CN1097854A - 声控变色灯及声色编码转换机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一系列声音控制变色灯的构造方法
以及两套声音/颜色编码转换机的设计方案。
本发明能够对每一种声音，按其音量、音色和旋
律，用数字编码转换的方法，配以不同的颜色；并且将
其颜色利用三角棱镜和光栅的散色性，用不同强度的
红、绿(或黄)、蓝光混合配色，并用同一束光表现出
来。
声色编码转换机是用来选择、修改、调试声音/
颜色转换编码和控制变色灯光照明的控制装置。
Description
本发明涉及一系列声音控制变色灯的构造方法以及两套声音/颜色编码转换机的设计方案。
目前，在舞台和歌舞厅中使用的照明灯具的每个照明单元只能出现一种颜色，并且其颜色不能随着音乐的变化而有所改变。
本发明的任务就是对每一种声音，按其音量、音色和旋律配以不同的颜色，并且用同一束光表现出来。
本发明是按以下的方式完成其任务的：
1.灯光部分
灯光部分的任务是能够提供不同颜色的光。
灯光部分由红、绿（或黄）、兰三种颜色的光源、加上透镜和三角棱镜组成。其中透镜的功能可由曲面反射镜来代替完成，棱镜的功能可由光栅来代替完成。
图1a是由红、绿（或黄）、兰三种颜色的光源、透镜和三角棱镜构成的一种光源光路图。
红、绿（或黄）、兰三个光源的位置是这样确定的：当一束白光从棱镜的另一面入射时，将被分成红、绿、黄、兰等多种颜色的光，出射到不同的方向。红、绿（或黄）、兰光聚焦在透镜L的焦面上的位置分别就是红、绿（或黄）、兰三个光源应在的位置。
灯光部分是按以下的方式完成其任务的：当红、绿（或黄）、兰三个光源的光经过透镜L准直扩束后，分别沿原来红、绿（或黄）、兰三种光的光路反方向照射到棱镜面上时，在原来白光的光路上将同时出现反方向传播的红、绿（或黄）、兰三种光;三种光的强度比例不同，表现出的颜色也将不同，从而完成混光配色的任务。
当绿（或黄）光以布鲁斯特角入射、红光和兰光很接近布鲁斯特角入射时，将得到最大透射光强。
图1b是由光栅代替三角棱镜后、与透镜和红、绿（或黄）、兰三个光源构成的一种光源光路图。其中红、绿（或黄）、兰三个光源位置的确定原则与图1a中的一致，即定位在红、绿（或黄）、兰三束光的散射方向上和透镜L1的焦平面内。当红、绿（或黄）、兰三个光源的光从反方向照射到光栅上时，将在原来白光入射的光路上进行混光配色。
利用棱镜或光栅，按以上的原则，可以构成各种混光配色光路。
2.光源控制部分
光源控制部分的任务就是按声音的不同，分别给红光源、绿（或黄）光源、兰光源配以不同的强度。
光源控制部分是按声音/颜色编码转换的方式完成其任务的。
光源控制部分包括声音接收系统、A/D转换系统、声音/颜色编码转换系统、D/A转换系统和灯光驱动控制系统。
声音接收系统的作用是接收外部传来的声音信号，将其转换成电信号，并按确定的比例进行放大后，传送给A/D转换系统。
A/D转换系统的作用是将声音接收系统传送来的模拟信号转换成数字信号，并传送给声音/颜色编码转换系统。
声音/颜色编码转换系统的作用是将A/D转换系统传来的各种数字信号按选定的声音/颜色编码转换成相应的颜色控制码，并把颜色控制码输送到D/A转换系统中对应的转换口上。
D/A转换系统的作用是将声音/颜色编码转换系统传来的颜色控制码转换成相应的颜色控制模拟信号，分别输送到灯光驱动控制系统中对应的控制极上。
灯光驱动控制系统的作用是按D/A转换系统提供的控制信号，分别供给红光源、绿（或黄）光源、兰光源相应的电压和电流，使其分别发出控制信号所要求的光强。经灯光部分进行混光配色后，实现声音/颜色编码所要求的颜色。
图2a给出了一种音量/颜色3-1编码的真值表以及实现其转换的逻辑函数和逻辑电路。音量/颜色3-1编码的含义是：按声音音量的大小，将模拟信号转换成三位二进制数字信号A2A1A0;通过编码将A2A1A0分别转换成一位二进制信号R、G、B，用以控制红、绿（或黄）、兰三个光源的强度。按图2a中给出的真值表设计的逻辑电路，加上光源控制部分的其它部分，能够在声音的音量信号由弱变强时，使灯光颜色从黑（或灰）依次到紫、兰、青、绿、黄、红、白色，实现八种颜色的变化。图2b中给出了音量/颜色3-1编码变色灯光源控制部分的电路原理方框图，具体电路将在本发明人的另外一个专利申请中给出。
3.声色编码转换机
声色编码转换机的任务是这样提出的：随着对声音选取的参量的增多和A/D转换以及D/A转换的数字信号的位数的增加，可实现的颜色的种数将成幂指数增长，可采用的声音/颜色的编码组合的数量将成幂级数增长。同时随着可选择性的增加，用变色灯的排列组合来实现音乐颜色的空间组合和时间组合也就成为可能。应该提供一种方法和手段，使得灯光的使用者能够根据其实际需要，选择或改变声音/颜色的编码以及灯光组合，以实现其所希望的灯光效果。
本发明人在本专利申请中提出了两套完成以上任务的声音/颜色编码转换机的设计方案，方案中的每个系统的功能都可以利用现有技术综合完成，这些具体的技术细节将在本发明人另外相关的专利申请中给出。
声色编码转换机设计方案1：
图3给出了声色编码转换机设计方案1的方框示意图。
设计方案1中的声音/颜色编码转换机包含声音接收处理系统、编码转换系统和灯光驱动系统三个大部分。
一、声音接收处理系统的作用是：
（1）用含有麦克风的声音接收系统接收声音信号，将其转变成电信号，并进行放大;然后分成三路分别输送到音量、音色和旋律三个处理单元分别进行处理。
（2）音量处理单元直接将接收系统传来的模拟电信号进行A/D转换成数字电信号，然后输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
（3）音色处理单元将接收系统传来的模拟电信号进行频谱分析处理。频谱分析处理的方法是：利用带通选频技术，将信号在音色分析精度所要求的频率段按选定频率带宽分解成音色的特征频谱;然后将音色的特征频谱按频率范围分别传送到相应的A/D转换单元中对应的转换输入口上，A/D转换单元分别将模拟信号转变成对应的数字信号;最后分别输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
（4）旋律处理单元包括音量变化、音色变化两个处理单元。
音量变化处理单元利用微分电路对接收系统传来的模拟信号进行微分处理后，再对其微分信号进行A/D转换，变成相应的数字信号，输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
音色变化处理单元首先利用带通选频技术，将从接收系统传来的模拟信号，在音色变化分析精度所要求的频率段，按选定的频率带宽，分解成音色的特征频谱;然后将音色的特征频谱按频率范围分别传送到相应的微分电路的输入端，分别在其输出端得到相应的微分信号，即得到音色变化的特征频谱;再将这些微分信号按频率范围分别输送到多路A/D转换单元相应的转换输入口上，A/D转换单元将其分别转变成数字信号后，分别输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
二、编码转换系统是声色编码转换机的关键系统，主要进行数字信号的编码处理。编码转换系统包括声音/颜色编码转换系统、旋律/颜色编码转换系统、采样编码调试系统和调试监控显示系统。
（1）声音/颜色编码转换系统包含各种声音/颜色转换编码。声音/颜色转换编码的全码包括音量转换、音色转换和灯光空间位置转换三个部分。采样编码调试系统一旦选定一套声音/颜色转换编码后，声音/颜色编码转换系统就根据选定的编码，将声音数字信号按音量、音色转换成特定的颜色控制数字信号，并通过灯光驱动系统输送到灯光矩阵中特定的变色灯的控制端，以控制其发射特定颜色的灯光。
（2）旋律/颜色编码转换系统包含各种声音变化/颜色的转换编码。旋律/颜色转换编码的全码包括音量变化转换、音色变化转换和灯光空间位置转换三个部分。采样编码调试系统一旦选定一套旋律/颜色转换编码后，旋律/颜色编码转换系统就根据选定的编码，将声音变化数字信号按照音量变化、音色变化转换成特定的颜色变化控制数字信号，并通过灯光驱动系统输送到灯光矩阵中特定的变色灯的控制端，使其产生特定颜色的灯光变化。
（3）采样编码调试系统的作用是提供一种人机对话、选择或改变声音/颜色转换编码和旋律/颜色转换编码、以及实施灯光驱动控制和灯光效果监控的手段。
使用者可以利用采样编码调试系统对特定的声音信号进行采样，然后根据使用者的需要，配以特定的颜色，并把这些选配以编码的方式储存起来，以备用来控制灯光照明。使用者也可以选择或改变编码系统库中提供的参考编码，以构成一套新的声色转换编码，存储起来，以备使用。编码的效果可以通过多路选择单元选择调试监控显示系统进行模拟照明显示。
采样编码调试系统控制多路选择单元，可以分别进行调试监控显示、灯光驱动控制或同时进行灯光驱动控制以及照明效果显示。
（4）调试监控显示系统的作用是进行人机对话显示、声色转换编码修改显示、声色编码转换灯光效果显示和在实际灯光照明控制中监视灯光照明效果。
三、灯光驱动系统是一个动力分配控制系统，它的作用是：在采样编码调试系统的控制下，将编码转换系统传来的各种数字控制信号转变成相应的模拟控制信号;用这些模拟控制信号控制对灯光矩阵中的每个变色灯中的每个光源的电力供给，以实现编码转换系统所要求的色彩分布和色彩变化。
声色编码转换机设计方案2：
图4给出了声色编码转换机设计方案2的方框示意图。
声色编码转换机的设计方案2与声色编码转换机的设计方案1的区别在于对声色编码转换机设计方案1中声音接收处理系统中的A/D转换单元进行了如下改动：
（1）用采样时序控制系统控制取样保持并列开关Q系列的开关过程，将声色编码转换机设计方案1中的同时并行的多路A/D转换处理，改变成按时间序列取样的单路A/D转换处理;处理后的数字信号仍分别存储在相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
（2）采样时序控制系统受采样编码调试系统的控制。采样编码调试系统通过采样时序控制系统可以对采样方式、采样时间、采样范围、频谱分析范围和精度进行调整。
声色编码转换机设计方案2中的其他部分与声色编码转换机设计方案1中的相应的部分相同。
Claims (6)
1、用声音控制其照明光颜色变化的照明装置，在实现声音/颜色转换的设计方法上具有的基本特征是：将声音信号从模拟信号转变成数字信号，用数字编码的方法将声音与颜色对应起来，将声音数字信号转换成颜色控制数字信号，然后将颜色控制信号从数字信号转变成模拟信号，用以控制红、绿(或黄)、兰光源的强度分配。
2、用声音控制其照明光颜色变化的照明装置，在实现其灯光颜色变化的方法上具有的基本特征是：利用红光源、绿（或黄）光源和兰光源三个光源作为基本光源，利用三角棱镜和光栅的散色性，反其道而用之，通过分别调整红光、绿（或黄）光和兰光的入射角度，使经过三角棱镜或光栅后的散射光会合到同一方向上，进行混光配色。
3、根据权利要求1和权利要求2，用声音控制其照明光颜色变化的照明装置包含灯光部分和灯光光源控制部分，在实现用声音控制其照明颜色变化的设计上具有的特征是：
（1）灯光部分的任务是能够提供不同颜色的光。
①灯光部分由红、绿（或黄）、兰三种颜色的光源、加上透镜和三角棱镜组成。其中透镜的功能可由曲面反射镜来代替完成，棱镜的功能可由光栅来代替完成。
红、绿（或黄）、兰三个光源的位置是这样确定的：当一束白光从棱镜的另一面入射时，将被分成红、绿、黄、兰等多种颜色的光，出射到不同的方向。红、绿（或黄）、兰光聚焦在透镜L的焦面上的位置分别就是红、绿（或黄）、兰三个光源应在的位置。
灯光部分是按以下的方式完成其任务的：当红、绿（或黄）、兰三个光源的光经过透镜L准直扩束后，分别沿原来红、绿（或黄）、兰三种光的光路反方向照射到棱镜面上时，在原来白光的光路上将同时出现反方向传播的红、绿（或黄）、兰三种光;三种光的强度比例不同，表现出的颜色也将不同，从而完成混光配色的任务。
当绿（或黄）光以布鲁斯特角入射、红光和兰光很接近布鲁斯特角入射时，将得到最大透射光强。
②由光栅代替三角棱镜后、与透镜和红、绿（或黄）、兰三个光源构成的光源光路，其中的红、绿（或黄）、兰三个光源位置的确定原则与（1）中的一致，即定位在红、绿（或黄）、兰三束光的散射方向上和透镜L1的焦平面内。当红、绿（或黄）、兰三个光源的光从反方向照射到光栅上时，将在原来白光入射的光路上进行混光配色。
（2）光源控制部分的任务就是按声音的不同，分别给红光源、绿（或黄）光源、兰光源配以不同的强度。
光源控制部分是按声音/颜色编码转换的方式完成其任务的。
光源控制部分包括声音接收系统、A/D转换系统、声音/颜色编码转换系统、D/A转换系统和灯光驱动控制系统。
声音接收系统的作用是接收外部传来的声音信号，将其转换成电信号，并按确定的比例进行放大后，传送给A/D转换系统。
A/D转换系统的作用是将声音接收系统传送来的模拟信号转换成数字信号，并传送给声音/颜色编码转换系统。
声音/颜色编码转换系统的作用是将A/D转换系统传来的各种数字信号按选定的声音/颜色编码转换成相应的颜色控制码，并把颜色控制码输送到D/A转换系统中对应的转换口上。
D/A转换系统的作用是将声音/颜色编码转换系统传来的颜色控制码转换成相应的颜色控制模拟信号，分别输送到灯光驱动控制系统中对应的控制极上。
灯光驱动控制系统的作用是按D/A转换系统提供的控制信号，分别供给红光源、绿（或黄）光源、兰光源相应的电压和电流，使其分别发出控制信号所要求的光强。经灯光部分进行混光配色后，实现声音/颜色编码所要求的颜色。
4、根据权利要求1和权利要求2，声色编码转换机的设计特征是：
声音/颜色编码转换机包含声音接收处理系统、编码转换系统和灯光驱动系统三个大部分。
一、声音接收处理系统的作用是：
（1）用含有麦克风的声音接收系统接收声音信号，将其转变成电信号，并进行放大;然后分成三路分别输送到音量、音色和旋律三个处理单元分别进行处理。
（2）音量处理单元直接将接收系统传来的模拟电信号进行A/D转换成数字电信号，然后输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
（3）音色处理单元将接收系统传来的模拟电信号进行频谱分析处理。频谱分析处理的方法是：利用带通选频技术，将信号在音色分析精度所要求的频率段按选定频率带宽分解成音色的特征频谱;然后将音色的特征频谱按频率范围分别传送到相应的A/D转换单元中对应的转换输入口上，A/D转换单元分别将模拟信号转变成对应的数字信号;最后分别输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
（4）旋律处理单元包括音量变化、音色变化两个处理单元。
音量变化处理单元利用微分电路对接收系统传来的模拟信号进行微分处理后，再对其微分信号进行A/D转换，变成相应的数字信号，输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
音色变化处理单元首先利用带通选频技术，将从接收系统传来的模拟信号，在音色变化分析精度所要求的频率段，按选定的频率带宽，分解成音色的特征频谱;然后将音色的特征频谱按频率范围分别传送到相应的微分电路的输入端，分别在其输出端得到相应的微分信号，即得到音色变化的特征频谱;再将这些微分信号按频率范围分别输送到多路A/D转换单元相应的转换输入口上，A/D转换单元将其分别转变成数字信号后，分别输送到编码转换系统中相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
二、编码转换系统主要进行数字信号的编码处理。
编码转换系统由声音/颜色编码转换系统、旋律/颜色编码转换系统、采样编码调试系统和调试监控显示系统组成。
（1）声音/颜色编码转换系统包含各种声音/颜色转换编码。声音/颜色转换编码的全码包括音量转换、音色转换和灯光空间位置转换三个部分。采样编码调试系统一旦选定一套声音/颜色转换编码后，声音/颜色编码转换系统就根据选定的编码，将声音数字信号按音量、音色转换成特定的颜色控制数字信号，并通过灯光驱动系统输送到灯光矩阵中特定的变色灯的控制端，以控制其发射特定颜色的灯光。
（2）旋律/颜色编码转换系统包含各种声音变化/颜色的转换编码。旋律/颜色转换编码的全码包括音量变化转换、音色变化转换和灯光空间位置转换三个部分。采样编码调试系统一旦选定一套旋律/颜色转换编码后，旋律/颜色编码转换系统就根据选定的编码，将声音变化数字信号按照音量变化、音色变化转换成特定的颜色变化控制数字信号，并通过灯光驱动系统输送到灯光矩阵中特定的变色灯的控制端，使其产生特定颜色的灯光变化。
（3）采样编码调试系统的作用是提供一种人机对话、选择或改变声音/颜色转换编码和旋律/颜色转换编码、以及实施灯光驱动控制和灯光效果监控的手段。
使用者可以利用采样编码调试系统对特定的声音信号进行采样，然后根据使用者的需要，配以特定的颜色，并把这些选配以编码的方式储存起来，以备用来控制灯光照明。使用者也可以选择或改变编码系统中提供的参考编码，以构成一套新的声色转换编码，存储起来，以备使用。编码的效果可以通过多路选择单元选择调试监控显示系统进行模拟照明显示。
采样编码调试系统控制多路选择单元，可以分别进行调试监控显示、灯光驱动控制或同时进行灯光驱动控制以及照明效果显示。
（4）调试监控显示系统的作用是进行人机对话显示、声色转换编码修改显示、声色编码转换灯光效果显示和在实际灯光照明控制中监视灯光照明效果。
三、灯光驱动系统是一个动力分配控制系统，它的作用是：在采样编码调试系统的控制下，将编码转换系统传来的各种数字控制信号转变成相应的模拟控制信号;用这些模拟控制信号控制对灯光矩阵中的每个变色灯中的每个光源的电力供给，以实现编码转换系统所要求的色彩分布和色彩变化。
5、根据权利要求1、权利要求2和权利要求4，声色编码转换机的设计特征是对声色编码转换机设计的权利要求4中的声音接收处理系统中的A/D转换单元进行了如下改动：
（1）用采样时序控制系统控制取样保持并列开关Q系列的开关过程，将声色编码转换机权利要求4中的同时并行的多路A/D转换处理，改变成按时间序列取样的单路A/D转换处理;处理后的数字信号仍分别存储在相应的寄存器中，以备编码转换系统读取。
（2）采样时序控制系统受采样编码调试系统的控制。采样编码调试系统通过采样时序控制系统可以对采样方式、采样时间、采样范围、频谱分析范围和精度进行调整。
声色编码转换机设计方案中的其他部分与权利要求4中的相应的部分相同。
6、根据权利要求1、权利要求2和权利要求3，声控变色灯的转换控制部分采用音量/颜色3-1编码真值表。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93120583 CN1097854A (zh) | 1993-11-23 | 1993-11-23 | 声控变色灯及声色编码转换机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93120583 CN1097854A (zh) | 1993-11-23 | 1993-11-23 | 声控变色灯及声色编码转换机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1097854A true CN1097854A (zh) | 1995-01-25 |
Family
ID=4993353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 93120583 Pending CN1097854A (zh) | 1993-11-23 | 1993-11-23 | 声控变色灯及声色编码转换机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1097854A (zh) |
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-
1993
- 1993-11-23 CN CN 93120583 patent/CN1097854A/zh active Pending
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