本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种用于实现音乐声光同步的音频声光同步灯效动态增强方法与装置。
背景技术：
音频同步，即单个或多个led/rgb灯随着音乐旋律变化改变灯的亮度、数量或颜色，从而形成声音与光的同步互动，给人更加直观的视觉感受，提升用户听音乐的乐趣。
目前常见的音频同步控制器的处理流程如图1所示，主要包含以下7个模块：1.前置增益放大器pga，用于放大输入的音频信号；2.adc对放大后的音频信号进行采样；3.动态增益控制agc用于动态调节pga的增益系数；4.对两次显示间隔之间的adc采样数据进行均值处理；5.对均值处理后的数据进行峰值处理；6.根据配置的灯效模式和峰值处理后的数据进行灯效处理；7.根据灯效驱动led或rgb灯。
在使用上述控制器产生音频同步灯效时，不同音量下，有些音乐在pga增益最大或最小时，依然无法将音频信号放大至合适范围，导致整首歌期间，所有灯一直常亮，或者仅有1-2个灯亮，灯的个数整体变化很小，音频同步灯效的动态效果较差，适用范围较窄。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供一种音频声光同步灯效动态增强方法与装置，以实现不同音量下音乐都能获得较好的声光同步动态灯效。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种音频声光同步灯效动态增强方法，应用于音频同步控制器中，包括：
对音频信号进行采样，获取音频信号采样数据；
提取预设时间周期内所述音频信号采样数据的最大值、最小值以及平均值；
计算所述最大值和最小值的差值；
基于所述差值、平均值以及当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的均值增强系数；
依据所述均值增强系数调整所述平均值；
对得到的调整后的所述平均值进行峰值处理；
采用峰值处理后得到的数据经预设灯效模式后驱动发光元件。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强方法中，所述基于所述差值、平均值以及当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的增强系数；包括：
基于第一预设映射关系获取与所述差值相匹配的第一增益系数β；
基于第二预设映射关系获取与所述平均值相匹配的第二增益系数γ；
依据公式下述计算得到当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的增强系数α；
其中，gaintd1为pga增益系数的下限阈值；gaintd2为pga增益系数的上限阈值，gain为音频同步控制器中当前pga增益系数。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强方法中，所述依据所述均值增强系数调整所述平均值，具体为：
依据公式adc_ave＝adc_dataave*α对平均值进行处理；
其中，所述adc_dataave为预设时间周期内所述音频信号采样数据的平均值，所述α为均值处理器中均值数据的增强系数。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强方法中，所述预设时间周期为不大于8ms的任意值。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强方法中，相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上不存在重叠的区域。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强方法中，相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上存在部分重叠的区域。
一种音频声光同步灯效动态增强装置，包括：
均值处理器，用于对获取到的音频信号采样数据进行均值处理，得到预设时间周期内所述音频信号采样数据的最大值、最小值以及平均值；
动态增强器，用于计算所述最大值和最小值的差值；基于所述差值、平均值以及当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的均值增强系数；依据所述均值增强系数调整所述平均值；
峰值处理器，用于对得到的经动态增强器调整后的所述平均值进行峰值处理；
灯效处理器，用于采用预设灯效模式对峰值处理后得到的数据进行处理，将处理结果发送给驱动电路，以使得所述驱动电路依据所述处理结果驱动发光元件。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强装置中，还包括：
前置增益放大器pga，用于获取并放大音频信号；
音频数据采集器adc，用于对放大后的音频信号进行采样，获取音频信号采样数据；
动态增益控制agc，用于动态调节pga的增益系数。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强装置中，所述动态增强器，具体用于：
基于第一预设映射关系获取与所述差值相匹配的第一增益系数β；
基于第二预设映射关系获取与所述平均值相匹配的第二增益系数γ；
依据公式下述计算得到当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的增强系数α；
再依据公式adc_ave＝adc_dataave*α对平均值进行处理；
其中，所述adc_dataave为预设时间周期内所述音频信号采样数据的平均值。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强装置中，相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上不存在重叠的区域。
优选的，上述音频声光同步灯效动态增强装置中，相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上存在部分重叠的区域。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案通过计算所述预设时间周期内音频信号的最大值与最小值之差和该段时间内的音频信号的平均值，再结合当前pga使用的增益系数来决定平均值数据的增强系数，从而实现了音频声光同步灯效的动态增强，从而使不同音量下音乐都能获得较好的声光同步动态灯效。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中音频同步控制器的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的音频声光同步灯效动态增强方法的流程示意图；
图3用于表示所述差值与第一增益系数β之间的映射关系；
图4用于表示所述平均值与所述第二增益系数γ之间的映射关系；
图5为本申请实施例公开的一种音频声光同步灯效动态增强装置的结构示意图；
图6为本申请另一实施例公开的一种音频声光同步灯效动态增强装置的结构示意图。
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。
针对于现有技术中公开的技术方案音频同步灯效的动态效果差的问题，本申请公开了一种音频声光同步灯效动态增强方法和装置，以提高音频同步灯效的动态效果。
本申请实施例提供了一种音频声光同步灯效动态增强方法，该方法可以应用于音频同步控制器中，参见图1其具体流程可以包括：
步骤s101：对音频信号进行采样，获取音频信号采样数据；
本步骤中，对音频设备产生的音频信号进行采集，对采集到的信号进行转换，转换为后级设备可以识别的信号。具体的，本步骤中，被检测的音频信号可以是经音频功放解码后输出的单声道或双声道模拟音频信号。本步骤通过对所述单声道或双声道模拟音频信号采样后进行转换，将其转换为相应的数字信号量，在本申请中将该数字信号量记录为adc_datax(x＝0,1,2…)。因为人耳对音频中的低频分量更加敏感，因此，在本步骤中的对所述音频信号的采样频率可以为8khz，当然也可根据实际情况提高采样速率。在实际使用过程中，本步骤可以通过音频数据采集器adc实现，其具体可以为8khz的音频数据采集器adc。
步骤s102：提取预设时间周期内所述音频信号采样数据的最大值、最小值以及平均值；
本步骤中，所述预设时间周期的长度可以依据用户需求自行设定，例如在本申请实施例公开的技术方案中，例如所述预设时间周期的长度可以为8ms，统计这段时间内得到的音频信号采样数据，从中找出这段时间内的最大的音频信号采样数据和最小的音频信号采样数据，以及这段时间内的音频信号采样数据的平均值。具体的，以预设时间周期的长度可以为8ms、采样频率为8khz为例，8ms时间内可以转换出adc_datanum个数字信号量(一般adc_datanum＝64，但由于程序执行过程中会响应某些中断，会导致该统计数据量有所变化)，这些转换的数字信号量记录为adc_datax(x＝0～adc_datanum-1),从中找出最大值记为adc_datamax和最小值记为adc_datamin，并进一步计算得到adc_datanum个数字信号量的平均值adc_dataave，其计算公式如下：
adc_dataave＝(adc_data0+adc_data1+……+adc_datax)/adc_datanum；(x＝adc_datanum–1)(公式1)。
步骤s103：计算所述最大值和最小值的差值；
本步骤中，在步骤s102找出的最大值与最小值之后，进一步计算两者之差，并将差值记为adc_datadelta，计算公式如下：
adc_datadelta＝adc_datamax-adc_datamin(公式2)
步骤s104：基于所述差值、平均值以及当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的均值增强系数；
本步骤中，在基于所述差值、平均值以及当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的均值增强系数时，可以通过在映射表中查找得到与所述差值、平均值以及当前使用的pga增益系数对应的均值增强系数α，当然也可以通过如下公式计算得到：
其中，所述gaintd1为增益下限阈值；gaintd2为增益上限阈值，gain为音频同步控制器中当前pga增益系数。
所述β为第一增益系数，其可以基于第一预设映射关系得到，具体的，在实施时，基于第一预设映射关系获取与所述差值相匹配的第一增益系数β，具体的，所述第一预设映射关系可以参见图3所示，图3用于表示所述差值与第一增益系数β之间的映射关系；
所述γ为第二增益系数，其可以基于第二预设映射关系得到，具体的，在实施时，基于第二预设映射关系获取与所述平均值相匹配的第二增益系数γ，具体的，所述第二预设映射关系可以参见图4所示，图4用于表示所述平均值与所述第二增益系数γ之间的映射关系。
步骤s105：依据所述均值增强系数调整所述平均值；
在本步骤中，依据所述均值增强系数调整所述平均值时具体可以通过如下方式实现：
基于公式如下公式对所述平均值adc_dataave进行调整，得到调整后的平均值adc_ave。
adc_ave＝adc_dataave*α(公式4)；
步骤s106：对得到的调整后的所述平均值进行峰值处理；
步骤s107：采用峰值处理后得到的数据经预设灯效模式后驱动发光元件；
所述步骤s106和s107的具体实现过程可以采用现有技术中的方法来实现。
通过本申请上述实施例公开的技术方案可见，上述方案中，通过计算所述预设时间周期内音频信号的最大值与最小值之差和该段时间内的音频信号的平均值，再结合当前pga使用的增益系数来决定平均值数据的增强系数，从而实现了音频声光同步灯效的动态增强，从而使不同音量下音乐都能获得较好的声光同步动态灯效。
在本申请上述实施例公开的技术方案中，可以依据用户需求自行设置各个预设时间周期内音频信号采样数据的数据形式，例如，本申请实施例公开的技术方案中，相邻两个预设时间周期内的音频信号采样数据不会出现重叠的情况，例如，音频信号采样数据为1、2、3、4、5、6、7、8，前一个预设时间周期内的音频信号采样数据为1、2、3、4，下一个预设时间周期内的音频信号采样数据为5、6、7、8，即相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上不存在重叠的区域。当然，在本申请另一实施例公开的技术方案中，为了进一步提高音频和灯光的同步性，相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上存在部分重叠的区域。即，前一个预设时间周期内的音频信号采样数据为1、2、3、4，下一个预设时间周期内的音频信号采样数据为2、3、4、5，在下一个预设时间周期内的音频信号采样数据为3、4、5、6，以此类推。
对应于上述方法本实施例中公开了一种音频声光同步灯效动态增强装置，在本实施例中各个元件的具体工作内容，请参见上述方法实施例的内容，下面对本申请实施例提供的音频声光同步灯效动态增强装置进行描述，下文描述的音频声光同步灯效动态增强装置与上文描述的音频声光同步灯效动态增强装置可相互对应参照。
参见图5，本申请实施例公开的音频声光同步灯效动态增强装置，可以包括：
均值处理器100、动态增强器200、峰值处理器300和灯效处理器400。
所述均值处理器100，用于对获取到的音频信号采样数据进行均值处理，得到预设时间周期内所述音频信号采样数据的最大值、最小值以及平均值；
所述均值处理器100的具体执行过程可以参见上述方法中步骤s102描述所示，所述预设时间周期的长度可以依据用户需求自行设定，例如在本申请实施例公开的技术方案中，例如所述预设时间周期的长度可以为8ms，统计这段时间内得到的音频信号采样数据，从中找出这段时间内的最大的音频信号采样数据和最小的音频信号采样数据，以及这段时间内的音频信号采样数据的平均值。具体的，以预设时间周期的长度可以为8ms、采样频率为8khz为例，8ms时间内可以转换出adc_datanum个数字信号量(一般adc_datanum＝64，但由于程序执行过程中会响应某些中断，会导致该统计数据量有所变化)，这些转换的数字信号量记录为adc_datax(x＝0～adc_datanum-1),从中找出最大值记为adc_datamax和最小值记为adc_datamin，并进一步计算得到adc_datanum个数字信号量的平均值adc_dataave，其计算公式如下：
adc_dataave＝(adc_data0+adc_data1+……+adc_datax)/adc_datanum；(x＝adc_datanum–1)(公式1)
所述动态增强器200，用于计算所述最大值和最小值的差值；基于所述差值、平均值以及当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的均值增强系数；依据所述均值增强系数调整所述平均值；
具体的所述动态增强器200的具体执行过程可以参见上述方法中步骤s103-步骤s105描述所示，基于公式adc_datadelta＝adc_datamax-adc_datamin计算得到所述最大值与最小值之间的差值adc_datadelta，再基于公式3计算得到均值增强系数α，在采用所述均值增强系数α基于公式4对所述平均值进行调整，得到调整后的平均值adc_ave。
峰值处理器300，用于对得到的经动态增强器调整后的所述平均值进行峰值处理；
灯效处理器400，用于采用预设灯效模式对峰值处理后得到的数据进行处理，将处理结果发送给驱动电路，以使得所述驱动电路依据所述处理结果驱动发光元件；
所述峰值处理器300和灯效处理器400的具体工作过程可以参见现有技术中音频同步控制器的峰值处理器300和灯效处理器400的工作过程。
本申请提供的上述装置，通过采用所述均值处理器100计算所述预设时间周期内音频信号的最大值与最小值之差和该段时间内的音频信号的平均值，动态增强器200再结合当前前置增益放大器pga使用的增益系数来决定平均值数据的增强系数，从而实现了音频声光同步灯效的动态增强，从而使不同音量下音乐都能获得较好的声光同步动态灯效。
与上述方法相对应，参见图6，上述装置中还可以包括：
前置增益放大器pga，用于获取并放大音频信号；
音频数据采集器adc，用于对放大后的音频信号进行采样，获取音频信号采样数据；
所述音频数据采集器adc的具体工作过程可以参见上述方法中步骤s101所示。其用于对音频设备产生的音频信号进行采集，对采集到的信号进行转换，转换为后级设备可以识别的信号。具体的，本实施例中，被检测的音频信号可以是经音频功放解码后输出的单声道或双声道模拟音频信号。本步骤通过对所述单声道或双声道模拟音频信号采样后进行转换，将其转换为相应的数字信号量，在本申请中将该数字信号量记录为adc_datax(x＝0,1,2…)。因为人耳对音频中的低频分量更加敏感，因此，在本步骤中的对所述音频信号的采样频率可以为8khz，当然也可根据实际情况提高采样速率。在实际使用过程中，本步骤可以通过音频数据采集器adc实现，其具体可以为8khz的音频数据采集器adc。
动态增益控制agc，用于动态调节pga的增益系数，在本步骤中，所述动态增益控制agc可以依据预设的方式动态调节pga的增益系数，具体的采用何种方式调节动态调节pga的增益系数可以参见现有技术中的音频同步控制器公开的技术方案。
具体的，与上述方法相对应所述动态增强器，具体用于：
基于第一预设映射关系获取与所述差值相匹配的第一增益系数β；
基于第二预设映射关系获取与所述平均值相匹配的第二增益系数γ；
依据公式下述计算得到当前使用的pga增益系数计算音频同步控制器中的均值处理器中均值数据的增强系数α；
再依据公式adc_ave＝adc_dataave*α对平均值进行处理；
其中，所述adc_dataave为预设时间周期内所述音频信号采样数据的平均值。
为了方便用户调节所述预设时间周期的长短，上述方案中还可以包括：时钟调整器，用于：依据用户指令调节所述预设时间周期的大小。
与上述方法相对应，所述均值处理器100在进行均值处理时，相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上不存在重叠的区域。当然，在用户需求的情况下，相邻的两个所述预设时间周期在时间轴上也可以存在部分重叠的区域。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。