CN105761657B - 一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统 - Google Patents

一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统，该方法包括：微控制单元MCU检测其包括的采集模块是否采集了预设数量的音频信号；若是，采用快速离散傅里叶变换算法FFT对音频信号进行处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值；根据FFT各阶模值调用场景识别算法，判断场景状态是否为静音状态；若是，则调用动画生成算法，显示预设的图案，且在刷新中断时，判断是否采集到有效的音频数据；若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态；场景识别算法判断出系统处于放音状态，则根据音乐频谱生成算法，将点阵显示模块当前显示的音乐频谱的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱。

Description

一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统
技术领域
本发明涉及音频信号处理技术领域，尤其涉及一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统。
背景技术
音乐能够让人心情愉悦，若配备随音符跳动的灯光甚至多彩频谱则更能给人带来多方位的视觉冲击，增强视听感受。然而，发明人在实施本发明的过程中发现，目前的功放产品对音乐频谱的设计通常通过将显示模块做成特定的形状来实现特定图形的显示，这就需要单独定制显示模块，最终显示的图案固定、单一，而且如果要做更丰富的动画或者拓展产品只能修改硬件，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统，通过巧妙地使用MCU中断控制方法，将采集、计算和刷新精准配合，使频谱或动画的显示不依赖高性能CPU也能做到动感流畅，成本较低，且能够自动识别用户放音状态，做功能切换，可丰富产品设计和提升用户体验。
本发明提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法，包括：
步骤1、微控制单元MCU检测其包括的音频数据采集模块是否采集到预设数量的音频信号，所述音频信号来自功放产品，且由所述音频数据采集模块根据预定的周期采集；
步骤2、已采集到预设数量的音频信号，采用快速离散傅里叶变换算法FFT对音频信号进行处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值；
步骤3、根据FFT各阶模值调用场景识别算法，判断场景状态是否为静音状态；
步骤4、若是，则调用动画生成算法，显示预设的图案，且在刷新中断时，判断是否采集到有效的音频数据；
步骤5、若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态；
步骤6、当场景识别算法判断出系统处于放音状态时，则根据音乐频谱生成算法，将点阵显示模块当前显示的音乐频谱的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱。
可选地，所述方法还包括：步骤7、若否，即为放音状态，则执行步骤6。
可选地，步骤6和/或7具体包括：获取点阵显示模块当前显示的状态值；调用音乐频谱生成算法比较FFT各阶模值与状态值的大小；当FFT各阶模值大于状态值时，将点阵显示模块当前显示的状态值更新为FFT各阶模值。
可选地，步骤3具体包括：当连续出现x次采集的音频数据的FFT模值为零时，场景状态从放音状态切换到静音状态。
可选地，音频信号来自功放产品，且经过滤波处理。
可选的，在步骤1之前，所述方法还包括：
步骤8、所述MCU检测其包括的音频数据采集模块是否采集到音频信号；
步骤9、若未采集到，调用动画生成算法，显示预设的图案；
步骤10、若已采集到，检测采集到的音频信号是否大于预设音频信号，若大于，则执行步骤1，若小于，则执行步骤9。
本发明还提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的系统，该系统包括：微控制单元MCU和点阵显示模块，其中，MCU包括：音频数据采集模块、频谱数据处理模块、场景识别模块、动画/音乐频谱生成模块和显示驱动模块，
音频数据采集模块根据预定的周期采集预设数量的音频信号，音频信号来自功放产品；
频谱数据处理模块采用快速离散傅里叶变换算法FFT对音频信号进行处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值；
场景识别模块调用场景识别算法，判断场景状态是否为静音状态；
若是，动画生产模块调用动画生成算法驱动显示确定模块，显示预设的图案；
在刷新中断时，场景识别模块判断是否采集到有效的音频数据，若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态；
场景识别模块判断出系统处于放音状态，音乐频谱生产模块调用音乐频谱生成算法，将点阵显示模块当前显示的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱。
可选地，音乐频谱生产模块具体用于获取点阵显示模块当前显示的状态值，并比较FFT各阶模值与状态值的大小；当FFT各阶模值大于状态值时，调用音乐频谱生成算法驱动显示确定模块，并将点阵显示模块当前显示的状态值更新为FFT各阶模值。
可选地，当连续出现x次采集的音频数据的FFT模值为零时，场景区别模块确定将场景状态从放音状态切换到静音状态。
可选地，系统还包括：滤波处理单元，滤波处理单元对功放产品输入的音频信号进行滤波处理，并将经滤波处理后的音频信号输出至MCU的音频数据采集模块。
基于上述的技术方案提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统，通过微控制单元MCU对采集到的音频信号的数据做FFT计算处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值并通过识别算法将用户场景识别为放音状态或静音状态，对放音状态，将根据音乐频谱生成算法对其显示状态值进行更新，并在刷新中断中根据设定的节拍生成动态波形；对静音状态，将调用动画生成算法显示预设的图案或LOGO，并在刷新中断中判断是否采集到有效的音频数据，以便从静音状态切回放音状态。
本发明实施例由于通过巧妙地使用MCU中断控制方法，将采集、计算和刷新精准配合，使频谱或动画的显示不依赖高性能CPU也能做到动感流畅，成本较低，且能够自动识别用户放音状态，做功能切换，可丰富产品设计和提升用户体验。
附图说明
图1为根据本发明实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明另一实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法的示意性流程图；
图3为根据本发明另一实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法的示意性流程图；
图4为根据本发明实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的系统的示意性结构框图；
图5为根据本发明另一实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的系统的示意性结构框图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。图1是根据本发明实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱的方法100的示意性流程图。
如图1所示的方法100包括：
步骤110，微控制单元MCU检测其包括的音频数据采集模块是否采集到预设数量的音频信号，所述音频信号来自功放产品，且由所述音频数据采集模块根据预定的周期采集。
步骤120，已采集到预设数量的音频信号，采用快速离散傅里叶变换算法FFT对所述音频信号进行处理，得到所述音频信号对应的FFT各阶模值。
步骤130，根据所述FFT各阶模值调用场景识别算法，判断场景状态是否为静音状态。
步骤140，若是，则调用动画生成算法，显示预设的图案，且在刷新中断时，判断是否采集到有效的音频数据。
步骤150，若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态。
步骤160，根据音乐频谱生成算法，将点阵显示模块当前显示的音乐频谱的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱。
应理解，在该实施例中，若步骤130判断的结果为否，即场景状态为放音状态，则执行步骤160。
上述实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法，通过MCU对采集到的音频信号的数据做FFT计算处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值并通过识别算法将用户场景识别为放音状态或静音状态，对放音状态，将根据音乐频谱生成算法对其显示状态值进行更新，并在刷新中断中根据设定的节拍生成动态波形；对静音状态，将调用动画生成算法显示预设的图案或LOGO，并在刷新中断中判断是否采集到有效的音频数据，以便从静音状态切回放音状态。
由于本发明实施例可以通过巧妙地使用MCU中断控制方法，将采集、计算和刷新精准配合，使频谱或动画的显示不依赖高性能CPU也能做到动感流畅，成本较低，且能够自动识别用户放音状态，做功能切换，可丰富产品设计和提升用户体验。
具体的，在该实施例中，来自音功放产品的音频信号需要经过滤波处理。这样可以去除干扰信号，同时可以更加精准的识别音频信号的大小。
应理解，在该实施例中，预设得到图案可以为动态图案，也可以为静态图案或者是LOGO。例如：可以是多个图案在点阵显示模块的屏幕上从左到右依次显示，也可以是仅有一个图案重复显示，或者，也可以是一个图案在点阵显示模块的屏幕上从空心到实心的显示等，本发明实施例对此并不做任何限定。
还应理解，在该实施例中，预定的周期可以为5ms，也就是说，每间隔5ms采集一个音频信号。预设数量可以为32个，也就是说，每采集到32个音频信号时进行一次刷新。
可选地，作为本发明的一个实施例，如图2所示，图2为根据本发明实施例的采用彩色点阵显示音乐频谱的方法中在放音状态下采集到数据后的处理方法流程图。在步骤140具体包括：
141、获取所述点阵显示模块当前显示的状态值；
142，调用音乐频谱生成算法比较所述FFT各阶模值与所述状态值的大小；
143，当所述FFT各阶模值大于所述状态值时，将所述点阵显示模块当前显示的状态值更新为所述FFT各阶模值。
例如，在该实施例中，MCU获取点阵显示模块当前显示的状态值，并调用场景识别算法比较FFT各阶模值与该状态值的大小。如果FFT各阶模值大于状态值时，则将点阵显示模块当前显示的状态值更新为FFT各阶模值。如果FFT各阶模值小于状态值，则点阵显示模块当前显示的状态值不更新。
可选地，作为本发明的另一个实施例，步骤130具体包括：当连续出现x次采集的音频数据的FFT模值为零时，场景状态从放音状态切换到静音状态。
例如，在该实施例中，在预定的时间段内，例如：300ms内，连续出现50次采集的音频信号的FFT各阶模值为0的情况，则将场景状态从放音状态切换到静音状态。
可选地，作为本发明的一个实施例，如图3所示，方法200包括：
步骤210，系统开始运行，MCU检测其包括的音频数据采集模块是否采集到音频信号，该音频信号来自功放产品，且由音频数据采集模块根据预定的周期采集。
步骤215，没有采集到音频信号时，调用动画生成算法，显示预设的图案。
步骤220，采集音频信号，继续检测采集到的音频信号是否大于预设音频信号，若小于，则执行步骤215，即：继续调用动画生成算法，显示预设的图案。
步骤230，若大于，则检测其包括的音频数据采集模块是否采集到预设数量的音频信号。
步骤240，已采集到预设数量的音频信号，采用快速离散傅里叶变换算法FFT对音频信号进行处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值。
步骤250，根据FFT各阶模值调用场景识别算法，判断场景状态是否为静音状态。
步骤260，若否，则调用动画生成算法，显示预设的图案，且在刷新中断时，判断是否采集到有效的音频数据。
步骤270，若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态。
步骤280，当场景识别算法判断出系统处于放音状态时，则根据音乐频谱生成算法，将点阵显示模块当前显示的音乐频谱的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱。
应理解，在该实施例中，若步骤250判断的结果为否，即场景状态为放音状态，则执行步骤280。
上文结合图1至图3对本发明实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法进行了详细的描述，下面结合图3和图4对本发明实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的系统进行描述。
图4为根据本发明实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的系统300的示意性结构框图。如图4所示，该系统300包括：微控制单元MCU 310和点阵显示模块320，以及功放产品。其中MCU 310包括：音频数据采集模块311、频谱数据处理模块312、场景识别模块313、音乐频谱生成模块314或动画生成模块315和显示驱动模块316。
音频数据采集模块311根据预定的周期采集预设数量的音频信号，音频信号来自功放产品。
频谱数据处理模块312采用快速离散傅里叶变换算法FFT对音频信号进行处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值。
场景识别模块313调用场景识别算法，判断场景状态是静音状态还是放音状态。
若是，动画生产模块315调用动画生成算法驱动显示确定模块，显示预设的图案。
在刷新中断时，场景识别模块313判断是否采集到有效的音频数据，若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态。
当场景识别模块313判断出系统处于放音状态时，音乐频谱生产模块314调用音乐频谱生成算法驱动显示确定模块316，将点阵显示模块320当前显示的音乐频谱的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱。
上述实施例提供的一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法系统，通过MCU对采集到的音频信号的数据做FFT计算处理，得到音频信号对应的FFT各阶模值并通过识别算法将用户场景识别为放音状态或静音状态，对放音状态，将根据音乐频谱生成算法对其显示状态值进行更新，并在刷新中断中根据设定的节拍生成动态波形；对静音状态，将调用动画生成算法显示预设的图案或LOGO，并在刷新中断中判断是否采集到有效的音频数据，以便从静音状态切回放音状态。
由于本发明实施例可以通过巧妙地使用MCU中断控制方法，将采集、计算和刷新精准配合，使频谱或动画的显示不依赖高性能CPU也能做到动感流畅，成本较低，且能够自动识别用户放音状态，做功能切换，可丰富产品设计和提升用户体验。
可选地，作为一个实施例，音乐频谱生产模块314具体用于获取点阵显示模块当前显示的状态值，并比较FFT各阶模值与状态值的大小。当FFT各阶模值大于状态值时，音乐频谱生产模块314调用音乐频谱生成算法驱动显示确定模块，并将点阵显示模块320当前显示的状态值更新为FFT各阶模值。
可选地，当连续出现x次采集的音频数据的FFT模值为零时，场景区别模块313确定将场景状态从放音状态切换到静音状态。
可选地，作为本发明的另一个实施例，如图5所示，系统300还包括滤波处理单元330。滤波处理单元330对功放产品输入的音频信号进行滤波处理，并将经滤波处理后的音频信号输出至MCU 310的音频数据采集模块。这样可以去除干扰信号，同时可以更加精准的识别音频信号的大小。
需要说明的是，在本发明实施例中，根据本发明实施例的系统300可以对应于图1-图3所示的根据本发明实施例方法的执行主体，并且系统300中的各个模块的上述和其它操作和/或功能分别为了实现图1和图2中的各个方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法，其特征在于，包括：
步骤1、微控制单元MCU检测其包括的音频数据采集模块是否采集到预设数量的音频信号，所述音频信号来自功放产品，且由所述音频数据采集模块根据预定的周期采集；
步骤2、若已采集预设数量的音频信号，采用快速离散傅里叶变换算法FFT对所述音频信号进行处理，得到所述音频信号对应的FFT各阶模值；
步骤3、根据所述FFT各阶模值调用场景识别算法，判断场景状态是否为静音状态；
步骤4、若是，则调用动画生成算法，显示预设的图案，且在刷新中断时，判断是否采集到有效的音频数据；
步骤5、若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态；
步骤6、当场景识别算法判断出系统处于放音状态时，则根据音乐频谱生成算法，将点阵显示模块当前显示的音乐频谱的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱；
步骤7、若否，即为放音状态，则执行步骤6；
其中，步骤6和/或步骤7具体包括：
获取所述点阵显示模块当前显示的状态值；
调用音乐频谱生成算法比较所述FFT各阶模值与所述状态值的大小；
当所述FFT各阶模值大于所述状态值时，将所述点阵显示模块当前显示的状态值更新为所述FFT各阶模值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3具体包括：
当连续出现x次采集的音频数据的FFT模值为零时，场景状态从放音状态切换到静音状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述音频信号来自所述功放产品，且经过滤波处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1之前，所述方法还包括：
步骤8、所述MCU检测其包括的音频数据采集模块是否采集到音频信号；
步骤9、若未采集到，调用动画生成算法，显示预设的图案；
步骤10、若已采集到，检测采集到的音频信号是否大于预设音频信号，若大于，则执行步骤1，若小于，则执行步骤9。
5.一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的系统，其特征在于，包括：微控制单元MCU和点阵显示模块，其中，所述MCU包括：音频数据采集模块、频谱数据处理模块、场景识别模块、动画/音乐频谱生成模块和显示驱动模块，
所述音频数据采集模块根据预定的周期采集预设数量的音频信号，所述音频信号来自功放产品；
所述频谱数据处理模块采用快速离散傅里叶变换算法FFT对所述音频信号进行处理，得到所述音频信号对应的FFT各阶模值；
所述场景识别模块调用场景识别算法，判断场景状态是否为静音状态；
若是，所述动画/音乐频谱生成模块调用动画生成算法驱动所述显示驱动模块，显示预设的图案；
在刷新中断时，所述场景识别模块判断是否采集到有效的音频数据，若采集到有效的音频数据，则将场景状态从静音状态切换到放音状态；
当所述场景识别模块判断出系统处于放音状态时，所述音乐频谱生产模块调用音乐频谱生成算法，将点阵显示模块当前显示的音乐频谱的状态值进行更新，并在显示刷新中断中调用音乐频谱算法刷新音乐频谱。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述音乐频谱生产模块具体用于获取所述点阵显示模块当前显示的状态值，并比较所述FFT各阶模值与所述状态值的大小；
当所述FFT各阶模值大于所述状态值时，调用音乐频谱生成算法驱动所述显示驱动模块，并将点阵显示模块当前显示的状态值更新为所述FFT各阶模值。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，当连续出现x次采集的音频数据的FFT模值为零时，所述场景识别模块确定将场景状态从放音状态切换到静音状态。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：滤波处理单元，
所述滤波处理单元对所述功放产品输入的所述音频信号进行滤波处理，并将经滤波处理后的所述音频信号输出至所述MCU的音频数据采集模块。
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