一种音频控制灯光的方法及系统与流程

本发明涉及灯光控制领域，具体涉及一种音频控制灯光的方法及系统。

背景技术：

目前大舞台中对于舞台灯、射灯和激光灯等灯光的控制大多采用DMX控制台进行手工控制。而对于小舞台或者KTV包厢来说，单独配置控制台和人工手动操作显得不切实际。而现有音频控制灯光技术主要应用于数字视听场所，例如KTV场所、酒吧、表演舞台等场合。

公开号为“103596321A”的中国发明专利公开了“一种灯控模块控制系统及方法”，其通过在控制端接收信号，查找配置表，获取相应的灯光类型，并将该灯光类型加上控制信息打包成灯控控制指令，将该指令发送到灯控模块，从而实现远程地对相应的灯光场景的自动设置以及根据需要自定义设置，使用户得到满意的气氛场景，通过自动生成和传输实现根据歌曲类型进行智能灯光控制，不需要用户自己去配置灯控模块，减少了配置的难度，且增加了配置的实时和时效性，避免了需要人工去各个包厢控制灯光，从而提高效率。

但上述现有的音频控制灯光技术是根据实现设定好的灯光效果关联到特定的音乐中，在整个播放音乐的过程中，灯光都是按照设定的播放模式进行播放，没有和音乐中的节奏进行互动，整体场景可视化效果显得过于单调，用户体验差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种音频与灯光效果实时互动，提升用户体验效果的一种音频控制灯光的方法及系统。

为实现上述发明目的，本发明是采用以下技术方案实现：提供一种音频控制灯光的方法，所述方法包括以下步骤：

获取音频；

识别音频中的鼓点；

当识别到音频中存在鼓点时，进行对应鼓点的灯光控制。

优选的，上述的音频控制灯光的方法中，所述识别音频中的鼓点的方法为：

获取音频数字信号；

对所述音频数字信号进行傅里叶变换，使音频数字信号从时域变换到频域，得到音频频谱信号；

检测所述音频频谱信号中低频信号的最大振幅值Amax；

若所述Amax大于预设的阈值U，则所述音频存在鼓点。

优选的，上述的音频控制灯光的方法中，所述“检测所述音频频谱信号中低频信号的最大振幅值Amax”具体为：

将所述音频频谱信号中30HZ-200HZ信号以5HZ为一个基本区域，把30HZ-200HZ到划分为34个区域，分别检测得到每一个区域的最大振幅值，将所有区域的最大振幅值进行比较，得到的最大值为最大振幅值Amax。

优选的，上述的音频控制灯光的方法具体为：预先对音频进行分类，且对每类音频配置相应的灯光控制模式；当未识别到音频中存在鼓点时，按所述音频对应的预设灯光控制模式进行灯光控制；

当识别到音频中存在鼓点时，将灯光控制由预设灯光控制模式切换到对应鼓点的灯光控制；

从识别到最近的鼓点起在预设的连续时间内若未检测到下一鼓点，则灯光控制恢复对应音频的预设灯光控制模式，否则进行对应鼓点的灯光控制；所述预设的连续时间为0.1s～12s。

优选的，上述的音频控制灯光的方法中，所述对应鼓点的灯光控制具体为：发送鼓点存在的触发信号至灯控模块，灯控模块根据该触发信号将灯光配置成相应的灯光效果。

优选的，上述的音频控制灯光的方法中，所述灯光效果包括：对应鼓点产生时间，闪烁具体颜色的灯；或闪烁具体类型的灯；或依次闪烁两种或多种颜色的灯；或多种类型的灯配合闪烁；或在灯光闪烁的同时配合喷水、喷气、尖叫或鼓掌效果。

本发明提供的另一技术方案为：提供一种音频控制灯光的系统，包括音频获取模块，鼓点识别模块和控制模块；

所述音频获取模块用于获取音频；

所述鼓点识别模块用于识别所述音频中的鼓点；

所述控制模块用于当鼓点识别模块识别到音频中存在鼓点时，进行灯光控制。

优选的，上述的音频控制灯光的系统中，所述鼓点识别模块包括采集模块、变换模块、检测模块和确定模块；

所述采集模块用于获取所述音频的音频数字信号；

所述变换模块用于对所述音频数字信号进行傅里叶变换，使音频数字信号从时域变换到频域，得到音频频谱信号；

所述检测模块用于检测得到所述音频频谱信号中低频信号的最大振幅值Amax；

所述确定模块用于确定若所述Amax大于预设的阈值U，则所述音频存在鼓点。

优选的，上述的音频控制灯光的系统中，所述检测模块具体用于：

将所述音频频谱信号中30HZ-200HZ信号以5HZ为一个基本区域，把30HZ-200HZ到划分为34个区域，分别检测得到每一个区域的最大振幅值，将所有区域的最大振幅值进行比较，得到的最大值为最大振幅值Amax。

优选的，上述的音频控制灯光的系统，还包括第一预设控制模块和第二预设控制模块；

所述第一预设控制模块，用于预先对所述音频进行分类，且对每类音频配置相应的灯光控制模式；当鼓点识别模块未识别到音频中存在鼓点时，按所述音频对应的预设灯光控制模式进行灯光控制；

所述第二预设控制模块，用于从鼓点识别模块识别到最近的鼓点起在预设的连续时间内若未检测到下一鼓点，则灯光控制恢复对应音频的预设灯光控制模式，否则进行对应鼓点的灯光控制；所述预设的连续时间为0.1s～12s。

所述控制模块具体为：发送鼓点存在的触发信号至灯控模块，灯控模块根据该触发信号将灯光配置成相应的灯光效果；

所述灯光效果包括：对应鼓点产生时间，闪烁具体颜色的灯；或闪烁具体类型的灯；或依次闪烁两种或多种颜色的灯；或多种类型的灯配合闪烁；或在灯光闪烁的同时配合喷水、喷气、尖叫或鼓掌效果。

本发明的有益效果在于：本发明音频控制灯光的方法及系统，通过实时的检测音频中是否存在鼓点，进而进行对应鼓点的灯光控制，将音频的变化实时的表现在灯光效果上，实现了音频的可视化。通过视觉，借助灯光的变化诠释音频节奏的快慢变化，提高用户的现场融入度，通过视觉把参与者带入节奏的跳动中，提升了娱乐性，使用户得到了更好的娱乐体验。

附图说明

图1为本发明的具体实施方式的音频控制灯光的方法实施例的流程图；

图2为频域信号在一个5Hz范围内是否存在鼓点判断图。

图3为本发明的具体实施方式的音频控制灯光的系统实施例的结构框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过灯光变化呈现音频节奏的快慢，提高音频与灯光的互动性。通过视觉把参与者带入节奏的跳动中，提升了娱乐性和更好的体验。

实施例1

请参阅图1，一种音频控制灯光的方法，所述方法包括以下步骤：

获取音频；

识别音频中的鼓点；

当识别到音频中存在鼓点时，进行灯光控制。

本发明所述音频可以是任意的音频，也可以是歌曲伴奏。

其中，所述识别音频中的鼓点的方法为：

获取音频数字信号；

对所述音频数字信号进行傅里叶变换，使音频数字信号从时域变换到频域，得到音频频谱信号；

检测所述音频频谱信号中低频信号的最大振幅值Amax；

若所述Amax大于阈值U，则所述音频存在鼓点。

其中，所述获取音频数字信号的方法为：对播放的音频进行录音，录音的过程使用固定的采样率，通过录音，得到音频的PCM数据格式的音频数字信号。

上述的音频控制灯光的方法中，所述“检测所述音频频谱信号中低频信号的最大振幅值Amax”可为：

将所述音频频谱信号中30HZ-200HZ信号以5HZ为一个基本区域，把30HZ-200HZ到划分为34个区域，分别检测得到每一个区域的最大振幅值，将所有区域的最大振幅值进行比较，得到的最大值为最大振幅值Amax。

本实施例中，所述对应鼓点的灯光控制具体为：发送鼓点存在的触发信号至灯控模块，灯控模块根据该触发信号将灯光配置成相应的灯光效果。

所述灯光效果包括：对应鼓点产生时间，闪烁具体颜色的灯；或闪烁具体类型的灯；或依次闪烁两种或多种颜色的灯；或多种类型的灯配合闪烁；或在灯光闪烁的同时配合喷水、喷气、尖叫或鼓掌效果，使得灯光的显示配合鼓点的变化而变化。

采用本实施例的技术方案，当音频中识别到存在鼓点时，对灯光进行控制，使得灯光显示与音频鼓点相配合，通过灯光变化呈现音频节奏的快慢，音频与灯光显示具有互动性，这样在一些数字视听场所(例如，KTV、酒吧等)，可大大提高用户体验。

实施例2

以音频为歌曲伴奏为例，所述音频控制灯光的方法具体为：

步骤1：预先对音频进行分类，且对每类音频配置相应的灯光控制模式；

例如可以将音频分为快歌、慢歌、悲伤情歌等类型，然后对每个类型的歌曲配置相应的灯光控制模式。例如，对快歌配置灯光快速闪烁的灯光控制模式。

上述步骤1中，先将歌曲分类，每类歌曲配置对应类型歌曲的灯光控制模式(本实施方式的每类歌曲配置对应类型歌曲的灯光控制模式，可参考公开号为“103596321A”的中国发明专利公开的一种灯控模块控制系统及方法)。

步骤2：当未识别到音频中存在鼓点时，按所述音频对应的预设灯光控制模式进行灯光控制；当歌曲开始播放后，就开始识别歌曲中是否存在鼓点，在未识别到鼓点之前，按歌曲预设灯光控制模式进行灯光控制。所述识别音频中的鼓点的方法参考实施例1。

上述步骤2中，识别音频中的鼓点之前，需将音频信号转为音频数字信号，具体为：对播放的音频进行录音，录音的过程使用固定的采样率，通过录音，得到音频的PCM数据格式的音频数字信号。

步骤3：当识别到音频中存在鼓点时，将灯光控制由预设灯光控制模式切换到对应鼓点的灯光控制；

步骤4：从识别到最近的鼓点起在预设的连续时间内若未检测到下一鼓点，则灯光控制恢复对应音频的预设灯光控制模式，否则进行对应鼓点的灯光控制；所述预设的连续时间为0.1s～12s。

本实施例中，对应鼓点的灯光控制方法与灯光控制效果与实施例1类似。

采用本实施例的技术方案，当未识别到歌曲的鼓点时，按歌曲对应的预设灯光控制模式进行灯光控制，当识别到歌曲中存在鼓点后，才进行对应鼓点的灯光控制，这样灯光显示会与歌曲鼓点相配合，提高用户K歌或听歌体验。

实施例3

以音频为歌曲为例，本实施例结合算法，对音频控制灯光的方法进行展开说明，包括如下步骤：

1、音频数据的提取

播放歌曲，对正在播放的歌曲进行录音，录音的过程使用固定的采样率。这样，通过录音，可以得到歌曲的PCM数据，即所需的音频数据。

2、对音频数据进行分析

由于歌曲的PCM数据包含左右两个声道，实际低音的检测只需要处理一个声道的数据，在此实施例中，我们选用左声道数据。

3、对音频数据进行时域到频域的转换

对歌曲的左声道PCM数据进行傅里叶变换，使用音频数据从时域变换到频域。离散傅里叶变换正变换，公式如下：

$X\left(k\right)=DFT\[x\left(n\right)\]=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}x\left(n\right)W_N^{nk},0\≤k\≤N-1$

4、求出低频信号30HZ-200HZ间的最大振幅值Amax

根据低、中、高音的划分及人耳对音频的感受，整体的频率范围为20HZ～20000HZ，(指人耳可以听到的声音频率在20HZ～20kHz之间的声波，称为音频)。该应用检测的低音的频率范围为：30HZ-200HZ。经过傅里叶变换后，能够得到低音这段频率的各个振幅值。以5HZ为一个基本区域，把30HZ-200HZ到划分为34个区域，分别求出每一个区域的最大振幅值：A1、A2......A15、A34，总共34个值，然后比较得到这34个值，将最大值设为最大振幅值Amax。

通过对低频信号进行分区域，然后进行并行计算每个区域内的最大振幅值，最后比较各个区域的最大振幅值，得到低频信号的最大振幅值Amax。采用上述方式，通过并行计算每个区域的最大振幅值，可大大减少了计算量，大幅度提升计算效率；同时，无需将每个低频信号的振幅值与预设的阈值进行比较，只需将最后得到的最大振幅值Amax与预设的阈值进行比较，可进一步提高计算效率。

5、鼓点阈值U(阈值的说明等发明人补充)

根据第4点分析音频PCM数据计算得出的所有Amax。经过测试与经验，我们得到一个阈值为：U。本发明的阈值的可选范围为：22db～50db，正常人的听力范为0～80db，可根据不同曲分的歌曲结合测试，确定阈值U。

6、是否存在鼓点的判断

若最大振幅值Amax>阈值U，则认为歌曲正在播放的一段音频中存在一个低音点(即鼓点)，否则认为未识别到鼓点。

具体鼓点检测举例如下：

请参阅图2，这里的原始数据是从取出的PCM数据，取出这段音频数据用时域显示，其中时域的X轴表示时间，Y轴表示分贝(数值为缩小10倍后的值)。把时域数据转换成对应的频域数据如图：频域的X轴表示频率，Y轴表示分贝(数值为缩小10倍后的值)。X轴以5Hz为一个区间取最大值。

从F-4到F+1刚好为5Hz，取得最大值为2，换算成原始值为2*10＝20db<阈值U的db(34～50db)，为非鼓点。

同理从30HZ-200HZ之间以5Hz划分34个区间中取出最大值，取出的最大值恢复成真实值后和阈值进行比较，在阈值U的区间内说明有鼓点，否则没有。

7、灯光效果预置

预先设置对应鼓点的灯光效果，并存储到设备中，效果可以根据个人喜好进行调整。设备和灯光的通信协议采用国际标准协议DMX512协议。存储的效果个数根据设备可存储的空调大小进行效果个数的配置。

8、灯光控制

预置到设备中的灯光效果个数当做准备资源。当识别到一个鼓点时可有三种或多种的方式进行灯光控制。对应鼓点的灯光控制具体可以是：1、对应一个鼓点闪烁一种颜色的灯；2、闪烁一种类型的灯(例如射灯)；3、对应一个鼓点依次闪烁两种或多种颜色的灯；4、对应一个鼓点多种类型的灯配合闪烁；5、对应一个鼓点在灯光闪烁的同时配合喷水、喷气、尖叫或鼓掌效果，使得灯光的显示配合鼓点的变化而变化。

当然，上述每种对应鼓点的灯光控制效果都有预置的执行时长，在鼓点多且频繁的音频里选择前两种控制方式能够更好的体验音频的节奏感。

实施例4

请参阅图3，一种音频控制灯光的系统，包括音频获取模块1，鼓点识别模块2和控制模块3；

所述音频获取模块用于获取音频；

所述鼓点识别模块用于识别所述音频中的鼓点；

所述控制模块用于当鼓点识别模块识别到音频中存在鼓点时，进行灯光控制。

在一个具体实施例中，所述鼓点识别模块包括采集模块、变换模块、检测模块和确定模块；

所述采集模块用于获取所述音频的音频数字信号；

所述变换模块用于对所述音频数字信号进行傅里叶变换，使音频数字信号从时域变换到频域，得到音频频谱信号；

所述检测模块用于检测得到所述音频频谱信号中低频信号的最大振幅值Amax；

所述确定模块用于确定若所述Amax大于阈值U，则所述音频存在鼓点。

在一个具体实施例中，所述检测模块具体用于：

将所述音频频谱信号中30HZ-200HZ信号以5HZ为一个基本区域，把30HZ-200HZ到划分为34个区域，分别检测得到每一个区域的最大振幅值，将所有区域的最大振幅值进行比较，得到的最大值为最大振幅值Amax。

在一个具体实施例中，上述的音频控制灯光的系统，还包括第一预设控制模块和第二预设控制模块；

所述第一预设控制模块用于：预先对所述音频进行分类，且对每类音频配置相应的灯光控制模式；当鼓点识别模块未识别到音频中存在鼓点时，按所述音频对应的预设灯光控制模式进行灯光控制；

所述第二预设控制模块用于：从鼓点识别模块识别到最近的鼓点起在预设的连续时间内若未检测到下一鼓点，则灯光控制恢复对应音频的预设灯光控制模式，否则进行对应鼓点的灯光控制；所述预设的连续时间为0.1s～12s。

所述控制模块具体为：发送鼓点存在的触发信号至灯控模块，灯控模块根据该触发信号将灯光配置成相应的灯光效果；

所述灯光效果包括：对应鼓点产生时间，闪烁具体颜色的灯；或闪烁具体类型的灯；或依次闪烁两种或多种颜色的灯；或多种类型的灯配合闪烁；或在灯光闪烁的同时配合喷水、喷气、尖叫或鼓掌效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。