CN110471335A - K歌音乐喷泉ai控制互动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种K歌音乐喷泉AI控制互动系统，包括无线语音输入单元、点歌单元、功放单元、全彩大屏幕、音乐输入模块、多频音频信号采集控制器、AI主控制器、人机输入界面接口、数字控制通道、模拟控制通道、灯光音频控制通道、远传模拟数字综合处理功能模块、远程数字模拟控制分配板、现场音控灯光驱动阵列、泵、变频器、电机和数字量设备，多频音频信号采集控制器采集多段频谱信号并将其发送给AI主控制器，AI主控制器进行频谱分析、通讯控制、模拟数字输出和灯光音乐控制，处理分析后分离出数字控制信号、模拟控制信号和灯光变色控制信号。本发明能做到人与喷泉的互动，可以自动开启特定的水型和灯光，而不需要人工编辑。

Description

K歌音乐喷泉AI控制互动系统

技术领域

本发明涉及音乐喷泉领域，特别涉及一种K歌音乐喷泉AI控制互动系统。

背景技术

目前市场最常流行的音乐喷泉控制系统有都是由DVD、MP3、电脑等进行音乐喷泉控制，这种模式流传的比较久、套路式比较明显，而且随着时间的推移和喷泉规模的发展慢慢有些陈旧，不够创新。

此外虽然常规的“通用模拟数字音乐喷泉控制系统”不需要编辑，音乐的随动性较好，但对各种水型一律的一起上下的动作，没有主跳、伴跳、独奏、齐奏的舞台效果，更不能自动分配或调整频谱与水型配合。而计算机可编辑的喷泉虽然可以编辑水型，但每首歌都要进行编辑，繁琐、耗时，不能自适应。并且这些控制模式多没有成为一个独立的控制系统、都需要用户配置定做。适应性和规范性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能做到人与喷泉的互动，可以自动开启特定的水型和灯光，而不需要人工编辑的K歌音乐喷泉AI控制互动系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种K歌音乐喷泉AI控制互动系统，包括无线语音输入单元、点歌单元、功放单元、全彩大屏幕、音乐输入模块、多频音频信号采集控制器、AI主控制器、人机输入界面接口、数字控制通道、模拟控制通道、灯光音频控制通道、远传模拟数字综合处理功能模块、远程数字模拟控制分配板、现场音控灯光驱动阵列、泵、变频器、电机和数字量设备，所述无线语音输入单元通过所述点歌单元与所述功放单元连接，所述功放单元、全彩大屏幕和音乐输入模块均与所述多频音频信号采集控制器连接，所述多频音频信号采集控制器采集多段频谱信号并将其发送给所述AI主控制器，所述AI主控制器进行频谱分析、通讯控制、模拟数字输出和灯光音乐控制，处理分析后分离出数字控制信号、模拟控制信号和灯光变色控制信号，所述数字控制信号通过所述数字控制通道送至所述远传模拟数字综合处理功能模块，所述模拟控制信号通过所述模拟控制通道送至所述远传模拟数字综合处理功能模块，所述远传模拟数字综合处理功能模块按照所述人机输入界面接口所设置的参数，输出相应的数字命令控制信号与多频模拟音频信号到所述远程数字模拟控制分配板，所述远程数字模拟控制分配板进行解码后分别控制所述泵、变频器、电机和数字量设备连接的水型，所述人机输入界面接口与所述AI主控制器连接，所述灯光变色控制信号通过所述灯光音频控制通道与所述现场音控灯光驱动阵列连接，所述参数包括频谱、幅度和时间。

在本发明所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统中，所述功放单元包括信号输入端、第一电容、第一三极管、第一电阻、第二三极管、第一二极管、第二电阻、第二二极管、第七电阻、直流电源、第三二极管、第三三极管、第三电阻、第四三极管、第二电容、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第二运算放大器、第三电容、第五三极管、第六电阻、第六三极管、第三电容和信号输出端，所述信号输入端与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极、第二电阻的一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与所述直流电源、第三二极管的阴极、第四电阻的一端和第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二二极管的阴极和第三三极管的基极连接，所述第三二极管的阳极与所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第二三极管的基极和第三电阻的一端连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第一电阻的一端、第二二极管的阳极和第四三极管的基极连接；

所述第二三极管的集电极与所述第一二极管的阳极连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四三极管的集电极、第四电阻的另一端和第二运算放大器的同相输入端连接，所述第四三极管的发射极与所述第二电容的正极连接，所述第一电阻的另一端、第一二极管的阴极和第二电容的负极均接地，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第五电阻的另一端和第五三极管的基极连接，所述第五三极管的集电极接地，所述第二运算放大器的输出端与所述第六三极管的基极连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第三电容的正极连接，所述第三电容的负极和第六三极管的发射极均接地，所述第五三极管的发射极分别与所述第六电阻的一端、第四电容的正极和信号输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第六三极管的集电极连接，所述第四电容的负极接地，所述第七电阻的阻值为36kΩ。

在本发明所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统中，所述功放单元还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述第二二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极与所述第四三极管的基极连接，所述第四二极管的型号为E-822。

在本发明所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统中，所述功放单元还包括第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第八电阻的另一端与所述第六三极管的基极连接，所述第八电阻的阻值为42kΩ。

在本发明所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统中，所述第一三极管和第二三极管为PNP型三极管，所述第三三极管、第四三极管、第五三极管和第六三极管均为NPN型三极管。

实施本发明的K歌音乐喷泉AI控制互动系统，具有以下有益效果：由于设有无线语音输入单元、点歌单元、功放单元、全彩大屏幕、音乐输入模块、多频音频信号采集控制器、AI主控制器、人机输入界面接口、数字控制通道、模拟控制通道、灯光音频控制通道、远传模拟数字综合处理功能模块、远程数字模拟控制分配板、现场音控灯光驱动阵列、泵、变频器、电机和数字量设备，该K歌音乐喷泉AI控制互动系统是一种基于AI技术的呐喊、音乐和K歌的互动音乐喷泉系统，该系统改变了陈旧的用播放器来进行音乐喷泉控制，本发明可以采用人工K歌的方式来进行音乐喷泉控制，使人的歌声融于、指挥调动喷泉系统，做到了人与喷泉的互动，本发明可以对人的歌声和音乐频谱进行分析，运用AI技术，可以自动开启特定的水型和灯光，而不需要人工编辑，因此本发明能做到人与喷泉的互动，可以自动开启特定的水型和灯光，而不需要人工编辑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明K歌音乐喷泉AI控制互动系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中功放单元的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明K歌音乐喷泉AI控制互动系统实施例中，该K歌音乐喷泉AI控制互动系统的结构示意图如图1所示。图1中，该K歌音乐喷泉AI控制互动系统包括无线语音输入单元1、点歌单元2、功放单元3、全彩大屏幕4、音乐输入模块5、多频音频信号采集控制器6、AI主控制器7、人机输入界面接口8、数字控制通道9、模拟控制通道10、灯光音频控制通道11、远传模拟数字综合处理功能模块12、远程数字模拟控制分配板13、现场音控灯光驱动阵列14、泵15、变频器16、电机17和数字量设备18，其中，无线语音输入单元1通过点歌单元2与功放单元3连接，功放单元3、全彩大屏幕4和音乐输入模块5均与多频音频信号采集控制器6连接。

无线语音输入单元1采用无线麦克风。多频音频信号采集控制器6可以采集语音信号或音频模拟信号，具体而言，多频音频信号采集控制器6采集多段频谱信号并将其发送给AI主控制器7，AI主控制器7进行频谱分析、通讯控制、模拟数字输出和灯光音乐控制，处理分析后分离出数字控制信号、模拟控制信号和灯光变色控制信号，数字控制信号通过数字控制通道9送至远传模拟数字综合处理功能模块12，模拟控制信号通过模拟控制通道10送至远传模拟数字综合处理功能模块12，远传模拟数字综合处理功能模块12按照人机输入界面接口8所设置的参数，输出相应的数字命令控制信号与多频模拟音频信号到远程数字模拟控制分配板13，远程数字模拟控制分配板13进行解码后分别控制泵15、变频器16、电机17和数字量设备18连接的水型。上述人机输入界面接口8所设置的参数包括频谱、幅度和时间。

人机输入界面接口8与AI主控制器7连接，灯光变色控制信号通过灯光音频控制通道11与现场音控灯光驱动阵列14连接，来控制水景灯色调变化。

具体而言，无线语音输入单元1、点歌单元2、功放单元3、全彩大屏幕4、音乐输入模块5、多频音频信号采集控制器6、AI主控制器7、人机输入界面接口8、数字控制通道9、模拟控制通道10和灯光音频控制通道11均安装在台或柜的面板上。

本实施例中，人机输入界面接口8采用的是人机界面液晶屏。在人机界面液晶屏上有频谱选择、幅度、时间调整，用户根据频谱、幅度的比例的调整以及时间的设定，模拟控制通道10为该参数的通道的设定值时，则由远传模拟数字综合处理功能模块12比对后输出特定的控制信号。

多频音频信号采集控制器6负责采集音频信号，并进行分频出各频段的频谱和幅度信号，这些信号通过传输线连接到AI主控制器7进行分析和处理。经过分析和处理后，AI主控制器7产生多频信号外，还有一个3路数字或模拟输出来控制灯光控制出(R,B,G)，数字输出可以控制灯光7种颜色，用模拟输出采用通讯输出3路，每路由255级灰度，使灯光有更多的彩色变化。

AI主控制器7中内置有AI软件。AI主控制器7接收来自多频音频信号采集控制器6的多段频谱信号，并送入内部主MCU进行AI分析，根据音频频谱的不同、幅度的大小进行编码，这些编码与用户设置的参数进行比较分配，换言之，通过对音频频谱的参数和幅度的分析，并通过频谱、幅度等参数的比较和算法捕捉，分离出数字控制信号、模拟控制信号和灯光变色控制信号，这些控制信号发送到远程数字模拟控制分配板13，分别控制变频器16、灯光、电机17以及各种数字量设备18。

同时，AI主控制器7还分离了控制灯光的RGB信号，这个RGB信号通过灯光音频控制通道11驱动现场音控灯光驱动阵列14，使现场灯光阵列彩灯随着音乐的频谱和大小按255级的丰色彩来变化颜色和亮度。模拟信号则通过该远程数字模拟控制分配板13的模拟电流环放大电路向远程电柜分配板发送不衰减的音频信号到下一级的控制对象。

远程数字模拟控制分配板13接收来自AI主控制器7的模拟量、数字量、灯光控制信号，并根据其数字(通讯信号)制命令，利用电流环的原理进行放大，分配给特定的水型或对变频器16音频的模拟量和灯光进行控制。

以上系统结构可根据频谱和内部的设定，以及人们对于音乐的理解和音乐的特征，来实现音乐喷泉类似舞台的效果，有主跳、伴跳、独奏、齐奏。远程数字模拟控制分配板13可以不衰减的远传，分配数字控制信号、模拟控制信号给各个特定的设备。本发明能做到人与喷泉的互动，可以自动开启特定的水型和灯光，而不需要人工编辑。

图2为本实施例中功放单元的电路原理图，图2中，该功放单元3包括信号输入端Vin、第一电容C1、第一三极管Q1、第一电阻R1、第二三极管Q2、第一二极管D1、第二电阻R2、第二二极管D2、第七电阻R7、直流电源VCC、第三二极管D3、第三三极管Q3、第三电阻R3、第四三极管Q4、第二电容C2、第四电阻R4、第一运算放大器A1、第五电阻R5、第二运算放大器A2、第三电容C3、第五三极管Q5、第六电阻R6、第六三极管Q6、第三电容C3和信号输出端Vo，信号输入端Vin与第一电容C1的正极连接，第一电容C1的负极与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极分别与第二三极管Q2的发射极、第二电阻R2的一端和第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端分别与直流电源VCC、第三二极管D3的阴极、第四电阻R4的一端和第一运算放大器A1的同相输入端连接，第二电阻R2的另一端分别与第二二极管D2的阴极和第三三极管Q3的基极连接，第三二极管D3的阳极与第三三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q3的发射极分别与第二三极管Q2的基极和第三电阻R3的一端连接，第一三极管Q1的集电极分别与第一电阻R1的一端、第二二极管D2的阳极和第四三极管Q4的基极连接。

第二三极管Q2的集电极与第一二极管D1的阳极连接，第三电阻R3的另一端分别与第四三极管Q4的集电极、第四电阻R4的另一端和第二运算放大器A2的同相输入端连接，第四三极管Q4的发射极与第二电容C2的正极连接，第一电阻R1的另一端、第一二极管D1的阴极和第二电容C2的负极均接地，第一运算放大器A1的反相输入端与第五电阻R5的一端连接，第一运算放大器A1的输出端分别与第五电阻R5的另一端和第五三极管Q5的基极连接，第五三极管Q5的集电极接地，第二运算放大器A2的输出端与第六三极管Q6的基极连接，第二运算放大器A2的反相输入端与第三电容C3的正极连接，第三电容C3的负极和第六三极管Q6的发射极均接地，第五三极管Q5的发射极分别与第六电阻R6的一端、第四电容C4的正极和信号输出端Vo连接，第六电阻R6的另一端与第六三极管Q6的集电极连接，第四电容C4的负极接地。

该功放单元3使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，硬件成本较低。另外，第七电阻R7为限流电阻，用于进行限流保护。限流保护的原理如下：当第七电阻R7所在支路的电流较大时，通过该第七电阻R7可以降低第七电阻R7所在支路的电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第七电阻R7的阻值为36kΩ，当然，在实际应用中，第七电阻R7的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第七电阻R7的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

当语音信号从信号输入端Vin输入进来后，会经过该功放单元3的处理。该功放单元3拥有稳定的静态工作点，从而确保放大后的信号的波形与放大前的信号的波形相同，避免信号在放大后出现畸变而导致信号失真，极大的提高了语音信号的质量。

本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2为PNP型三极管，第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5和第六三极管Q6均为NPN型三极管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1和第二三极管Q2可以均采用NPN型三极管，第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5和第六三极管Q6也可以均采用PNP型三极管，当这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该功放单元3还包括第四二极管D4，第四二极管D4的阳极与第二二极管D2的阳极连接，第四二极管D4的阴极与第四三极管Q4的基极连接。第四二极管D4为限流二极管，用于对第四三极管Q4的基极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第四三极管Q4的基极电流较大时，通过该第四二极管D4可以降低第四三极管Q4的基极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，以进一步增强电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第四二极管D4的型号为E-822。当然，在实际应用中，第四二极管D4也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该功放单元3还包括第八电阻R8，第八电阻R8的一端与第二运算放大器A2的输出端连接，第八电阻R8的另一端与第六三极管Q6的基极连接。第八电阻R8为限流电阻，用于对第六三极管Q6的基极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第四三极管Q4的基极电流较大时，通过该第八电阻R8可以降低第四三极管Q4的基极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，以更进一步增强电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第八电阻R8的阻值为42kΩ，当然，在实际应用中，第七电阻R7的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第七电阻R7的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该K歌音乐喷泉AI控制互动系统是一种基于AI技术的呐喊、音乐和K歌的互动音乐喷泉系统，该系统改变了陈旧的用播放器来进行音乐喷泉控制，本发明可以采用人工K歌的方式来进行音乐喷泉控制，使人的歌声融于、指挥调动喷泉系统，做到了人与喷泉的互动，本发明可以对人的歌声和音乐频谱进行分析，运用AI技术，可以自动开启特定的水型和灯光，而不需要人工编辑，因此本发明能做到人与喷泉的互动，可以自动开启特定的水型和灯光，而不需要人工编辑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种K歌音乐喷泉AI控制互动系统，其特征在于，包括无线语音输入单元、点歌单元、功放单元、全彩大屏幕、音乐输入模块、多频音频信号采集控制器、AI主控制器、人机输入界面接口、数字控制通道、模拟控制通道、灯光音频控制通道、远传模拟数字综合处理功能模块、远程数字模拟控制分配板、现场音控灯光驱动阵列、泵、变频器、电机和数字量设备，所述无线语音输入单元通过所述点歌单元与所述功放单元连接，所述功放单元、全彩大屏幕和音乐输入模块均与所述多频音频信号采集控制器连接，所述多频音频信号采集控制器采集多段频谱信号并将其发送给所述AI主控制器，所述AI主控制器进行频谱分析、通讯控制、模拟数字输出和灯光音乐控制，处理分析后分离出数字控制信号、模拟控制信号和灯光变色控制信号，所述数字控制信号通过所述数字控制通道送至所述远传模拟数字综合处理功能模块，所述模拟控制信号通过所述模拟控制通道送至所述远传模拟数字综合处理功能模块，所述远传模拟数字综合处理功能模块按照所述人机输入界面接口所设置的参数，输出相应的数字命令控制信号与多频模拟音频信号到所述远程数字模拟控制分配板，所述远程数字模拟控制分配板进行解码后分别控制所述泵、变频器、电机和数字量设备连接的水型，所述人机输入界面接口与所述AI主控制器连接，所述灯光变色控制信号通过所述灯光音频控制通道与所述现场音控灯光驱动阵列连接，所述参数包括频谱、幅度和时间。

2.根据权利要求1所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统，其特征在于，所述功放单元包括信号输入端、第一电容、第一三极管、第一电阻、第二三极管、第一二极管、第二电阻、第二二极管、第七电阻、直流电源、第三二极管、第三三极管、第三电阻、第四三极管、第二电容、第四电阻、第一运算放大器、第五电阻、第二运算放大器、第三电容、第五三极管、第六电阻、第六三极管、第三电容和信号输出端，所述信号输入端与所述第一电容的正极连接，所述第一电容的负极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极、第二电阻的一端和第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端分别与所述直流电源、第三二极管的阴极、第四电阻的一端和第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第二二极管的阴极和第三三极管的基极连接，所述第三二极管的阳极与所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极分别与所述第二三极管的基极和第三电阻的一端连接，所述第一三极管的集电极分别与所述第一电阻的一端、第二二极管的阳极和第四三极管的基极连接；

所述第二三极管的集电极与所述第一二极管的阳极连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第四三极管的集电极、第四电阻的另一端和第二运算放大器的同相输入端连接，所述第四三极管的发射极与所述第二电容的正极连接，所述第一电阻的另一端、第一二极管的阴极和第二电容的负极均接地，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第五电阻的一端连接，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第五电阻的另一端和第五三极管的基极连接，所述第五三极管的集电极接地，所述第二运算放大器的输出端与所述第六三极管的基极连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第三电容的正极连接，所述第三电容的负极和第六三极管的发射极均接地，所述第五三极管的发射极分别与所述第六电阻的一端、第四电容的正极和信号输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第六三极管的集电极连接，所述第四电容的负极接地，所述第七电阻的阻值为36kΩ。

3.根据权利要求2所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统，其特征在于，所述功放单元还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述第二二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极与所述第四三极管的基极连接，所述第四二极管的型号为E-822。

4.根据权利要求3所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统，其特征在于，所述功放单元还包括第八电阻，所述第八电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第八电阻的另一端与所述第六三极管的基极连接，所述第八电阻的阻值为42kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的K歌音乐喷泉AI控制互动系统，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管为PNP型三极管，所述第三三极管、第四三极管、第五三极管和第六三极管均为NPN型三极管。