采集模块的各种场景的数据包；
储存模块，用于储存各模块的数据信息；
以及控制单元模块，分别与所述灯具、所述音频采集模块以及所述素材模块连接，并计算、逻辑和控制输出，实现声光联动，
所述灯具、音频采集模块、素材模块、储存模块分别于控制单元模块连接。
所述素材模块包括灯库、录制素材、场景素材、摇麦素材、声控素材、喝彩素材以及倒喝彩素材。
所述音频采集模块采用ARM7内核、32位处理器和120MHz中央主理器MCU。
所述控制单元模块内设有计算部分、逻辑部分以及控制输出部分；
其中，所述计算部分包括电机动作算法以及RGB色彩算法，
所述逻辑部分包括
音频处理逻辑，通过所述音频采集模块负责音频的采集，当采集所述音频信号的数据时会发送给所述中央处理器MCU，通过所述中央处理器MCU的处理来根据歌曲的频率和速度，自动调用配对的所述素材模块，经过精算后输出到所述灯具，其中，所述中央处理器MCU根据不同的歌曲类型，控制所述灯具输出不同的灯光效果，同时控制所述灯具的加速值；
摇麦处理逻辑，通过所述中央处理器MCU能够自动侦测有没人在使用摇麦唱歌，若有使用时，会自动切换到指定的灯光效果；
喝彩与倒喝彩运行逻辑，通过按键输入信号至所述中央处理器MCU，控制喝彩运行或到喝彩运行；
素材管理逻辑，对所述素材模块内的各个场景的数据包进行编号处理，通过所述中央处理器MCU找到对应的编号后，计算出所述数据包位于所述素材模块的地址，读取所述数据包数据，根据配置参数来解析数据包，实现不同效果；
时间轴管理逻辑，通过所述中央处理器MCU控制所述素材模块运行、声控运行和录制数据运行的线程的时间；
和集成控制逻辑，通过所述中央处理器MCU控制空调、环境灯、功放、服务灯、机顶盒的协议功能，
所述控制输出部分，通过所述中央处理器MCU计算、解析处理后，输出到各自的模块去实现功能。
所述灯具为基于DMX512协议的灯具；
所述灯具为摇头灯、激光灯、舞台灯、帕灯和光束灯的一种或多种。
所述智能灯光声光联动的控制***的控制方法，其包括音频采集模块的音频采集步骤和控制单元模块的运行步骤；
所述音频采集模块的音频采集步骤如下：
步骤1：所述音频采集模块首先进行***初始化；
步骤2：所述音频采集模块内部设有中央处理器MCU，通过所述中央处理器MCU的ADC采样引脚进行采样AD数据；
步骤3：通过所述中央处理器MCU判断所采集AD数据是否1024个点全部采集完成，若无亮成就返回步骤2重新执行，若全部亮成则进入下一步骤；
步骤4：所述采集AD数据的1024个点通过所述中央处理器MCU转换成数字信号，并采用FFU快速傅氏变换得出1024个点的FFT结果；
步骤5：根据FFT结果，取出范围在32-192Hz的定义为低频信号，大于7500Hz的定义为高频信号，若没有取出范围在32-192Hz和大于7500Hz的音频信号，则从返回步骤2重新执行；
步骤6：将步骤5中的所述低频信号和所述高频信号的进行输出；
步骤7：将输出的所述低频信号的低频点和所述高频信号的高频点有最高速度运算出歌曲当前的节奏速度，并分为10个等级；最后返回步骤2重新采样AD数据；
所述控制单元模块的运行步骤如下：
步骤1：所述控制单元模块进行***进行初始化处理；
步骤2：将所述控制单元模块分为灯具分支控制21、定时、终端管理控制22和集成中控分支控制23；
步骤211：通过所述中央处理器MCU进行音频检测更新，若更新完成，随即进行低频处理或者高频处理，若更新未完成，随即进行场景处理；
步骤213：读取素材效果数据，并将素材效果数据进行解析和利用电机动作算法以及RGB色彩算法计算得出当前所述灯具的移动速度以及颜色切换模式；
步骤214：将所述中央处理器MCU选择好的所述场景素材与所述声控素材进行叠加处理后，最后控制输出；
步骤221：通过所述中央处理器MCU控制所述灯具运行和所述素材模块的线程的时间；
步骤222：通过所述中央处理器MCU对摇麦、服务灯进行检测，在检测完成后，进行定时计数任务、协调，最后控制输出；
步骤231：对机顶盒数据、墙板数据、服务灯数据、空庭空调数据、功放数据进行处理，最后控制输出。
与现有技术相比，本发明通过灯具、素材、音频采集和控制单元的配合，实现声光联动，智能控制器集成度较高，灯光能够跟随音乐的音频、节奏、节拍、鼓点等来进行变换，具有声控加速功能，整体效果好，且编程简单。
附图说明
图1为本发明智能灯光声光联动的控制***的线框图；
图2为本发明智能灯光声光联动的控制***的素材分类示意图；
图3为本发明智能灯光声光联动的控制***的音频采集模块的流程图；
图4为本发明智能灯光声光联动的控制***的控制单元模块的流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种智能灯光声光联动的控制***，该控制***包括
灯具，用于室内的照明、渲染；
音频采集模块，对音频信号的采样、逻辑运算处理以及对所述音频信号的频率进行分类；
素材模块，用于提供编制所述灯具的与所述音频采集模块的各种场景的数据包；
储存模块，用于储存各模块的数据信息；
以及控制单元模块，分别与所述灯具、所述音频采集模块以及所述素材模块连接，并计算、逻辑和控制输出，实现声光联动，
所述灯具、音频采集模块、素材模块、储存模块分别于控制单元模块连接。
如图2所示，所述素材模块包括灯库、录制素材、场景素材、摇麦素材、声控素材、喝彩素材以及倒喝彩素材。当设计一个房间灯光效果时，首先选择灯具，通过该灯具所制作的效果。而传统的操作方式是每个灯具要去独立编程和调试，工作量大。为了解决这种繁琐工作，采用素材包解决方案。在灯具出厂前预先做好数据包。如灯具的灯库包，灯具的场景包，声控包等数据包，统称为素材。把每个数据包当成1个小模块(即素材)，有了相应的素材后，编制灯具的效果就方便了，只要选择你要的素材，快捷实现效果。例如“K歌”场景，想让摇头灯一边运动一边变换颜色，在声控时激光灯也参与。直接在已有的素材中选择需要效果即可。用户控制灯具变得更为简单，相同的数据只会存一份，可以供不同的场景调用。使整个***的数据大大减少，减少了数据冗余，节省了数据传输时间。硬件的存储器可以选择配置更小了，降低了硬件BOM成本。
所述音频采集模块采用ARM7内核、32位处理器和120MHz中央主理器MCU。
所述控制单元模块内设有计算部分、逻辑部分以及控制输出部分；
其中，所述计算部分包括电机动作算法，其采用了贝塞尔曲线(Béziercurve)算法，经过中央处理器MCU计算后驱动电机的输出。动作图形通过12点数据定位一个图形，并利用贝塞尔曲线原理：依据任意位置的点坐标绘制出的一条光滑曲线，使用4个控制点通过三次贝塞尔曲线计算公式P(t)＝t*t*t*(-p1+3*p2-3*p3+p4)+t*t*(3*p1-6p2+3*p3)+t*(-3*p1+3*p2)+p1计算出贝塞尔曲线图形的形状，相邻的两点间则选取曲线上的52个数据点作为输出数据，使每个点可以实现平滑过度，从而实现各种圆滑的动作图形。
以及RGB色彩算法，通过RGB三种颜色的不同组合搭配出不同的绚丽色彩，每两种颜色之间通过控制单位时间颜色变化量的大小，实现渐变的速度或者直接硬切；另外通过时差大小和亮灯顺序控制实现不同的跑灯效果。并内置有多种内置效果，提高了编程速度。
采用贝塞尔曲线应用到电机的控制，控制灯具的动作效果很方便设置，提高了编程效率。由于用计算机画图大部分时间是操作鼠标来掌握线条的路径，与手绘的感觉和效果有很大的差别。即使是一位精明的画师能轻松绘出各种图形，拿到鼠标想随心所欲的画图也不是一件容易的事。这一点是计算机万万不能代替手工的工作，所以到目前为止人们只能颇感无奈。使用贝塞尔工具画图很大程度上弥补了这一缺憾。
所述逻辑部分包括
音频处理逻辑，通过所述音频采集模块负责音频的采集，当采集所述音频信号的数据时会发送给所述中央处理器MCU，通过所述中央处理器MCU的处理来根据歌曲的频率和速度，自动调用配对的所述素材模块，经过精算后输出到所述灯具，其中，所述中央处理器MCU根据不同的歌曲类型，控制所述灯具输出不同的灯光效果，同时控制所述灯具的加速值；
其加速值的计算公式如下：加速值＝设定速度+(速度最大值-设定速度)*加速比*(加速等级/加速等级最大值)
例如：当前速度最大值为100，加速等级最大值为10级。如果当前灯具的设定速度为60，声控的加速度比为80％；如果当前声控速度为5级，则电机的加速度为76，
加速值为＝60+(100-60)*80％*(5/10)＝60+32*1/2＝76。
摇麦处理逻辑，通过所述中央处理器MCU能够自动侦测有没人在使用摇麦唱歌，若有使用时，会自动切换到指定的灯光效果；
喝彩与倒喝彩运行逻辑，通过按键输入信号至所述中央处理器MCU，控制喝彩运行或到喝彩运行；
素材管理逻辑，对所述素材模块内的各个场景的数据包进行编号处理，通过所述中央处理器MCU找到对应的编号后，计算出所述数据包位于所述素材模块的地址，读取所述数据包数据，根据配置参数来解析数据包，实现不同效果；
时间轴管理逻辑，通过所述中央处理器MCU控制所述素材模块运行、声控运行和录制数据运行的线程的时间；
和集成控制逻辑，通过所述中央处理器MCU控制空调、环境灯、功放、服务灯、机顶盒的协议功能，
所述控制输出部分，通过所述中央处理器MCU计算、解析处理后，输出到各自的模块去实现功能。
所述灯具为基于DMX512协议的灯具；
所述灯具为摇头灯、激光灯、舞台灯、帕灯和光束灯的一种或多种。
所述灯具均为基于DMX512-灯光控制传输协议的DMX灯具。凡是符合《DMX512-灯光控制传输协议》的设备标记“DMX512-A”，简称DMX512协议设备。只要支持DMX512协议的灯具，配合所述中央处理器MCU，实现控制和声光联动功能。
上述智能灯光声光联动的控制***的控制方法，其包括音频采集模块的音频采集步骤和控制单元模块的运行步骤；
所述音频采集模块的音频采集步骤如下：
步骤1：所述音频采集模块首先进行***初始化；
步骤2：所述音频采集模块内部设有中央处理器MCU，通过所述中央处理器MCU的ADC采样引脚进行采样AD数据；
步骤3：通过所述中央处理器MCU判断所采集AD数据是否1024个点全部采集完成，若无亮成就返回步骤2重新执行，若全部亮成则进入下一步骤；
步骤4：所述采集AD数据的1024个点通过所述中央处理器MCU转换成数字信号，并采用FFU快速傅氏变换得出1024个点的FFT结果；
步骤5：根据FFT结果，取出范围在32-192Hz的定义为低频信号，大于7500Hz的定义为高频信号，若没有取出范围在32-192Hz和大于7500Hz的音频信号，则从返回步骤2重新执行；
步骤6：将步骤5中的所述低频信号和所述高频信号的进行输出；
步骤7：将输出的所述低频信号的低频点和所述高频信号的高频点有最高速度运算出歌曲当前的节奏速度，并分为10个等级；最后返回步骤2重新采样AD数据；其中，相同频率的间隔时间越近，速度就越高，小于100毫秒的为1级，在100-200毫秒的为2级，在200-300毫秒的为3级，以此类推。把FFT快速傅氏变换经过裁剪后移植到中央处理器MCU，用纯软件的方式检测高低频率，降低了BOM成本。同时，可以修改任意的频率，增加了可维护性。摆脱了使用硬件方案只能够更改电子元件来进行频率的修改的局限性。
所述控制单元模块的运行步骤如下：
步骤1：所述控制单元模块进行***进行初始化处理；
步骤2：将所述控制单元模块分为灯具分支控制21、定时、终端管理控制22和集成中控分支控制23；
步骤211：通过所述中央处理器MCU进行音频检测更新，若更新完成，随即进行低频处理或者高频处理，若更新未完成，随即进行场景处理；
步骤213：读取素材效果数据，并将素材效果数据进行解析和利用电机动作算法以及RGB色彩算法计算得出当前所述灯具的移动速度以及颜色切换模式；
步骤214：将所述中央处理器MCU选择好的所述场景素材与所述声控素材进行叠加处理后，最后控制输出；
步骤221：通过所述中央处理器MCU控制所述灯具运行和所述素材模块的线程的时间；
步骤222：通过所述中央处理器MCU对摇麦、服务灯进行检测，在检测完成后，进行定时计数任务、协调，最后控制输出；
步骤231：对机顶盒数据、墙板数据、服务灯数据、空庭空调数据、功放数据进行处理，最后控制输出
本发明通过灯具、素材、音频采集和控制单元的配合，实现声光联动，智能控制器集成度较高，灯光能够跟随音乐的音频、节奏、节拍、鼓点等来进行变换，具有声控加速功能，整体效果好，且编程简单。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智能灯光声光联动的控制***，其特征在于：该控制***包括
灯具，用于室内的照明、渲染；
音频采集模块，对音频信号的采样、逻辑运算处理以及对所述音频信号的频率进行分类；
素材模块，用于提供编制所述灯具的与所述音频采集模块的各种场景的数据包；
储存模块，用于储存各模块的数据信息；
以及控制单元模块，分别与所述灯具、所述音频采集模块以及所述素材模块连接，并计算、逻辑和控制输出，实现声光联动，
所述灯具、音频采集模块、素材模块、储存模块分别于控制单元模块连接。
2.根据权利要求1所述的智能灯光声光联动的控制***，其特征在于：所述素材模块包括灯库、录制素材、场景素材、摇麦素材、声控素材、喝彩素材以及倒喝彩素材。
3.根据权利要求1所述的智能灯光声光联动的控制***，其特征在于：所述音频采集模块采用ARM7内核、32位处理器和120MHz中央主理器MCU。
4.根据权利要求3所述的智能灯光声光联动的控制***，其特征在于：所述控制单元模块内设有计算部分、逻辑部分以及控制输出部分；
其中，所述计算部分包括电机动作算法以及RGB色彩算法，
所述逻辑部分包括
音频处理逻辑，通过所述音频采集模块负责音频的采集，当采集所述音频信号的数据时会发送给所述中央处理器MCU，通过所述中央处理器MCU的处理来根据歌曲的频率和速度，自动调用配对的所述素材模块，经过精算后输出到所述灯具，其中，所述中央处理器MCU根据不同的歌曲类型，控制所述灯具输出不同的灯光效果，同时控制所述灯具的加速值；
摇麦处理逻辑，通过所述中央处理器MCU能够自动侦测有没人在使用摇麦唱歌，若有使用时，会自动切换到指定的灯光效果；
喝彩与倒喝彩运行逻辑，通过按键输入信号至所述中央处理器MCU，控制喝彩运行或到喝彩运行；
素材管理逻辑，对所述素材模块内的各个场景的数据包进行编号处理，通过所述中央处理器MCU找到对应的编号后，计算出所述数据包位于所述素材模块的地址，读取所述数据包数据，根据配置参数来解析数据包，实现不同效果；
时间轴管理逻辑，通过所述中央处理器MCU控制所述素材模块运行、声控运行和录制数据运行的线程的时间；
和集成控制逻辑，通过所述中央处理器MCU控制空调、环境灯、功放、服务灯、机顶盒的协议功能，
所述控制输出部分，通过所述中央处理器MCU计算、解析处理后，输出到各自的模块去实现功能。
5.根据权利要求1所述的智能灯光声光联动的控制***，其特征在于：所述灯具为基于DMX512协议的灯具；
所述灯具为摇头灯、激光灯、舞台灯、帕灯和光束灯的一种或多种。
6.一种智能灯光声光联动的控制***的控制方法，其特征在于：
其包括音频采集模块的音频采集步骤和控制单元模块的运行步骤；
所述音频采集模块的音频采集步骤如下：
步骤1：所述音频采集模块首先进行***初始化；
步骤2：所述音频采集模块内部设有中央处理器MCU，通过所述中央处理器MCU的ADC采样引脚进行采样AD数据；
步骤3：通过所述中央处理器MCU判断所采集AD数据是否1024个点全部采集完成，若无亮成就返回步骤2重新执行，若全部亮成则进入下一步骤；
步骤4：所述采集AD数据的1024个点通过所述中央处理器MCU转换成数字信号，并采用FFU快速傅氏变换得出1024个点的FFT结果；
步骤5：根据FFT结果，取出范围在32-192Hz的定义为低频信号，大于7500Hz的定义为高频信号，若没有取出范围在32-192Hz和大于7500Hz的音频信号，则从返回步骤2重新执行；
步骤6：将步骤5中的所述低频信号和所述高频信号的进行输出；
步骤7：将输出的所述低频信号的低频点和所述高频信号的高频点有最高速度运算出歌曲当前的节奏速度，并分为10个等级；最后返回步骤2重新采样AD数据；
所述控制单元模块的运行步骤如下：
步骤1：所述控制单元模块进行***进行初始化处理；
步骤2：将所述控制单元模块分为灯具分支控制21、定时、终端管理控制22和集成中控分支控制23；
步骤211：通过所述中央处理器MCU进行音频检测更新，若更新完成，随即进行低频处理或者高频处理，若更新未完成，随即进行场景处理；
步骤213：读取素材效果数据，并将素材效果数据进行解析和利用电机动作算法以及RGB色彩算法计算得出当前所述灯具的移动速度以及颜色切换模式；
步骤214：将所述中央处理器MCU选择好的所述场景素材与所述声控素材进行叠加处理后，最后控制输出；
步骤221：通过所述中央处理器MCU控制所述灯具运行和所述素材模块的线程的时间；
步骤222：通过所述中央处理器MCU对摇麦、服务灯进行检测，在检测完成后，进行定时计数任务、协调，最后控制输出；
步骤231：对机顶盒数据、墙板数据、服务灯数据、空庭空调数据、功放数据进行处理，最后控制输出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010634006.XA CN111712025A (zh) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | 一种智能灯光声光联动的控制***及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202010634006.XA CN111712025A (zh) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | 一种智能灯光声光联动的控制***及其控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111712025A true CN111712025A (zh) | 2020-09-25 |
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ID=72545122
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| CN202010634006.XA Pending CN111712025A (zh) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | 一种智能灯光声光联动的控制***及其控制方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN111712025A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112396918A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-23 | 辽东学院 | 一种基于五条线视觉显示技术的声乐教学用黑板及方法 |
| CN114286478A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 深圳市智岩科技有限公司 | 一种灯具控制方法及其相关设备 |
| CN114974293A (zh) * | 2022-08-02 | 2022-08-30 | 利亚德光电股份有限公司 | 一种基于声光联动的大型场地智能视效展示方法及*** |
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2020
- 2020-07-02 CN CN202010634006.XA patent/CN111712025A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112396918A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-23 | 辽东学院 | 一种基于五条线视觉显示技术的声乐教学用黑板及方法 |
| CN114286478A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 深圳市智岩科技有限公司 | 一种灯具控制方法及其相关设备 |
| CN114286478B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-03-22 | 深圳市智岩科技有限公司 | 一种灯具控制方法及其相关设备 |
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