一种灯光显示效果控制系统的制作方法

本发明涉及灯光调节技术领域，尤其涉及一种灯光显示效果控制系统。

背景技术：

现有技术中，大量LED灯的使用场景，例如将LED灯应用于家庭环境氛围照明上时，虽然可以通过调节LED灯的亮度或者颜色来实现不同的舞台灯光显示效果，但是并没有确实的技术方案能够解决灯光显示效果调节和音乐播放实时同步的问题，即现有技术无法解决LED灯光显示效果与音乐播放实时同步调节的问题。

技术实现要素：

根据现有技术中存在的问题，现提供一种灯光显示效果控制系统的技术方案，旨在解决现有技术中灯光与音乐无法同步调节的问题；

上述技术方案具体包括：

一种灯光显示效果控制系统，其中，用于控制多个全彩LED灯珠的灯光显示效果；

所述灯光显示效果控制系统包括：

处理单元，获取外部输入的音频数据，并将所述音频数据由时域转换至频域，以根据相应的频域信号提取对应的控制信号，输出所述控制信号；

驱动单元，分别连接所述全彩LED灯珠，用以根据所述控制信号，控制相应的所述全彩LED灯珠随所述音频数据进行的灯光显示效果；

所述驱动单元中包括：

亮度调节模块，用以根据所述控制信号，调节相应的所述全彩LED灯珠随所述音频数据进行的亮度显示效果；

颜色调节模块，用以根据所述控制信号，调节相应的所述全彩LED灯珠随所述音频数据进行的颜色显示效果。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，所述处理单元中包括：

获取模块，用于获取外部输入的音频数据；

转换模块，连接所述获取模块，用于将所述音频数据由时域变换至频域，以得到相应的频域信号；

提取模块，连接所述转换模块，以从多个频率点中分别提取相应的幅值信号；

计算模块，连接所述提取模块，用于根据被提取的所述幅值信号，计算得到相应的所述控制信号并输出；

所述控制信号中包括用于调节所述全彩LED灯珠的亮度效果的亮度调节数据，以及用于调节所述全彩LED灯珠的颜色效果的颜色调节数据。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，所述驱动单元中包括一驱动电路；

所述驱动电路的输入端连接至所述处理单元，输出端分别连接每个所述全彩LED灯珠的控制引脚；

所述驱动电路将所述控制信号写入对应的寄存器中，并根据所述寄存器中写入的值，驱动刷新相应的所述全彩LED灯珠的控制引脚，以控制相应的所述全彩LED灯珠的显示效果。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，所述控制信号中包括用于调节所述全彩LED灯珠的亮度显示效果的亮度调节数据；

对一个字节进行赋值，以表示所述亮度调节数据中不同的亮度等级；

所述亮度调节模块根据所述亮度调节数据中表示的所述亮度等级，输出具有对应占空比的脉宽调制信号，以相应调节相应的所述全彩LED灯珠的亮度显示效果。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，所述控制信号中包括用于调节所述全彩LED灯珠的颜色显示效果的颜色调节数据；

优选的，该灯光显示效果控制系统，其特征在于，所述控制信号中包括用于调节所述全彩LED灯珠的颜色显示效果的颜色调节数据；

所述颜色调节数据中包括三种基础颜色，对一个字节进行赋值以表示一种基础颜色对应的颜色值，三种所述基础颜色的颜色值合并形成所述颜色调节数据对应的颜色值；

所述颜色调节模块根据所述颜色调节数据中表示的所述颜色值，输出具有对应占空比的脉宽调制信号，以调节相应的所述全彩LED灯珠的颜色显示效果。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，所述处理单元中包括一存储模块，所述存储模块中预设有多个调节方案，每个所述调节方案中包括一系列对所述全彩LED灯珠的亮度调节方式和/或颜色调节方式；

每个调节方案对应于一种音乐类型；

所述处理单元中还包括：

解析模块，分别连接所述获取模块、所述存储模块和所述计算模块；

所述解析模块对外部输入的所述音频数据进行解析，以获取对应所述音频数据的音乐类型，并根据所述音乐类型调取相应的所述调节方案输出；

所述计算模块根据所述调节方案计算得到相应的所述控制信号并输出。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，还包括：

电源单元，分别连接所述处理单元和所述驱动单元，用于提供所述处理单元和所述驱动单元正常工作所需的电能。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，还包括：

通信单元，连接所述处理单元；

所述处理单元通过所述通信单元获取通过远程输入或者通过本地输入的所述音频数据。

优选的，该灯光显示效果控制系统，其中，还包括：

音频解码单元，连接所述处理单元，用于对所述音频数据进行解码，以将所述音频数据中包括的数字音频信号转换成模拟音频信号或者数字音频流输出。

音频功放单元，连接所述音频解码单元，用于对所述模拟音频信号或者所述数字音频流进行处理，以形成并通过功放输出音乐。

上述技术方案的有益效果是：提供一种灯光显示效果控制系统，能够适用于随音乐播放实时调节LED灯光，以使LED灯随着音乐律动显示不同的灯光显示效果，能提供给使用者高品质的音乐欣赏环境，提升使用者的使用体验。

附图说明

图1-3是本发明的较佳的实施例中，一种灯光显示效果控制系统的结构示意图。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种灯光显示效果控制系统的技术方案，该灯光显示效果控制系统用于控制多个全彩LED灯珠A的灯光显示效果。具体而言，本发明的较佳的实施例中，所谓全彩LED灯珠，是指通过红绿蓝三种颜色的灯光混合后产生各种色彩的灯珠，以达到全彩的效果。

本发明的一个较佳的实施例中，全彩LED灯珠可以采用红绿蓝三颗独立分开的小LED灯珠并排焊接到一个邻近的区域，并通过一个盖住三个小LED灯珠的灯罩来实现混色，以达到生成各种色彩的效果。

本发明的另一个较佳的实施例中，也可以采用红绿蓝三颗LED芯片集成封装到一起来实现RGB全彩灯珠，通过红绿蓝三种不同的颜色和/或亮度的组合可以形成中颜色的显示效果。

则本发明的较佳的实施例中，上述灯光显示效果控制系统B的结构如图1所示，具体包括：

处理单元1，获取外部输入的音频数据，并将音频数据由时域转换至频域，以根据相应的频域信号提取对应的控制信号，输出控制信号。

本发明的较佳的实施例中，上述处理单元1可以为CPU音频信号处理芯片。

具体地，本发明的较佳的实施例中，如图2所示，上述处理单元1具体包括：

获取模块11，用于获取外部输入的音频数据。

本发明的较佳的实施例中，所谓音频数据，可以为外部输入的多媒体文件，例如音乐文件或者视频文件等。

本发明的较佳的实施例中，于上述灯光显示效果控制系统中还包括一通信单元2，连接上述处理单元1。则处理单元1中的获取模块11可以通过上述通信单元2远程获取外部输入的音频数据。

则本发明的一个较佳的实施例中，上述通信单元2提供无线传输方式(WiFi连接方式)给处理单元1，以供处理单元1获取音频数据。

本发明的较佳的实施例中，仍然如图2所示，上述处理单元1中还包括：

转换模块12，连接获取模块11。本发明的较佳的实施例中，转换模块12用于将音频数据由时域变换至频域，以得到相应的频域信号。具体地，本发明的较佳的实施例中，转换模块12用于通过FFT傅里叶变换算法，将音频数据中的时域信号转换成频域信号。

提取模块13，连接转换模块12。本发明的较佳的实施例中，提取模块13用于在多个频率点中分别提取相应的幅值信号。具体地，本发明的较佳的实施例中，上述转换模块12输出频域信号，则提取模块13可以从频域信号中获取多个频率点的幅值信号。所谓幅值信号，可以用于表示音频数据中音乐的起伏和轻重急缓等状态。

计算模块14，连接提取模块13，用于根据被提取的幅值信号，计算得到相应的控制信号并输出。具体地，本发明的较佳的实施例中，如上文中所述，利用幅值信号即可处理得到相应的控制信号。

本发明的较佳的实施例中，所谓控制信号，其中包括用于调节全彩LED灯珠的亮度效果的亮度调节数据，以及用于调节全彩LED灯珠的颜色效果的颜色调节数据。

本发明的较佳的实施例中，所谓亮度调节数据，其由一个字节(8位)赋值表示，采用十六进制表示，即一个全彩LED灯珠的亮度可以被细分为最 多256个亮度等级，每个亮度等级代表一种亮度。

本发明的较佳的实施例中，所谓颜色调节数据，其中包括三种基础颜色，即上文中所述的红绿蓝。则对于颜色调节数据而言，其中每种基础颜色的颜色值由一个字节(8位)表示，则综合三种基础颜色的颜色值可以得到该颜色调节数据对应的颜色值，因此理论上可以生成1600多万中颜色，以对应不同的颜色值。

则本发明的较佳的实施例中，上述控制信号中包括亮度调节数据和颜色调节数据，因此灯光显示效果调节系统可以根据该控制信号调节全彩LED灯珠的亮度和/或颜色显示效果。

本发明的较佳的实施例中，如图1所示，上述灯光显示效果控制系统中还包括：

驱动单元3，分别连接全彩LED灯珠A，用以根据控制信号，控制相应的全彩LED灯珠随音频数据进行的灯光显示效果。

具体地，本发明的较佳的实施例中，如图3所示，上述驱动单元3包括：

亮度调节模块31，用以根据控制信号，调节相应的全彩LED灯珠随音频数据进行的亮度显示效果。换言之，本发明的较佳的实施例中，亮度调节模块31用以根据控制信号中的亮度调节数据，调节相应的全彩LED灯珠随音频数据进行的亮度显示效果。

具体地，本发明的较佳的实施例中，如上文中所述，每个亮度调节数据均可以由一个字节表示，且采用十六进制表示(即0x00-0xFF)，因此可以表示最多256个亮度等级，也就是表示最多256种亮度调节数据。

则本发明的较佳的实施例中，在上述驱动单元3中实际包括一驱动电路(图中未示出)，驱动电路的输入端接入上述处理单元(即CPU音频信号处理芯片)，输出端分别连接每个全彩LED灯珠的引脚，即驱动电路将控制信号中的亮度调节数据和颜色调节数据写入对应的寄存器中，并从寄存器中读取相应写入的值，以驱动刷新电路上连接至全彩LED灯珠的引脚，从而达到控制全彩LED灯珠的目的。

具体地，本发明的较佳的实施例中，亮度调节模块31可以根据获取的控制信号中包括的亮度调节数据，通过驱动电路引脚输出相应的脉宽调制信号(Pulse-Width Modulation，PWM)来实现灯珠亮度的调节。即，根据亮度调 节数据，亮度调节模块31输出具有特定占空比的方波的脉宽调制信号，从而能够调节相应的全彩LED灯珠的亮度显示效果。

本发明的较佳的实施例中，亮度调节模块31通过驱动电路输出的PWM的频率高低影响灯的闪烁程度。因此，为了保证使用者的眼睛看不到LED灯珠的闪烁(即使得LED灯珠变换亮度更自然)，经过研究发现，PWM的最小频率不能低于100HZ，较佳的一个PWM频率可以为1000HZ。

本发明的较佳的实施例中，如上文中所述，不同的PWM信号的占空比代表不同的亮度等级，占空比的取值范围可以预先设定，例如从最小值0到最大值1：当PWM的占空比为0时，表示全彩LED灯珠在一个时钟周期内全部的时段都是处于关断状态；当PWM的占空比为1时，表示全彩LED灯珠在一个时钟周期内全部的时段都是处于导通状态，即为亮度等级最高的显示效果。

本发明的较佳的实施例中，上述对于全彩LED灯珠的亮度调节，需要对每路的最大电流输出进行限流，以使最大驱动电流与全彩LED灯珠的最大工作电流相配，以防止驱动电流过大造成驱动电路和灯珠过热而烧毁。

本发明的较佳的实施例中，仍然如图3所示，上述驱动单元3包括：

颜色调节模块32，用以根据控制信号，调节相应的全彩LED灯珠随音频数据进行的颜色显示效果。换言之，本发明的较佳的实施例中，颜色调节模块32用以根据控制信号中的颜色调节数据，调节相应的全彩LED灯珠随音频数据进行的颜色显示效果。

如上文中所述，本发明的较佳的实施例中，颜色调节数据中包括三种基础颜色，每种基础颜色可以采用一个字节表示(同样采用十六进制表示)，因此，每种基础颜色可以至多有256种细分等级，则整体的颜色调节数据的颜色值可以有1600多万种。

则同样如上文中所述，对应每种颜色调节数据的颜色值，设定一个具有相应占空比的方波的PWM信号。颜色调节模块32通过驱动电路输出相应的PWM信号，从而调节相应的全彩LED灯珠的颜色显示效果。

本发明的较佳的实施例中，如上文中所述，全彩LED灯珠由红绿蓝三个小LED灯珠整合形成，因此颜色调节模块32通过驱动电路输出PWM信号，以分别控制红绿蓝三种小LED灯珠的颜色显示效果，从而调节整个全彩LED 灯珠的颜色显示效果。

本发明的较佳的实施例中，仍然如图2所示，上述处理单元1中包括：

存储模块15。本发明的较佳的实施例中，存储模块15中预设有多个调节方案，每个调节方案中包括一系列对全彩LED灯珠的亮度调节方式和/或颜色调节方式。本发明的较佳的实施例中，每个调节方案对应于一种音乐类型。例如根据不同的音乐类型(节奏感比较强烈的，或者节奏比较明快的，或者旋律较为舒缓的等)预设不同的调节方案，又例如根据不同的音乐类型(乡村音乐，或者古典音乐，或者流行音乐，或者说唱音乐，或者爵士音乐，或者摇滚音乐等)

因此，本发明的较佳的实施例中，处理单元1中还包括：

解析模块16，分别连接获取模块11、存储模块15和计算模块14；

本发明的较佳的实施例中，解析模块16对外部输入的音频数据进行解析，以获取对应音频数据的音乐类型，并根据音乐类型调取相应的调节方案输出；随后计算模块14根据调节方案计算得到相应的控制信号并输出。换言之，本发明的较佳的实施例中，灯光显示效果控制系统解析多媒体文件并判断相应的音乐类型，以调取预设的调节方案来调节全彩LED灯珠的灯光显示效果。例如根据不同的音乐类型(节奏感强烈的，或者节奏明快的，或者旋律舒缓的等)选择不同的调节方案进行调节，又例如根据不同的音乐类型(乡村音乐，或者古典音乐，或者流行音乐，或者说唱音乐，或者爵士音乐，或者摇滚音乐等)选择不同的调节方案进行调节。

本发明的较佳的实施例中，仍然如图1所示，上述灯光显示效果控制系统B还包括：

音频解码单元4，连接处理单元1，用于对音频数据进行解码，以将音频数据中包括的数字音频信号转换成模拟音频信号或者数字音频流输出。本发明的较佳的实施例中，音频解码单元4可以为CODEC音频解码器，用于对处理单元1送来的音频数据进行数模转换，把音频数据内的数字音频信号转换成模拟音频信号或者数字音频流输出。

音频功放单元5，连接音频解码单元4，用于对模拟音频信号或者数字音频流进行处理，以形成并通过功放输出音乐。本发明的较佳的实施例中，音频功放单元5对模拟音频信号进行放大和调优处理，随后驱动大功率喇叭发 出相应的音乐声音。

本发明的较佳的实施例中，仍然如图1所示，上述灯光显示效果控制系统B还包括：

电源单元6，分别连接处理单元1和驱动单元3，用于提供处理单元1和驱动单元3正常工作所需的电能。

本发明的一个较佳的实施例中，电源单元6将外部输入的220V交流电源通过开关电源进行电压变换，以转换成多路的直流电压输出。其中一路供给给音频功放单元5工作，一般可选为5V到20V，本发明的较佳的实施例中，优选的可以为18V工作电压；另一路5V输出攻击给CPU音频信号处理芯片以及其他的功能模块，本发明的较佳的实施例中优选的可以降压至3.3V，或者1.8V或者1V。因此，本发明的较佳的实施例中，上述电源单元6还连接上述音频解码单元4和音频功放单元5。

综上所述，本发明技术方案中，采用上述灯光显示效果控制系统，能够实现灯光显示效果与音乐播放同步调节，提升使用者的试用体验。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。