CN109729622A - 一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统及方法，涉及灯光控制技术领域，预处理模块用于接收音频信号并确定音频信号所承载的声波的频率、幅值；匹配模块用于接收预处理模块发来的音频信号并确定该音频信号所承载的声波的幅段、频段并将其幅段、频段与灯光的位置、颜色、亮度动态匹配生成匹配控制信号；弹奏模块，包括与各灯光、控制模块连接的键盘控制组，该键盘控制组上设有位置对应于各灯光的多个键盘，每个键盘设有对应于灯光的多个显示效果的按压力梯度，本申请提供一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统及方法，基于音频节奏基础上自动控制灯光，灯光与音频同步协调性好，同时辅以人工干预，灯光可视化效果灵活，最大化符合现场氛围的需要。
Description
技术领域
本发明涉及灯光控制技术领域，具体涉及一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统及方法。
背景技术
现有如舞台等场景中的灯光控制系统和音响系统是单独控制，灯光控制系统控制灯光，音响系统控制音乐，灯光控制系统基本是由一键式开关或推拉式开关来控制灯光的颜色强弱或针对固定曲目提前编好程序来协调灯光与指定音乐节奏的同步，多组灯光同时调整有难度，根据现场氛围即时大规模脉动式调整更加不容易。现有灯光控制系统和音响系统同步性控制很差，现场灯光需要手动调配或事先编好固定程序配合固定曲目的演出，造成灯光与音乐的节奏感协调性差，也不能即时同步；固定曲目编程的灯光控制，换了曲目就需要专业人员来编程，无法临时更改曲目，非专业人士无法灵活处理，即使是音乐同步灯光也是固定频率对应固定灯光，不能及时灵活变化灯光，可视化效果预期比较固定。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本申请提供一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统及方法，基于音频节奏基础上自动控制灯光，灯光与音频同步协调性好，同时辅以人工干预，灯光可视化效果灵活，最大化符合现场氛围的需要，其技术方案如下:
一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统，包括音频输入模块、预处理模块、匹配模块、控制模块、弹奏模块和运行模块；
所述音频输入模块，用于采集音频信号并传递给预处理模块；
所述预处理模块，用于接收音频信号并确定音频信号所承载的声波的频率、幅值；并用于确定各灯光的位置、颜色、亮度；
所述匹配模块，用于接收预处理模块发来的音频信号并确定该音频信号所承载的声波的幅段、频段，并将其幅段、频段与灯光的位置、颜色、亮度动态匹配生成匹配控制信号然后发送给控制模块；
所述弹奏模块，包括与各灯光、控制模块通讯连接的键盘控制组，该键盘控制组上设有位置对应于各灯光的多个键盘，每个键盘设有对应于灯光的多个显示效果的按压力梯度，其中显示效果由灯光的颜色及亮度组合构成；该模块通过所述键盘生成弹奏控制信号然后发送给控制模块，且弹奏控制信号优先级高于匹配控制信号；
所述控制模块，用于接收匹配模块发来的匹配控制信号和弹奏模块发来的弹奏控制信号，处理生成最终灯光控制信号并发给运行模块；
所述运行模块，用于接收最终灯光控制信号并发给各灯光可视化运行。
进一步地，还包括匹配设置模块，用于将灯光的位置按照编号设置为M组，将灯光的显示效果按照编号设置为N组，并用于将预处理模块接收的音频信号截取人耳所能分辨的20Hz-20KHz频率范围，并从低音20Hz到高音20KHz分成M个频段，标记为P1、...PM，同时将截取的频率范围内的音频信号按照强度相对范围0-QdB分为N个幅段，标记为Q1、...QN；并设定灯光的位置与频段的对应关系，灯光的显示效果与幅段的对应关系。
进一步地，所述灯光的颜色包括X种颜色，其中X≥1，所述灯光的亮度以最高亮度为基准等分为Y个亮度，其中Y≥1，其满足N=XY。
进一步地，所述键盘控制组上的各键盘按与各灯光的对应关系标记为J1、…JM，每个键盘以最大承受按压力为基准从小到大分为N个等级，标记为K1、…KN，等级个数与音频信号的幅段对应。
进一步地，所述音频信号包括现场音乐、播放的音频文件、麦克风即时输入语音。
一种基于音频的可弹奏式灯光控制方法，包括以下步骤：
S101、采集并预处理音频信号，预处理灯光信息；
S102、匹配音频信号与灯光信息并生成匹配控制信号；
S103、弹奏模块通过其设置的键盘生成弹奏控制信号，其中弹奏控制信号优先级高于匹配控制信号；
S104、控制模块接收匹配控制信号和弹奏控制信号，处理生成最终灯光控制信号并发给运行模块让各灯光运行。
进一步地，步骤S101的具体内容为：
音频输入模块采集音频信号并传递给预处理模块；预处理模块接收音频信号并确定音频信号所承载的声波的频率、幅值并同时确定各灯光的位置、颜色、亮度。
进一步地，步骤S102的具体内容为：
将灯光的位置按照编号设置为M组，将灯光的显示效果按照编号设置为N组，其中显示效果由灯光的颜色及亮度组合构成，并用于将预处理模块接收的音频信号截取人耳所能分辨的20Hz-20KHz频率范围，并从低音20Hz到高音20KHz分成M个频段，标记为P1、...PM，同时将截取的频率范围内的音频信号按照强度相对范围0-QdB分为N个幅段，标记为Q1、...QN；并设定灯光的位置与频段一一对应，设定灯光的显示效果与幅段一一对应。
进一步地，步骤S103的具体内容为：
弹奏模块包括与各灯光、控制模块通讯连接的键盘控制组，该键盘控制组上设有位置对应于各灯光的多个键盘，每个键盘设有对应于灯光的多个显示效果的按压力梯度，该模块通过所述键盘生成弹奏控制信号。
进一步地，所述灯光的颜色包括X种颜色，其中X≥1，所述灯光的亮度以最高亮度为基准等分为Y个亮度，其中Y≥1，其满足N=XY。
依据上述技术方案，本发明与现有技术相比，通过匹配模块的匹配音频信号与灯光信息的功能，能很便捷、智能地将音频信号所承载的声波的频率、幅值与各灯光的位置、颜色、亮度的信息进行快速一一对应，灯光与音频同步协调性很好，即时同步、准确率上是现有技术无法比拟；另外本发明中还设有弹奏模块，其键盘控制组可以在不需要更换硬件的情况下，在匹配模块将音频信号和灯光动态匹配的基础上，根据现场氛围需求，弹奏键盘来人工干预最终灯光可视化效果，随意更换不同效果组合，灯光可视化效果灵活，最大化符合现场氛围的需要。
附图说明
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的灯光控制系统的框架示意图；
图2为本发明的灯光控制方法的方法流程图。
其中，1、音频输入模块；2、预处理模块；3、匹配模块；4、控制模块；5、弹奏模块；6、运行模块；7、匹配设置模块；8、键盘控制组。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统，包括音频输入模块1、预处理模块2、匹配模块3、控制模块4、弹奏模块5和运行模块6；
所述音频输入模块1，用于采集音频信号并传递给预处理模块2；
所述预处理模块2，用于接收音频信号并确定音频信号所承载的声波的频率、幅值；并用于确定各灯光的位置、颜色、亮度；
所述匹配模块3，用于接收预处理模块2发来的音频信号并确定该音频信号所承载的声波的幅段、频段，并将其幅段、频段与灯光的位置、颜色、亮度动态匹配生成匹配控制信号，同时匹配模块3会根据音频信号的改变调整匹配控制信号然后发送给控制模块4；
所述弹奏模块5，包括与各灯光、控制模块4通讯连接的键盘控制组8，该键盘控制组8上设有位置对应于各灯光的多个键盘，每个键盘设有对应于灯光的多个显示效果的按压力梯度，其中显示效果由灯光的颜色及亮度组合构成；在匹配模块3将音频信号和灯光信息动态匹配的基础上，根据现场氛围需求，弹奏模块5通过键盘来人工干预最终灯光可视化效果，该模块通过所述键盘生成弹奏控制信号然后发送给控制模块4，且弹奏控制信号优先级高于匹配控制信号；
所述控制模块4，用于接收匹配模块3发来的匹配控制信号和弹奏模块5发来的弹奏控制信号，处理生成最终灯光控制信号并发给运行模块6；
所述运行模块6，用于接收最终灯光控制信号并发给各灯光可视化运行。
本系统还包括匹配设置模块7，用于将灯光的位置按照编号设置为M组，将灯光的显示效果按照编号设置为N组，并用于将预处理模块2接收的音频信号截取人耳所能分辨的20Hz-20KHz频率范围，并从低音20Hz到高音20KHz分成M个频段，标记为P1、...PM，同时将截取的频率范围内的音频信号按照强度相对范围0-QdB分为N个幅段，标记为Q1、...QN；并设定灯光的位置与频段的对应关系，灯光的显示效果与幅段的对应关系。
所述灯光的颜色包括X种颜色，其中X≥1，所述灯光的亮度以最高亮度为基准等分为Y个亮度，其中Y≥1，其满足N=XY，优选X≥4，Y≥3。
所述键盘控制组8上的各键盘按与各灯光的对应关系标记为J1、…JM，每个键盘以最大承受按压力为基准从小到大分为N个等级，标记为K1、…KN，等级个数与音频信号的幅段对应。由于音频信号的幅段与灯光的显示效果对应，所以每个键盘的受按压力和灯光的显示效果一一对应，有人工干预的键盘其对应的灯光其最终显示效果以弹奏控制信号为准，未干预的键盘其对应的灯光的最终显示效果以匹配控制信号为准。
所述音频信号包括现场音乐、播放的音频文件、麦克风即时输入语音。
如图2所示，一种基于音频的可弹奏式灯光控制方法，包括以下步骤：
S101、采集并预处理音频信号，预处理灯光信息；
S102、匹配音频信号与灯光信息并生成匹配控制信号；
S103、弹奏模块5通过其设置的键盘生成弹奏控制信号，其中弹奏控制信号优先级高于匹配控制信号；
S104、控制模块4接收匹配控制信号和弹奏控制信号，处理生成最终灯光控制信号并发给运行模块6让各灯光运行。
其中，步骤S101的具体内容为：
音频输入模块1采集音频信号并传递给预处理模块2；预处理模块2接收音频信号并确定音频信号所承载的声波的频率、幅值并同时确定各灯光的位置、颜色、亮度。
其中，步骤S102的具体内容为：
将灯光的位置按照编号设置为M组，包括M1=位置1、M2=位置2、M3=位置3、... M=1、2、3、4...M，将灯光的显示效果按照编号设置为N组，包括N1=效果1、N2=效果2、N3=效果3、… N＝1、2、3、4…N，其中显示效果由灯光的颜色及亮度组合构成，并用于将预处理模块2接收的音频信号截取人耳所能分辨的20Hz~20KHz频率范围，并从低音20Hz到高音20KHz分成M个频段，标记为P1、P2、...PM，同时将截取的频率范围内的音频信号按照强度相对范围0-QdB分为N个幅段，标记为Q1、Q2、Q3...QN；并设定灯光的位置与频段一一对应，设定灯光的显示效果与幅段一一对应。
其中，步骤S103的具体内容为：
弹奏模块5包括与各灯光、控制模块4通讯连接的键盘控制组8，该键盘控制组8上设有位置对应于各灯光的多个键盘，每个键盘设有对应于灯光的多个显示效果的按压力梯度，在匹配模块3将音频信号和灯光动态匹配的基础上，根据现场氛围需求，弹奏键盘来人工干预最终灯光可视化效果。单个键盘对应灯光位置M，按压键盘的力度按梯度对应该灯光的灯光效果N。有人工干预的键盘其对应的灯光其最终显示效果以弹奏控制信号为准，未干预的键盘其对应的灯光的最终显示效果以匹配控制信号为准。
另外，灯光的颜色是包括红色、绿色、蓝色、紫色的X种颜色，其中X≥4，所述灯光的亮度以最高亮度为基准等分为Y个亮度，其中Y≥3，其满足N=XY。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统，其特征在于，包括音频输入模块、预处理模块、匹配模块、控制模块、弹奏模块和运行模块；
所述音频输入模块，用于采集音频信号并传递给预处理模块；
所述预处理模块，用于接收音频信号并确定音频信号所承载的声波的频率、幅值；并用于确定各灯光的位置、颜色、亮度；
所述匹配模块，用于接收预处理模块发来的音频信号并确定该音频信号所承载的声波的幅段、频段，并将其幅段、频段与灯光的位置、颜色、亮度动态匹配生成匹配控制信号然后发送给控制模块；
所述弹奏模块，包括与各灯光、控制模块通讯连接的键盘控制组，该键盘控制组上设有位置对应于各灯光的多个键盘，每个键盘设有对应于灯光的多个显示效果的按压力梯度，其中显示效果由灯光的颜色及亮度组合构成；该模块通过所述键盘生成弹奏控制信号然后发送给控制模块，且弹奏控制信号优先级高于匹配控制信号；
所述控制模块，用于接收匹配模块发来的匹配控制信号和弹奏模块发来的弹奏控制信号，处理生成最终灯光控制信号并发给运行模块；
所述运行模块，用于接收最终灯光控制信号并发给各灯光可视化运行。
2.如权利要求1所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统，其特征在于，还包括匹配设置模块，用于将灯光的位置按照编号设置为M组，将灯光的显示效果按照编号设置为N组，并用于将预处理模块接收的音频信号截取人耳所能分辨的20Hz-20KHz频率范围，并从低音20Hz到高音20KHz分成M个频段，标记为P1、...PM，同时将截取的频率范围内的音频信号按照强度相对范围0-QdB分为N个幅段，标记为Q1、...QN；并设定灯光的位置与频段的对应关系，灯光的显示效果与幅段的对应关系。
3.如权利要求2所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统，其特征在于，所述灯光的颜色包括X种颜色，其中X≥1，所述灯光的亮度以最高亮度为基准等分为Y个亮度，其中Y≥1，其满足N=XY。
4.如权利要求3所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统，其特征在于，所述键盘控制组上的各键盘按与各灯光的对应关系标记为J1、…JM，每个键盘以最大承受按压力为基准从小到大分为N个等级，标记为K1、…KN，等级个数与音频信号的幅段对应。
5.如权利要求4所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统，其特征在于，所述音频信号包括现场音乐、播放的音频文件、麦克风即时输入语音。
6.基于权利要求1至5中任一项所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、采集并预处理音频信号，预处理灯光信息；
S102、匹配音频信号与灯光信息并生成匹配控制信号；
S103、弹奏模块通过其设置的键盘生成弹奏控制信号，其中弹奏控制信号优先级高于匹配控制信号；
S104、控制模块接收匹配控制信号和弹奏控制信号，处理生成最终灯光控制信号并发给运行模块让各灯光运行。
7.如权利要求6所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制方法，其特征在于，步骤S101的具体内容为：
音频输入模块采集音频信号并传递给预处理模块；预处理模块接收音频信号并确定音频信号所承载的声波的频率、幅值并同时确定各灯光的位置、颜色、亮度。
8.如权利要求7所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制方法，其特征在于，步骤S102的具体内容为：
将灯光的位置按照编号设置为M组，将灯光的显示效果按照编号设置为N组，其中显示效果由灯光的颜色及亮度组合构成，并用于将预处理模块接收的音频信号截取人耳所能分辨的20Hz~20KHz频率范围，并从低音20Hz到高音20KHz分成M个频段，标记为P1、...PM，同时将截取的频率范围内的音频信号按照强度相对范围0-QdB分为N个幅段，标记为Q1、...QN；并设定灯光的位置与频段一一对应，设定灯光的显示效果与幅段一一对应。
9.如权利要求8所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制方法，其特征在于，步骤S103的具体内容为：
弹奏模块包括与各灯光、控制模块通讯连接的键盘控制组，该键盘控制组上设有位置对应于各灯光的多个键盘，每个键盘设有对应于灯光的多个显示效果的按压力梯度，该模块通过所述键盘生成弹奏控制信号。
10.如权利要求9所述的一种基于音频的可弹奏式灯光控制方法，其特征在于，所述灯光的颜色包括X种颜色，其中X≥1，所述灯光的亮度以最高亮度为基准等分为Y个亮度，其中Y≥1，其满足N=XY。
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