一种基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法和系统与流程

本发明涉及舞台控制领域，更具体地说，涉及一种基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法和系统。

背景技术：

舞台美术是戏剧和其他舞台表演的一个重要组成部分，包括布景、灯光、化妆、服装、道具等。灯光是舞美的重要组成部分，专利cn104244529a公开了一种声音感应节拍灯光系统，当控制主机识别出某些道具(铃、鼓、锤、哨子和响片)所发出的声音后，根据算法加强灯光特效的亮度，或者是采集到特定的语音后，实现预定好的声音效果。该专利基于声音实现了对灯光效果的控制，但是却不能实现针对不同的舞台场景氛围，给予不同的舞台灯光，即不能实现控制舞台灯光随着剧情的发展进行颜色、亮度效果的自适应调整。如舞台场景正在出演悲情情景剧时需要暗淡冷色光，正在演出激情澎湃的武打剧时需要明亮的暖色光，正在进行日常谈话时亮度一般的中间色调光，上述专利cn104244529a及现有技术均未有对其区分而给出适合不同氛围的灯光。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术不能实现针对不同的舞台场景氛围，给予不同的舞台灯光的技术缺陷，提供了一种基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法和系统。

根据本发明的其中一方面，本发明为解决其技术问题，提供了一种基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统，包括：

声音获取模块，用于获取舞台场景声音转换而来的电信号；

信号调理模块，用于对声音获取模块获取的电信号进行调理；

峰值检波模块，用于检测调理后的电信号的大小；

方波生成模块，用于将调理后的电信号与预设的固定幅值的直流信号进行比较，得出方波信号；

测频计模块，用于统计方波信号的频率；

控制模块，用于根据方波信号的频率及调理后的电信号的大小，来调整舞台灯光的颜色及亮度。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统中，根据方波信号的频率及及调理后的电信号的大小调整舞台灯光的颜色及亮度具体地为：将方波信号的频率与调理后的电信号的融合值按大小划分为预设个区间，每个区间对应一类颜色，根据融合值的所处的区间，产生控制指令使得舞台灯光处于该区间对应的颜色，且舞台灯光的亮度分别在每个区间内，随着result增大而增大，随着result减小而减小；其中，融合值通过下述公式计算所得：

result＝α*rhythm+(1-α)*volume，

式中，result为融合值，α为预设的融合系数，rhythm为方波信号的频率，volume为调理后的电信号的大小。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统中，融合值result被两个阈值第一阈值和第二阈值划分为三个区间，

若result小于第一阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为冷色；

若result大于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为暖色。

若result大于第一阈值且小于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为除冷色及暖色外的其他颜色。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统中，信号调理模块包括：

放大电路，用于将声音输入模块获取的电信号放大到预设的范围；

滤波电路，用于滤除声音输入模块获取的电信号中的噪声。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统中，峰值检测模块包括：

峰值保持电路，用于将调理后的电信号的大小进行峰值保持；

ad转换器，用于采集峰值保持电路保持的峰值，得到的峰值大小。

根据发明的另一方面，本发明还提供了一种基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法，包括下述步骤：

声音获取步骤：获取舞台场景声音转换而来的电信号；

信号调理步骤：对声音获取步骤获取的电信号进行调理；

峰值检波步骤：检测调理后的电信号的大小；

方波生成步骤：将调理后的电信号与预设的固定幅值的直流信号进行比较，得出方波信号；

测频步骤：统计方波信号的频率；

控制步骤：根据方波信号的频率及调理后的电信号的大小，来调整舞台灯光的颜色及亮度。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法中，根据方波信号的频率及及调理后的电信号的大小调整舞台灯光的颜色及亮度具体地为：将方波信号的频率与调理后的电信号的融合值按大小划分为预设个区间，每个区间对应一类颜色，根据融合值的所处的区间，产生控制指令使得舞台灯光处于该区间对应的颜色，且舞台灯光的亮度分别在每个区间内，随着result增大而增大，随着result减小而减小；其中，融合值通过下述公式计算所得：

result＝α*rhythm+(1-α)*volume，

式中，result为融合值，α为预设的融合系数，rhythm为方波信号的频率，volume为调理后的电信号的大小。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法中，融合值result被两个阈值第一阈值和第二阈值划分为三个区间，

若result小于第一阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为冷色；

若result大于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为暖色。

若result大于第一阈值且小于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为除冷色及暖色外的其他颜色。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法中，信号调理步骤包括：

放大步骤：将声音输入步骤获取的电信号放大到预设的范围；

滤波步骤：滤除声音输入步骤获取的电信号中的噪声。

进一步的，在本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统中，所述峰值检测模块包括：

峰值保持步骤：将调理后的电信号的大小进行峰值保持；

ad转换步骤：采集峰值保持电路保持的峰值，得到的峰值大小。

本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法和系统，首先信号调理模块对声音电信号并进行放大、滤波调理，经调理后的信号送方波生成模块和测频计模块出声音的节奏特性，并同时送至峰值检波模块提取出声音的响度特征，然后为综合声音的两种特征进行准确决策，采用数据融合手段进行融合，并将融合结果交由控制模块决策并形成控制命令，该命令经信号发送模块发出。灯效实现模块接收后，灯效控制模块根据指令对灯的颜色、亮度灯进行调控。本发明采用场景声音作为特征信息，既能精准的反应剧情的变化，针对不同的舞台场景氛围，给予不同的舞台灯光，又能降低算法复杂度，提高运行速度，降低成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统一优选实施例的电路原理图；

图2是本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法一优选实施例的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

在舞台表演中，声音是表达剧情起承转合的一种重要表达方式，如演员讲话声、歌手演唱声、背景音乐声、舞蹈演员的脚步声等。当剧情紧张或高潮时，声音节奏会趋于紧密、响度会增大；当剧情较为平缓时，声音节奏会趋于舒缓、响度减小。总之，不同的画面、不同的场景都可以通过声音的节奏和响度来表达。本发明就是通过识别声音的节奏和响度特性，实现控制舞台灯光随着剧情的发展进行颜色、亮度效果的自适应调整。

如图1所示，其为本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制系统一优选实施例的电路原理图。在本实施例的自适应灯光控制系统具有声音获取模块1、信号调理模块2、峰值检波模块3、方波生成模块4、测频计模块5以及控制模块6，声音获取模块1的输出端连接信号调理模块2的输入端，信号调理电路2的输出端分别连接至峰值检波模块3及方波生成模块4的输入端，峰值检波模块3的输出端连接至控制模块6的输入端，方波生成模块4的输出端连接一测频计模块5后连接至控制模块6的输入端。

声音获取模块1首先获取舞台场景声音转换而来的电信号，其可以为咪头、音频线接头、音频文件读取装置中任意一种，也可以是这几种的组合。其中，音频文件读取装置为可读取存储介质(如u盘、tf卡等)内存储的舞台场景声音转换来的电信号的读取装置。

信号调理电路2对声音获取模块1获取的电信号进行调理，滤除噪声并放大。本实施例中，其包括放大电路21以及滤波电路22。放大电路21连接声音获取模块1，将声音获取模块1获取的电信号放大到预设的合适范围，与放大电路21连接的滤波电路22将放大后电信号中的噪声进行滤除，其优选为低通滤波电路。优选的，放大电路21为自适应放大电路，其可以自动调节放大倍数，将电信号放大至预设的范围。

峰值检波模块3连接信号调理模块2，其具有峰值保持电路31以及ad转换器32，峰值保持电路31与滤波电路22连接，将滤波电路22滤波后的电信号进行峰值保持，ad(模/数)转换器32与峰值保持电路31连接，采集峰值保持电路31保持的峰值的大小，该大小反应舞台场景声音的响度。

方波生成模块4连接信号调理模块2，将滤波电路22滤波后的电信号预设的固定幅值的直流信号进行比较，得出方波信号，即滤波后电信号的幅值大于该固定幅值时为高电平，否则为低电平。当然，为了在经滤波电路22滤波后的电信号达到方波生成模块的4时候仍然具有较高信噪比，可以再次进行滤波，再次进行滤波可以采用具有滤波电路的信号调理模块2或者再单独加入滤波电路，再次滤波后的电信号进入方波生成模块4进行处理。

测频计模块5，连接方波生成模块4，统计上述方波信号的频率，即单位时间内方波信号中方波出现的个数。测频计模块5可以通过测频计实现。该频率反应舞台场景声音的快慢节奏。

控制模块6，分别连接测频计模块5以及峰值检波模块3，根据方波信号的频率及调理后的电信号的大小，来调整舞台灯光的颜色及亮度。具体的，首先将方波信号的频率与调理后的电信号的融合值按大小划分为预设个区间，每个区间对应一类颜色，然后根据融合值的所处的区间，产生控制指令使得舞台灯光处于该区间对应的颜色，且舞台灯光的亮度分别在每个区间内，随着result增大而增大，随着result减小而减小。其中，融合值通过下述公式计算所得：

result＝α*rhythm+(1-α)*volume

式中，result为融合值，α为预设的融合系数，rhythm为方波信号的频率，volume为调理后的电信号的大小。

在本实施例中，融合值result被两个阈值第一阈值和第二阈值划分为三个区间，若result小于第一阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为冷色；若result大于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为暖色，若result大于第一阈值且小于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为中间调的颜色，即除冷色及暖色外的其他颜色。如此就可以针对不同的舞台场景氛围，给予不同的舞台灯光(颜色及亮度)。

控制模块产生控制灯光的亮度和颜色的指令后，通过与其连接的信号发送模块发送出去，舞台灯的信号接收模块接收上述指令，灯效控制模块执行上述指令，对灯的颜色、亮度进行调控。信号发送模块和信号接收模块可以为所有有线和无线协议的通信模块，比如rs232/rs485/rs422/spi/iic/蓝牙/zigbee/2.4ghznrf的通信模块。

参考图2，图2是本发明的基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法一优选实施例的流程图。在本实施例中，一种基于舞台场景声音的自适应灯光控制方法，包括下述步骤。

声音获取步骤，获取舞台场景声音转换而来的电信号。

信号调理步骤，对声音获取步骤获取的电信号进行调理。该步骤在本实施例中包含放

大步骤以及滤波步骤，将声音输入模块获取的电信号放大到预设的范围，然后滤除放

大后的电信号中的噪声。

峰值检波步骤，检测调理后的电信号的大小。该步骤在本实施例中包含峰值保持步骤以及ad转换步骤，峰值保持步骤将调理后的电信号的大小进行峰值保持，ad转换步骤采集峰值保持电路保持的峰值，得到的峰值大小。

方波生成步骤：将调理后的电信号与预设的固定幅值的直流信号进行比较，得出方波信号，即滤波后电信号大于该固定幅值时为高电平，否则为低电平。

测频步骤：统计方波信号的频率。

控制步骤：根据方波信号的频率及调理后的电信号的大小，来调整舞台灯光的颜色及亮度。具体地为：将方波信号的频率与调理后的电信号的融合值按大小划分为预设个区间，每个区间对应一类颜色，根据融合值的所处的区间，产生控制指令使得舞台灯光处于该区间对应的颜色，且舞台灯光的亮度分别在每个区间内，随着result增大而增大，随着result减小而减小；其中，融合值通过下述公式计算所得：

result＝α*rhythm+(1-α)*volume，

式中，result为融合值，α为预设的融合系数，rhythm为方波信号的频率，volume为调理后的电信号的大小。

在本实施例中，融合值result被两个阈值第一阈值和第二阈值划分为三个区间，

若result小于第一阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为冷色；

若result大于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为暖色。

若result大于第一阈值且小于第二阈值，则控制模块产生将灯的颜色变为中间色调的颜色，即为除冷色及暖色外的其他颜色。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。