TWI602472B - 燈光顯示效果控制系統 - Google Patents

Description

燈光顯示效果控制系統

本發明涉及燈光調節技術領域，尤其涉及一種燈光顯示效果控制系統。

現有技術中，大量發光二極體燈的使用場景，例如將發光二極體燈應用於家庭環境氛圍照明上時，雖然可以通過調節發光二極體燈的亮度或者顏色來實現不同的舞臺燈光顯示效果，但是並沒有確實的技術方案能夠解決燈光顯示效果調節和音樂播放即時同步的問題，即現有技術無法解決發光二極體燈光顯示效果與音樂播放即時同步調節的問題。

根據現有技術中存在的問題，現提供一種燈光顯示效果控制系統的技術方案，旨在解決現有技術中燈光與音樂無法同步調節的問題；上述技術方案具體包括：一種燈光顯示效果控制系統，其中，用於控制多個全彩發光二極體燈珠的燈光顯示效果；所述燈光顯示效果控制系統包括：處理單元，獲取外部輸入的音頻數據，並將所述音頻數據由時域轉換至頻域，以根據相應的頻域訊號提取對應的控制訊號，輸出所述控制訊號；驅動單元，分別連接所述全彩發光二極體燈珠，用以根據所述控制訊號，控制相應的所述全彩發光二極體燈珠隨所述音頻數據進行的燈光顯示效果；所述驅動單元中包括：亮度調節模組，用以根據所述控制訊號，調節相應的所述全彩發光二極體燈珠隨所述音頻 數據進行的亮度顯示效果；顏色調節模組，用以根據所述控制訊號，調節相應的所述全彩發光二極體燈珠隨所述音頻數據進行的顏色顯示效果。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，所述處理單元中包括：獲取模組，用於獲取外部輸入的音頻數據；轉換模組，連接所述獲取模組，用於將所述音頻數據由時域變換至頻域，以得到相應的頻域訊號；提取模組，連接所述轉換模組，以從多個頻率點中分別提取相應的振幅訊號；計算模組，連接所述提取模組，用於根據被提取的所述振幅訊號，計算得到相應的所述控制訊號並輸出；所述控制訊號中包括用於調節所述全彩發光二極體燈珠的亮度效果的亮度調節數據，以及用於調節所述全彩發光二極體燈珠的顏色效果的顏色調節數據。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，所述驅動單元中包括一驅動電路；所述驅動電路的輸入端連接至所述處理單元，輸出端分別連接每個所述全彩發光二極體燈珠的控制接腳；所述驅動電路將所述控制訊號寫入對應的暫存器中，並根據所述暫存器中寫入的值，驅動刷新相應的所述全彩發光二極體燈珠的控制接腳，以控制相應的所述全彩發光二極體燈珠的顯示效果。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，所述控制訊號中包括用於調節所述全彩發光二極體燈珠的亮度顯示效果的亮度調節數據；對一個位元進行賦值，以表示所述亮度調節數據中不同的亮度等級；所述亮度調節模組根據所述亮度調節數據中表示的所述亮度等級，輸出具有對應占空比的脈寬調製訊號，以相應調節相應的所述全彩發光二極體燈珠的亮度顯示效果。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，所述控制訊號中包括用於調節所述全彩發光二極體燈珠的顏色顯示效果的顏色調節數據；該燈光顯示效果控制系統，所述控制訊號中包括用於調節所述全彩發光二極體燈珠的顏色顯示效果的顏色調節數據；所述顏色調節數據中包括三種基礎顏色，對一個位元進行賦值以表示一種基礎顏色對應的顏色值，三種所述基礎顏色的顏色值合並形成所述顏色調節數據對應的顏色值；所述顏色調節模組根據所述顏色調節數據中表示的所述顏色值，輸出具有對應占空比的脈寬調製訊號，以調節相應的所述全彩發光二極體燈珠的顏色顯示效果。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，所述處理單元中包括一存儲模組，所述存儲模組中預設有多個調節方案，每個所述調節方案中包括一系列對所述全彩發光二極體燈珠的亮度調節方式和/或顏色調節方式；每個調節方案對應於一種音樂類型；所述處理單元中更包括：解析模組，分別連接所述獲取模組、所述存儲模組和所述計算模組；所述解析模組對外部輸入的所述音頻數據進行解析，以獲取對應所述音頻數據的音樂類型，並根據所述音樂類型調取相應的所述調節方案輸出；所述計算模組根據所述調節方案計算得到相應的所述控制訊號並輸出。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，更包括：電源單元，分別連接所述處理單元和所述驅動單元，用於提供所述處理單元和所述驅動單元正常工作所需的電能。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，更包括：通信單元，連接所述處理單元；所述處理單元通過所述通信單元獲取通過遠端輸入或者通過當地輸入的所述音頻數據。

於一較佳實施方式中，該燈光顯示效果控制系統，其中，更包括：音頻解碼單元，連接所述處理單元，用於對所述音頻數據進行解碼，以將所述音頻數據中包括的數字音頻訊號轉換成模擬音頻訊號或者數字音頻流輸出。

於一較佳實施方式中，音頻擴音器單元，連接所述音頻解碼單元，用於對所述模擬音頻訊號或者所述數字音頻流進行處理，以形成並通過擴音器輸出音樂。

上述技術方案的有益效果是：提供一種燈光顯示效果控制系統，能夠適用於隨音樂播放即時調節發光二極體燈光，以使發光二極體燈隨著音樂律動顯示不同的燈光顯示效果，能提供給使用者高品質的音樂欣賞環境，提升使用者的使用體驗。

A‧‧‧全彩發光二極體燈珠

B‧‧‧燈光顯示效果控制系統

1‧‧‧處理單元

11‧‧‧獲取模組

12‧‧‧轉換模組

13‧‧‧提取模組

14‧‧‧計算模組

15‧‧‧存儲模組

16‧‧‧解析模組

2‧‧‧通信單元

3‧‧‧驅動單元

31‧‧‧亮度調節模組

32‧‧‧顏色調節模組

4‧‧‧音頻解碼單元

5‧‧‧音頻擴音器單元

6‧‧‧電源單元

圖1-3是本發明的較佳的實施例中，一種燈光顯示效果控制系統的結構示意圖。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出進步性的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。

本發明的較佳的實施例中，基於現有技術中存在的上述問題，現提供一種燈光顯示效果控制系統的技術方案，該燈光顯示效果控制系統用於控制多個全彩發光二極體燈珠A的燈光顯示效果。具體而言，本發明的較佳的實施例中，所謂全彩發光二極體燈珠，是指通過紅綠藍三種顏色的燈光混合後產生各種色彩的燈珠，以達到全彩的效果。

本發明的一個較佳的實施例中，全彩發光二極體燈珠可以採用紅綠藍三顆獨立分開的小發光二極體燈珠並排焊接到一個鄰近的區域，並通過一個蓋住三個小發光二極體燈珠的燈罩來實現混色，以達到生成各種色彩的效果。

本發明的另一個較佳的實施例中，也可以採用紅綠藍三顆發光二極體晶片積體封裝到一起來實現RGB全彩燈珠，通過紅綠藍三種不同的顏色和/或亮度的組合可以形成中顏色的顯示效果。

則本發明的較佳的實施例中，上述燈光顯示效果控制系統B的結構如圖1所示，具體包括：處理單元1，獲取外部輸入的音頻數據，並將音頻數據由時域轉換至頻域，以根據相應的頻域訊號提取對應的控制訊號，輸出控制訊號。

本發明的較佳的實施例中，上述處理單元1可以為CPU音頻訊號處理晶片。

具體地，本發明的較佳的實施例中，如圖2所示，上述處理單元1具體包括：獲取模組11，用於獲取外部輸入的音頻數據。

本發明的較佳的實施例中，所謂音頻數據，可以為外部輸入的多媒體檔，例如音樂檔或者視頻檔等。

本發明的較佳的實施例中，於上述燈光顯示效果控制系統中更包括一通信單元2，連接上述處理單元1。則處理單元1中的獲取模組11可以通過上述通信單元2遠端獲取外部輸入的音頻數據。

則本發明的一個較佳的實施例中，上述通信單元2提供無綫傳輸方式(WiFi連接方式)給處理單元1，以供處理單元1獲取音頻數據。

本發明的較佳的實施例中，仍然如圖2所示，上述處理單元1中更包括：轉換模組12，連接獲取模組11。本發明的較佳的實施例中，轉換模組12用於將音頻數據由時域變換至頻域，以得到相應的頻域訊號。具體地，本發明的較佳的實施例中，轉換模組12用於通過FFT傅裏葉變換演算法，將音頻數據中的時域訊號轉換成頻域訊號。

提取模組13，連接轉換模組12。本發明的較佳的實施例中，提取模組13用於在多個頻率點中分別提取相應的振幅訊號。具體地，本發明的較佳的實施例中，上述轉換模組12輸出頻域訊號，則提取模組13可以從頻域訊號中獲取多個頻率點的振幅訊號。所謂振幅訊號，可以用於表示音頻數據中音樂的起伏和輕重急緩等狀態。

計算模組14，連接提取模組13，用於根據被提取的振幅訊號，計算得到相應的控制訊號並輸出。具體地，本發明的較佳的實施例中，如上文中所述，利用振幅訊號即可處理得到相應的控制訊號。

本發明的較佳的實施例中，所謂控制訊號，其中包括用於調節全彩發光二極體燈珠的亮度效果的亮度調節數據，以及用於調節全彩發光二極體燈珠的顏色效果的顏色調節數據。

本發明的較佳的實施例中，所謂亮度調節數據，其由一個位元(8 位)賦值表示，採用十六進制表示，即一個全彩發光二極體燈珠的亮度可以被細分為最多256個亮度等級，每個亮度等級代表一種亮度。

本發明的較佳的實施例中，所謂顏色調節數據，其中包括三種基礎顏色，即上文中所述的紅綠藍。則對於顏色調節數據而言，其中每種基礎顏色的顏色值由一個位元(8位)表示，則綜合三種基礎顏色的顏色值可以得到該顏色調節數據對應的顏色值，因此理論上可以生成1600多萬中顏色，以對應不同的顏色值。

則本發明的較佳的實施例中，上述控制訊號中包括亮度調節數據和顏色調節數據，因此燈光顯示效果調節系統可以根據該控制訊號調節全彩發光二極體燈珠的亮度和/或顏色顯示效果。

本發明的較佳的實施例中，如圖1所示，上述燈光顯示效果控制系統中更包括：驅動單元3，分別連接全彩發光二極體燈珠A，用以根據控制訊號，控制相應的全彩發光二極體燈珠隨音頻數據進行的燈光顯示效果。

具體地，本發明的較佳的實施例中，如圖3所示，上述驅動單元3包括：亮度調節模組31，用以根據控制訊號，調節相應的全彩發光二極體燈珠隨音頻數據進行的亮度顯示效果。換言之，本發明的較佳的實施例中，亮度調節模組31用以根據控制訊號中的亮度調節數據，調節相應的全彩發光二極體燈珠隨音頻數據進行的亮度顯示效果。

具體地，本發明的較佳的實施例中，如上文中所述，每個亮度調節數據均可以由一個位元表示，且採用十六進制表示(即0x00-0xFF)，因此可 以表示最多256個亮度等級，也就是表示最多256種亮度調節數據。

則本發明的較佳的實施例中，在上述驅動單元3中實際包括一驅動電路(圖中未示出)，驅動電路的輸入端接入上述處理單元(即CPU音頻訊號處理晶片)，輸出端分別連接每個全彩發光二極體燈珠的接腳，即驅動電路將控制訊號中的亮度調節數據和顏色調節數據寫入對應的暫存器中，並從暫存器中讀取相應寫入的值，以驅動刷新電路上連接至全彩發光二極體燈珠的接腳，從而達到控制全彩發光二極體燈珠的目的。

具體地，本發明的較佳的實施例中，亮度調節模組31可以根據獲取的控制訊號中包括的亮度調節數據，通過驅動電路接腳輸出相應的脈寬調製訊號(Pulse-Width Modulation，PWM)來實現燈珠亮度的調節。即，根據亮度調節數據，亮度調節模組31輸出具有特定占空比的方波的脈寬調製訊號，從而能夠調節相應的全彩發光二極體燈珠的亮度顯示效果。

本發明的較佳的實施例中，亮度調節模組31通過驅動電路輸出的PWM的頻率高低影響燈的閃爍程度。因此，為了保證使用者的眼睛看不到發光二極體燈珠的閃爍(即使得發光二極體燈珠變換亮度更自然)，經過研究發現，PWM的最小頻率不能低於100HZ，較佳的一個PWM頻率可以為1000HZ。

本發明的較佳的實施例中，如上文中所述，不同的PWM訊號的占空比代表不同的亮度等級，占空比的取值範圍可以預先設定，例如從最小值0到最大值1：當PWM的占空比為0時，表示全彩發光二極體燈珠在一個時鐘週期內全部的時段都是處於關斷狀態；當PWM的占空比為1時，表示全彩發光二極體燈珠在一個時鐘週期內全部的時段都是處於導通狀態，即為亮度等級最高的顯示效果。

本發明的較佳的實施例中，上述對于全彩發光二極體燈珠的亮度調節，需要對每路的最大電流輸出進行限流，以使最大驅動電流與全彩發光二極體燈珠的最大工作電流相配，以防止驅動電流過大造成驅動電路和燈珠過熱而燒毀。

本發明的較佳的實施例中，仍然如圖3所示，上述驅動單元3包括：顏色調節模組32，用以根據控制訊號，調節相應的全彩發光二極體燈珠隨音頻數據進行的顏色顯示效果。換言之，本發明的較佳的實施例中，顏色調節模組32用以根據控制訊號中的顏色調節數據，調節相應的全彩發光二極體燈珠隨音頻數據進行的顏色顯示效果。

如上文中所述，本發明的較佳的實施例中，顏色調節數據中包括三種基礎顏色，每種基礎顏色可以採用一個位元表示(同樣採用十六進制表示)，因此，每種基礎顏色可以至多有256種細分等級，則整體的顏色調節數據的顏色值可以有1600多萬種。

則同樣如上文中所述，對應每種顏色調節數據的顏色值，設定一個具有相應占空比的方波的PWM訊號。顏色調節模組32通過驅動電路輸出相應的PWM訊號，從而調節相應的全彩發光二極體燈珠的顏色顯示效果。

本發明的較佳的實施例中，如上文中所述，全彩發光二極體燈珠由紅綠藍三個小發光二極體燈珠整合形成，因此顏色調節模組32通過驅動電路輸出PWM訊號，以分別控制紅綠藍三種小發光二極體燈珠的顏色顯示效果，從而調節整個全彩發光二極體燈珠的顏色顯示效果。

本發明的較佳的實施例中，仍然如圖2所示，上述處理單元1中包括： 存儲模組15。本發明的較佳的實施例中，存儲模組15中預設有多個調節方案，每個調節方案中包括一系列對全彩發光二極體燈珠的亮度調節方式和/或顏色調節方式。本發明的較佳的實施例中，每個調節方案對應於一種音樂類型。例如根據不同的音樂類型(節奏感比較強烈的，或者節奏比較明快的，或者旋律較為舒緩的等)預設不同的調節方案，又例如根據不同的音樂類型(鄉村音樂，或者古典音樂，或者流行音樂，或者說唱音樂，或者爵士音樂，或者搖滾音樂等)

因此，本發明的較佳的實施例中，處理單元1中更包括：解析模組16，分別連接獲取模組11、存儲模組15和計算模組14；本發明的較佳的實施例中，解析模組16對外部輸入的音頻數據進行解析，以獲取對應音頻數據的音樂類型，並根據音樂類型調取相應的調節方案輸出；隨後計算模組14根據調節方案計算得到相應的控制訊號並輸出。換言之，本發明的較佳的實施例中，燈光顯示效果控制系統解析多媒體檔並判斷相應的音樂類型，以調取預設的調節方案來調節全彩發光二極體燈珠的燈光顯示效果。例如根據不同的音樂類型(節奏感強烈的，或者節奏明快的，或者旋律舒緩的等)選擇不同的調節方案進行調節，又例如根據不同的音樂類型(鄉村音樂，或者古典音樂，或者流行音樂，或者說唱音樂，或者爵士音樂，或者搖滾音樂等)選擇不同的調節方案進行調節。

本發明的較佳的實施例中，仍然如圖1所示，上述燈光顯示效果控制系統B更包括：音頻解碼單元4，連接處理單元1，用於對音頻數據進行解碼，以將音頻數據中包括的數字音頻訊號轉換成模擬音頻訊號或者數字音頻流輸出。 本發明的較佳的實施例中，音頻解碼單元4可以為CODEC音頻解碼器，用於對處理單元1送來的音頻數據進行數模轉換，把音頻數據內的數字音頻訊號轉換成模擬音頻訊號或者數字音頻流輸出。

音頻擴音器單元5，連接音頻解碼單元4，用於對模擬音頻訊號或者數字音頻流進行處理，以形成並通過擴音器輸出音樂。本發明的較佳的實施例中，音頻擴音器單元5對模擬音頻訊號進行放大和調優處理，隨後驅動大功率喇叭發出相應的音樂聲音。

本發明的較佳的實施例中，仍然如圖1所示，上述燈光顯示效果控制系統B更包括：電源單元6，分別連接處理單元1和驅動單元3，用於提供處理單元1和驅動單元3正常工作所需的電能。

本發明的一個較佳的實施例中，電源單元6將外部輸入的220V交流電源通過開關電源進行電壓變換，以轉換成多路的直流電壓輸出。其中一路供給給音頻擴音器單元5工作，一般可選為5V到20V，本發明的較佳的實施例中，優選的可以為18V工作電壓；另一路5V輸出攻擊給CPU音頻訊號處理晶片以及其他的功能模組，本發明的較佳的實施例中優選的可以降壓至3.3V，或者1.8V或者1V。因此，本發明的較佳的實施例中，上述電源單元6還連接上述音頻解碼單元4和音頻擴音器單元5。

綜上所述，本發明技術方案中，採用上述燈光顯示效果控制系統，能夠實現燈光顯示效果與音樂播放同步調節，提升使用者的試用體驗。

以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說 明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。

A‧‧‧全彩發光二極體燈珠

B‧‧‧燈光顯示效果控制系統

1‧‧‧處理單元

2‧‧‧通信單元

3‧‧‧驅動單元

4‧‧‧音頻解碼單元

5‧‧‧音頻擴音器單元

6‧‧‧電源單元

Claims (8)

1. 一種燈光顯示效果控制系統，用於控制多個全彩發光二極體燈珠的燈光顯示效果；所述燈光顯示效果控制系統包括：處理單元，獲取外部輸入的音頻數據，並將所述音頻數據由時域轉換至頻域，以根據相應的頻域訊號提取對應的控制訊號，輸出所述控制訊號；驅動單元，分別連接所述全彩發光二極體燈珠，用以根據所述控制訊號，控制相應的所述全彩發光二極體燈珠隨所述音頻數據進行的燈光顯示效果；所述驅動單元中包括：亮度調節模組，用以根據所述控制訊號，調節相應的所述全彩發光二極體燈珠隨所述音頻數據進行的亮度顯示效果；顏色調節模組，用以根據所述控制訊號，調節相應的所述全彩發光二極體燈珠隨所述音頻數據進行的顏色顯示效果；所述控制訊號中包括用於調節所述全彩發光二極體燈珠的亮度顯示效果的亮度調節數據；對一個位元進行賦值，以表示所述亮度調節數據中不同的亮度等級；所述亮度調節模組根據所述亮度調節數據中表示的所述亮度等級，輸出具有對應占空比的脈寬調製訊號，以相應調節相應的所述全彩發光二極體燈珠的亮度顯示效果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燈光顯示效果控制系統，所述處理單元中包括：獲取模組，用於獲取外部輸入的音頻數據； 轉換模組，連接所述獲取模組，用於將所述音頻數據由時域變換至頻域，以得到相應的頻域訊號；提取模組，連接所述轉換模組，以從多個頻率點中分別提取相應的振幅訊號；計算模組，連接所述提取模組，用於根據被提取的所述振幅訊號，計算得到相應的所述控制訊號並輸出；所述控制訊號中包括用於調節所述全彩發光二極體燈珠的亮度效果的亮度調節數據，以及用於調節所述全彩發光二極體燈珠的顏色效果的顏色調節數據。
3. 如申請專利範圍第1項所述之燈光顯示效果控制系統，所述驅動單元中包括一驅動電路；所述驅動電路的輸入端連接至所述處理單元，輸出端分別連接每個所述全彩發光二極體燈珠的控制接腳；所述驅動電路將所述控制訊號寫入對應的暫存器中，並根據所述暫存器中寫入的值，驅動刷新相應的所述全彩發光二極體燈珠的控制接腳，以控制相應的所述全彩發光二極體燈珠的顯示效果。
4. 如申請專利範圍第1項所述之燈光顯示效果控制系統，所述控制訊號中包括用於調節所述全彩發光二極體燈珠的顏色顯示效果的顏色調節數據；所述顏色調節數據中包括三種基礎顏色，對一個位元進行賦值以表示一種基礎顏色對應的顏色值，三種所述基礎顏色的顏色值合並形成所述顏色調節數據對應的顏色值；所述顏色調節模組根據所述顏色調節數據中表示的所述顏色值，輸出具有對應占空比的脈寬調製訊號，以調節相應的所述全彩發光二極體燈珠的顏色顯 示效果。
5. 如申請專利範圍第2項所述之燈光顯示效果控制系統，所述處理單元中包括一存儲模組，所述存儲模組中預設有多個調節方案，每個所述調節方案中包括一系列對所述全彩發光二極體燈珠的亮度調節方式和/或顏色調節方式；每個調節方案對應於一種音樂類型；所述處理單元中更包括：解析模組，分別連接所述獲取模組、所述存儲模組和所述計算模組；所述解析模組對外部輸入的所述音頻數據進行解析，以獲取對應所述音頻數據的音樂類型，並根據所述音樂類型調取相應的所述調節方案輸出；所述計算模組根據所述調節方案計算得到相應的所述控制訊號並輸出。
6. 如申請專利範圍第1項所述之燈光顯示效果控制系統，更包括：電源單元，分別連接所述處理單元和所述驅動單元，用於提供所述處理單元和所述驅動單元正常工作所需的電能。
7. 如申請專利範圍第2項所述之燈光顯示效果控制系統，更包括：通信單元，連接所述處理單元；所述處理單元通過所述通信單元獲取通過遠端輸入或者通過當地輸入的所述音頻數據。
8. 如申請專利範圍第1項所述之燈光顯示效果控制系統，更包括：音頻解碼單元，連接所述處理單元，用於對所述音頻數據進行解碼，以將所述音頻數據中包括的數字音頻訊號轉換成模擬音頻訊號或數字音頻流輸出；音頻擴音器單元，連接所述音頻解碼單元，用於對所述模擬音頻訊號或所述數字音頻流進行處理，以形成並通過擴音器輸出音樂。