本实用新型涉及音频处理领域，特别涉及一种音乐彩灯控制系统及控制方法。
背景技术：
音乐彩灯是用在聚会、KTV、酒吧、庆典以及舞台演出等场合，配合音乐节奏变化的灯光设备。目前市场上销售的音乐彩灯控制系统主要可以分为以下几种：
(1)灯光不跟随音乐节奏变化，市面上出现的这种音乐彩灯控制系统一般预设了一些灯光变化效果，变化效果与音乐节奏无关。这种彩灯控制系统结构简单，操作方便，但彩灯显示效果单一，价格适中，氛围一般，主要用于KTV、酒吧、餐馆、广告牌、园林和装饰灯等场合。
(2)灯光跟随音乐节奏变化，市面上出现的这种音乐彩灯一般需要根据各首音乐的音乐节奏提前编程，彩灯根据提前编写好的程序进行显示，变化效果与音乐节奏相符合。这种彩灯控制系统显示效果好，感染力强，但操作复杂，价格昂贵，主要用于专业舞台、大型活动庆典、节日彩灯和演出活动等场合。可以看出，灯光效果和系统操作性、设备价格是一对矛盾，灯光效果越好，系统操作就越复杂，价格就越昂贵。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种音乐彩灯控制系统，该控制系统能够使得彩灯自动适应音乐节奏，根据音乐节奏进行变化，无需根据不同音乐的音乐节奏进行提前编程，实现了彩灯的即插即用，具有性价比较高，适合聚会、酒吧、KTV、舞台表演、节日庆典等场合，价格相比专业舞台系统有较大优势。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种音乐彩灯控制系统，包括无线通信模块、功率放大器、音频处理器、控制器以及多组RGB LED灯阵列；所述多组RGB LED灯阵列包括第一组RGB LED灯阵列、第二组RGB LED灯阵列和第三组RGB LED灯阵列；每组RGB LED灯阵列包括一个或多个RGB LED灯阵列；
所述无线通信模块连接功率放大器的输入端，用于接收音频信号；所述功率放大器的输出端连接音频处理器的音频输入端；所述音频处理器的音频输出端连接控制器，所述控制器分别连接第一组RGB LED灯阵列、第二组RGB LED灯阵列和第三组RGB LED灯阵列。
优选的，所述第一组RGB LED灯阵列包括2个RGB LED灯阵列，分别为第一RGB LED灯阵列和第二RGB LED灯阵列；所述第二组RGB LED灯阵列包括第三RGB LED灯阵列和第四RGB LED灯阵列；所述第三组RGB LED灯阵列包括第五RGB LED灯阵列、第六RGB LED灯阵列、第七RGB LED灯阵列和第八RGB LED灯阵列；
所述第一RGB LED灯阵列、第二RGB LED灯阵列、第三RGB LED灯阵列、第四RGB LED灯阵列、第五RGB LED灯阵列、第六RGB LED灯阵列、第七RGB LED灯阵列和第八RGB LED灯阵列分别对应连接到控制器的8个USB接口。
优选的，各RGB LED灯阵列为断点续传灯，每个RGB LED灯阵列由多个专用芯片级联得到，每个专用芯片分别连接红、绿和蓝三种全彩颜色的发光二极管。
更进一步的，所述专用芯片为WS2818芯片或WS2812芯片。
优选的，还包括多个固态继电器和多个LED灯，各固态继电器输入回路的其中一个输入端分别连接到控制器的各个IO端口上，另一输入端接地或电源，各固态继电器的输出回路中接入电源，同时各固态继电器输出回路对应供各RGB LED灯阵列或各LED灯接入；控制器通过各固态继电器对应控制各固态继电器输出回路中的LED灯或RGB LED灯阵列是否得电。
优选的，还包括DSP模块，所述DSP模块连接功率放大器的输出端，所述DSP模块的输出连接音频输出接口。
优选的，所述无线通信模块为蓝牙模块。
更进一步的，还包括一壳体，所述无线通信模块、功率放大器、音频处理器、控制器和各固态继电器均设置在壳体内部；
所述壳体壁上设置有电源插座，所述电源插座与壳体内部为各部分提供电源的电源模块连接；
所述壳体壁上设置供RGB LED灯阵列和LED灯插入的多个插座，各插座接入到各固态继电器的输出回路中，RGB LED灯阵列和LED灯通过插座接入到继电器的输出回路中；各RGB LED灯阵列或各LED灯插入插座后，由各插座对应连接的各固态继电器控制是否得电；
所述壳体壁上设置有多个与控制器连接的USB接口，其中USB接口的个数与第一组RGB LED灯阵列、第二组RGB LED灯阵列和第三组RGB LED灯阵列的所有RGB LED灯阵列的总数相同；各RGB LED灯阵列分别对应通过各USB接口连接控制器；
所述壳体壁上设置有音频输入接口和音频输出接口，所述音频输入接口连接蓝牙模块，通过音频输入接口为蓝牙模块提供AUX音频输入；所述音频输出接口连接壳体内部与功率放大器输出端连接的DSP模块。
更进一步的，所述壳体壁上设置的插座个数和固态继电器个数相同，所述壳体壁上设置的USB接口个数和固态继电器个数相同。
更进一步的，所述各插座旁边对应位置上设置各USB接口母口；各RGB LED灯阵列的电源接口旁边对应位置设置USB接口公口；RGB LED灯阵列的电源接口插入到壳体壁上的插座后，其USB接口公口同时插入插座旁边对应位置上的USB接口母口。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本实用新型音乐彩灯控制系统中包括无线通信模块、功率放大器、音频处理器、控制器以及多组RGB LED灯阵列，无线通信模块连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出端连接音频处理器的音频输入端；音频处理器的音频输出端连接控制器，控制器分别连接各组RGB LED灯阵列，其中多组RGB LED灯阵列包括第一组RGB LED灯阵列、第二组RGB LED灯阵列和第三组RGB LED灯阵列；其中由无线通信模块接收音频信号，并且传送给功率放大器进行放大处理后发送给音频处理器；音频处理器针对于左右声道的音频信号进行频域转换后采集不同频点的幅值信息；控制器针对不同频点的幅值信息进行判断后对应控制相应组的RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示，其中音频信号不同频点的幅值反应了音乐节奏，本实用新型根据不同频点的幅值信息控制各组RGB LED灯阵列进行显示的这种方式，使得RGB LED灯阵列即彩灯自动适应音乐节奏，根据音乐节奏进行变化，无需根据不同音乐的音乐节奏进行提前编程，实现了彩灯的即插即用，大大增强了用户体验，具有性价比较高，适合聚会、酒吧、KTV、舞台表演、节日庆典等场合，价格相比专业舞台系统有较大优势。
(2)本实用新型音乐彩灯控制系统中，还包括多个固态继电器和多个LED灯，其中固态继电器和LED灯的个数相同，各固态继电器输入回路的其中一个输入端分别连接到控制器的各个IO端口上，另一输入端接地或电源，各固态继电器的输出回路中接入电源，同时各固态继电器输出回路对应供各RGB LED灯阵列或各LED灯接入；控制器通过各固态继电器对应控制各固态继电器输出回路中的LED灯或RGB LED灯阵列是否得电。当RGB LED灯阵列连接在固态继电器的输出端时，此时控制器控制固态继电器输出端始终导通，即RGB LED灯阵列始终得电，然后由控制器通过USB type-C接口输出相应的控制信号控制RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示，当RGB LED灯阵列未连接在固态继电器的输出端，LED灯即普通彩灯连接在固态继电器的输出端时，控制器可以输出相应占空比PWM信号至固态继电器，通过固态继电器控制LED灯按照相应显示效果进行显示。因此本实用新型系统中，当控制模块检测到系统没有接入定制的RGB LED灯阵列时，控制模块将转而通过固态继电器控制普通彩灯，使得作为普通彩灯的LED灯根据音乐节奏实时变化，因此当某RGB LED灯阵列出现故障时，可以用普通的LED灯代替。
(3)本实用新型音乐彩灯控制系统中，还包括DSP模块，DSP模块连接功率放大器的输出端，用于接收功率放大器输出的音频信号，并且对音频信号进行音效调节后，通过音频输出接口输出，因此，本实用新型系统还能够实现高音效音乐的输出。
(4)本实用新型音乐彩灯控制系统中，各RGB LED灯阵列为断点续传灯，每个RGB LED灯阵列由多个WS2818芯片级联得到，每个WS2818芯片分别连接红、绿和蓝三种颜色的全彩发光二极管，由上述可知，本实用新型每一个彩灯灯珠都有专用芯片进行控制，这些芯片通过一个USB接口与控制器连接，从而可以实现一条数据线控制每个独立灯珠的颜色和亮暗程度，显示的彩灯效果比普通彩灯更加丰富，彩灯效果更加华丽。
(5)本实用新型音乐彩灯控制系统中，无线通信模块、功率放大器、音频处理器、控制器、DSP模块、电源模块等均设置在壳体内部，在壳体壁上设置有为各RGB LED灯阵列以及各LED灯供电的插座，当各RGB LED灯阵列或各LED灯等插入插座后，能够通过固态继电器来控制各RGB LED灯阵列或各LED灯是否得电。
附图说明
图1是本实用新型一种音乐彩灯控制系统的结构框图。
图1a是本实用新型一种音乐彩灯控制系统中固态继电器输出回路接入RGB LED灯阵列的结构示意图。
图1b是本实用新型一种音乐彩灯控制系统中固态继电器输出回路接入LED灯的结构示意图。
图2是本实用新型RGB LED灯阵列电路原理图。
图3是本实用新型一种音乐彩灯控制系统壳体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
本实施例公开了一种音乐彩灯控制系统，如图1所示，包括无线通信模块、功率放大器、音频处理器、控制器以及多组RGB LED灯阵列；其中多组RGB LED灯阵列包括第一组RGB LED灯阵列、第二组RGB LED灯阵列和第三组RGB LED灯阵列，每组RGB LED灯阵列包括一个或多个RGB LED灯阵列。在本实施例中控制器可以是单片机。
在本实施中，无线通信模块连接功率放大器的输入端；功率放大器的输出端连接音频处理器的音频输入端；音频处理器的音频输出端连接控制器，控制器分别连接第一组RGB LED灯阵列、第二组RGB LED灯阵列和第三组RGB LED灯阵列。本实施例中，由无线通信模块接收音频信号，并且传送给功率放大器进行放大处理后发送给音频处理器；音频处理器针对于左右声道的音频信号进行频域转换后采集不同频点的幅值信息；控制器针对不同频点的幅值信息进行判断后对应控制相应组的RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示，其中音频信号不同频点的幅值反应了音乐节奏，本实施例根据不同频点的幅值信息控制各组RGB LED灯阵列进行显示的这种方式，使得RGB LED灯阵列即彩灯自动适应音乐节奏，根据音乐节奏进行变化。
在本实施例中，第一组RGB LED灯阵列包括2个RGB LED灯阵列，分别为第一RGB LED灯阵列和第二RGB LED灯阵列；在本实施例中，由第一组RGB LED灯阵列响应左声道音频信号的音乐节奏，控制器可以根据左声道音频信号的中频频点的幅值信息来控制第一组RGB LED灯阵列是否根据相应显示效果进行显示，具体可以为，当控制器判断出左声道音频信号的中频频点的幅值信息大约第一阈值时，控制第一组RGB LED灯阵列根据相应显示效果进行显示。
在本实施例中，第二组RGB LED灯阵列包括第三RGB LED灯阵列和第四RGB LED灯阵列；在本实施例中，由第二组RGB LED灯阵列响应右声道音频信号的音乐节奏，控制器可以根据右声道音频信号的中频频点的幅值信息来控制第二组RGB LED灯阵列是否根据相应显示效果进行显示，具体可以为，当控制器判断出右声道音频信号的中频频点的幅值信息大约第二阈值时，控制第二组RGB LED灯阵列根据相应显示效果进行显示。
在本实施例中，第三组RGB LED灯阵列包括第五RGB LED灯阵列、第六RGB LED灯阵列、第七RGB LED灯阵列和第八RGB LED灯阵列；在本实施例中，由第三组RGB LED灯阵列响应音频信号中的重低音，控制器可以根据左声道音频信号的低频频点的幅值信息来控制第三组RGB LED灯阵列是否根据相应显示效果进行显示，具体可以为，当控制器判断出左声道音频信号的中频频点的幅值信息大约第枢三阈值时，控制第三组RGB LED灯阵列根据相应显示效果进行显示。
在本实施例中，控制器中预设多种RGB LED灯阵列显示效果控制指令，当控制器控制各RGB LED灯阵列显示时，可以随机选择或者固定选择各RGB LED灯阵列的显示效果。
在本实施例中，第一RGB LED灯阵列、第二RGB LED灯阵列、第三RGB LED灯阵列、第四RGB LED灯阵列、第五RGB LED灯阵列、第六RGB LED灯阵列、第七RGB LED灯阵列和第八RGB LED灯阵列分别对应连接到控制器的8个USB type-C接口。
在本实施例中，各RGB LED灯阵列为断点续传灯，如图2所示，每个RGB LED灯阵列由多个WS2818芯片级联得到，每个WS2818芯片分别连接红、绿和蓝三种颜色的发光二极管。可见，本实施例中，每一个彩灯灯珠都有专用芯片进行控制，这些芯片通过一个USB type-C接口与控制器连接，从而可以实现一条数据线控制每个独立灯珠的颜色和亮暗程度，显示的彩灯效果比普通彩灯更加丰富，彩灯效果更加华丽。其中WS2818芯片也可以用WS2812芯片代替。
在本实施例中，如图1所示，还包括多个固态继电器和多个LED灯，其中固态继电器、LED灯的个数均和RGB LED灯阵列的个数相同，在本实施例中，包括第一固态继电器、第二固态继电器、第三固态继电器、第四固态继电器、第五固态继电器、第六固态继电器、第七固态继电器和第八固态继电器；包括第一LED灯、第二LED灯、第三LED灯、第四LED灯、第五LED灯、第六LED灯、第七LED灯和第八LED灯。
本实施例中，如图1a和1b所示，各固态继电器输入回路的其中一个输入端分别连接到控制器的各个IO端口上，另一输入端接地或电源，各固态继电器输出回路对应供各RGB LED灯阵列或各LED灯接入，同时各固态继电器的输出回路中接入电源；控制器通过各固态继电器对应控制固态继电器输出回路中的LED灯或RGB LED灯阵列是否得电；控制器通过各固态继电器对应控制其所连接的LED灯或RGB LED灯阵列是否得电。在本实施例中，当RGB LED灯阵列连接在固态继电器的输出端时，此时控制器控制固态继电器输出端始终导通，即RGB LED灯阵列始终得电，然后由控制器通过USB type-C接口输出相应的控制信号控制RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示，当LED灯即普通彩灯连接在固态继电器的输出端时，控制器输出相应占空比PWM信号至固态继电器，通过固态继电器控制LED灯按照相应显示效果进行显示，其中控制器输出的PWM信号，占空比大相比占空比小时，LED灯的亮度不同，在本实施例中可以通过控制器输出的PWM信号控制LED灯渐变渐亮效果。
本实施例中，还包括DSP模块，DSP模块连接功率放大器的输出端，DSP模块的输出连接音频输出接口，通过DSP模块可以使得本实施例系统输出的音乐更加动感。
在本实施例中，无线通信模块可以为蓝牙模块，其中蓝牙模块中可以集成众多功能，如蓝牙音频接收、SD卡或TF卡音频文件读取、AUX音频输入和USB设备音频文件读取等功能，蓝牙协议为4.2版本。
在本实施例中，如图3所示，还包括一壳体201，该壳体为环保级ABS材料，外壳不透明，呈长方体形状，下端有底座。无线通信模块、功率放大器、音频处理器、控制器、电源模块和各固态继电器等均设置在壳体内部。
在本实施例中，如图3中所示，壳体壁上设置有电源插座203，电源插座与壳体内部为各部分提供电源的电源模块连接，用于通过外部市电给电源模块供电。
壳体壁上设置供RGB LED灯阵列和LED灯插入的多个插座202，插座的个数大于等于所有RGB LED灯阵列的总数且大于等于有LED灯的总数，在本实施例中，三组RGB LED灯阵列总共包括8个RGB LED灯阵列，因此插座的个数为8个。各插座接入到各固态继电器的输出回路中，RGB LED灯阵列和LED灯通过插座接入到继电器的输出回路中；各RGB LED灯阵列或各LED灯插入插座后，由各插座对应连接的各固态继电器控制是否得电；各插座可以插上各RGB LED灯阵列的电源端，也可以插上各LED灯的电源端，具体根据实际情况插入RGB LED灯阵列或LED灯。在本实施例中，所使用的插座符合美国标准插座规格。
壳体壁上设置有多个与控制器连接的USB接口205，其中USB接口的个数与第一组RGB LED灯阵列、第二组RGB LED灯阵列和第三组RGB LED灯阵列的所有RGB LED灯阵列的总数相同，在本实施例中，三组RGB LED灯阵列总共包括8个RGB LED灯阵列，因此壳体壁上设置有8个与控制器连接的USB接口；8个RGB LED灯阵列分别对应通过8个USB接口连接控制器；8个USB接口可以设置在壳体后端，对应插座旁边位置上。在本实施例中，USB接口可以为USB type-C接口。
壳体壁上设置有音频输入接口和音频输出接口206，音频输入接口连接蓝牙模块，通过音频输入接口为蓝牙模块提供AUX音频输入；音频输出接口连接壳体内部与功率放大器输出端连接的DSP模块，DSP模块通过音频输出接口连接耳机或音响。在本实施例中，音频输入接口和音频输出接口
壳体下端的边缘处隐藏设置有与电源模块连接的电源呼吸灯204，该电源呼吸灯点亮后会照亮壳体底部。
在本实施例中，各无线通信模块、功率放大器、音频处理器、控制器、电源模块和各固态继电器组合成一个系统模块207放置在壳体底部。
本实施例中上述音乐彩灯控制系统具体工作过程如下：
无线通信模块实时接收音频信号，并且传送给功率放大器；
功率放大器接收到音频信号后对音频信号进行放大处理，并且将放大处理后的音频信号实时的发送给音频处理器；
音频处理器接收到音频信号后，针对于左声道的音频信号，进行频域转换后采集其中的中频频点的幅值信息和低频频点的幅值信息，并且实时发送给控制器；针对有右声道的音频信号，进行频域转换后采集其中的中频点幅值信息，并且实时发送给控制器；
针对第一组RGB LED灯阵列中的每一RGB LED灯阵列，当控制器接收到音频处理器发送的左声道音频信号的中频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第一阈值进行比较，若大于第一阈值，则控制该RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示；
针对第二组RGB LED灯阵列中的每一RGB LED灯阵列，控制器接收到音频处理器发送的右声道音频信号的中频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则控制该RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示；
针对第三组RGB LED灯阵列中的每一RGB LED灯阵列，控制器接收到音频处理器发送的左声道音频信号的中频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第三阈值进行比较，若大于第三阈值，则控制该RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示。
在本实施例中，当音乐彩灯控制系统还包括多个固态继电器和多个LED灯；其中固态继电器和LED灯的个数相同，各固态继电器输入回路的其中一个输入端分别连接到控制器的各个IO端口上，另一输入端接地或电源，各固态继电器的输出回路中接入电源，同时各固态继电器输出回路对应供各RGB LED灯阵列或各LED灯接入；控制器通过各固态继电器对应控制固态继电器输出回路中的LED灯或RGB LED灯阵列是否得电；则音乐彩灯控制系统实现的音乐彩灯方法具体如下：
针对于第一组RGB LED灯阵列的每个RGB LED灯阵列，控制器检测该RGB LED灯阵列是否接入到控制器中；
若是，则控制器控制该RGB LED灯阵列对应所连接的固态继电器的输出端始终导通，该RGB LED灯阵列得电；当控制器接收到音频处理器发送的左声道音频信号的中频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第一阈值进行比较，若大于第一阈值，则控制该RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示；
若否，则针对于该RGB LED灯阵列所要连接的固态继电器，当控制器接收到音频处理器发送的左声道音频信号的中频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第一阈值进行比较，若大于第一阈值，则输出相应的PWM信号至该固态继电器，使得该固态继电器输出端所连接的LED灯按照相应的显示效果显示；
针对于第二组RGB LED灯阵列的每个RGB LED灯阵列，控制器检测该RGB LED灯阵列是否接入到控制器中；
若是，则控制器控制该RGB LED灯阵列对应所连接的固态继电器的输出端始终导通，该RGB LED灯阵列得电；当控制器接收到音频处理器发送的右声道音频信号的中频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则控制该RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示；
若否，则针对于该RGB LED灯阵列所要连接的固态继电器，当控制器接收到音频处理器发送的右声道音频信号的中频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第二阈值进行比较，若大于第二阈值，则输出相应的PWM信号至该固态继电器，使得该固态继电器输出端所连接的LED灯按照相应的显示效果显示；
针对于第三组RGB LED灯阵列的每个RGB LED灯阵列，控制器检测该RGB LED灯阵列是否接入到控制器中；
若是，则控制器控制该RGB LED灯阵列对应所连接的固态继电器的输出端始终导通，该RGB LED灯阵列得电；当控制器接收到音频处理器发送的左声道音频信号的低频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第三阈值进行比较，若大于第三阈值，则控制该RGB LED灯阵列按照相应的显示效果进行显示；
若否，则针对于该RGB LED灯阵列所要连接的固态继电器，当控制器接收到音频处理器发送的左声道音频信号的低频频点的幅值信息后，将该幅值信息与第三阈值进行比较，若大于第三阈值，则输出相应的PWM信号至该固态继电器，使得该固态继电器输出端所连接的LED灯按照相应的显示效果显示。
在本实施例中，上述第一阈值、第二阈值和第三阈值均可以选自50～100中的一个值。
其中，当RGB LED灯阵列接入到控制器中时，其会通过USB type-C总线发送相应信号给控制器，因此本实施例中，控制器可以根据是否接收到RGB LED灯阵列所发送的信号来判断该RGB LED灯阵列是否接入到控制器中。
在本实施例中，当音乐彩灯控制系统还包括DSP模块时，DSP模块接收功率放大器输出的音频信号，对音频信号进行音效调节后输出到音频输出接口，通过音频输出接口传送到耳机或音响等音频播放设备。。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。