一种音乐频谱电路的制作方法

【技术领域】

本实用新型涉及音乐频谱处理技术领域，尤其涉及一种音乐频谱电路。

背景技术：

随着科技的发展及数码产品的普及，音乐成为我们生活当中不可缺少的部分，它能使我们心情得到放松，缓解我们在工作及生活中的压力。但是目前许多音乐播放设备主要功能只是简单进行音乐播放，也有少数能够伴随着一些灯光显示，但是大多都不能够将音乐节奏和灯光色彩联系起来，所以就显得比较单调，不具有观赏性，也就享受不到音乐节奏变化所带来的视觉冲击。如果在聆听音乐所带来快感的同时，可以再添加音乐频谱显示，将音乐节奏的变化实时的显示出来，那么本来单一的听觉体验，就增添了极致的视觉冲击，使音乐的魅力表现得更加淋漓尽致。

因为要保证音乐频谱的实时显示，所以音频信号的识别与处理在频谱显示过程中起到了非常关键的作用。相关技术如专利(公开号cn105761657a)“一种采用彩色点阵显示音乐频谱或动画的方法和系统”公开了：使用mcu检测音频数据，用快速离散傅里叶变换算法fft对音信号进行处理，并判断场景是否为静音状态，静音状态则点阵显示预设程序动画；放音状态则根据音乐频谱生成算法，将点阵按音乐的状态值进行刷新显示，实现音乐频谱的功能。此专利采用单片机控制点阵刷新显示的方法，分为静音场景和放音场景两种显示模式，合理的使用了点阵资源。

然而，由于使用单片机处理运算来识别区分不同的频率信号，再经过点阵式扫描的方法驱动led显示模块。单片机运算是需要一定的处理时间的，哪怕是运用了更快的算法，频谱显示难免还是会滞后于输入的音频信号，造成与音乐播放不同步的局面。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种音乐频谱电路，以解决相关技术的频谱显示与音频信号之间存在时延的技术问题。

本实用新型实施例为解决其技术问题采用以下技术方案：

本实用新型实施例提供一种音乐频谱电路，包括：分频电路和灯柱显示电路；

所述分频电路包括第一音频信号输入接口、高音分频电路、中音分频电路和低音分频电路，所述第一音频信号输入接口分别与所述高音分频电路、所述中音分频电路和所述低音分频电路连接；

所述高音分频电路、所述中音分频电路和所述低音分频电路分别连接至少一所述灯柱显示电路；

其中，所述分频电路用于根据所述第一音频信号输入接口输入的音频信号分别输出高频信号、中频信号和低频信号；

所述灯柱显示电路用于根据所述高频信号、所述中频信号和所述低频信号分别控制灯柱的显示。

在一些实施例中，所述分频电路还包括第一可调电阻，所述第一可调电阻的第一接点连接所述第一音频信号输入接口，所述第一可调电阻的第二接点连接所述高音分频电路、所述中音分频电路和所述低音分频电路，所述第一可调电阻的第三接点接地。

在一些实施例中，所述高音分频电路包括第一电容和第一电感；

所述第一电容的第一接点连接所述可调电阻的第二接点，所述第一电容的第二接点连接所述第一电感的第一接点和所述灯柱显示电路；

所述第一电感的第一接点连接所述灯柱显示电路，所述第一电感的其第二接点接地。

在一些实施例中，所述中音分频电路包括第二电容、第二电感、第三电容和第三电感；

所述第二电容的第一接点连接所述可调电阻的第二接点，所述第二电容的第二接点连接所述第二电感的第一接点；

所述第二电感的第二接点连接所述第三电容的第一接点、所述第三电感的第一接点和所述灯柱显示电路；

所述第三电容的第一接点连接所述第三电感的第一接点和所述灯柱显示电路，所述第三电容的第二接点接地；

所述第三电感的第一接点连接所述灯柱显示电路，所述第三电感的第二接点接地。

在一些实施例中，所述低音分频电路包括第四电感和第四电容；

所述第四电感的第一接点连接所述可调电阻的第二接点，所述第四电感的第二接点连接所述第四电容的第一接点和所述灯柱显示电路；

所述第四电容的第一接点连接所述灯柱显示电路，所述第四电容的第二接点接地。

在一些实施例中，所述第一电容与所述第三电容的电容值相同，所述第二电容与所述第四电容的电容值相同，并且所述第三电容小于所述第二电容；所述第一电感与所述第二电感的电感值相同，所述第三电感与所述第四电感的电感值相同，并且所述第二电感小于所述第三电感。

在一些实施例中，所述音乐频谱电路还包括：恢复电路，所述恢复电路连接所述分频电路和所述灯柱显示电路，所述恢复电路用于给所述分频电路进行放电或反向恢复。

在一些实施例中，所述音乐频谱电路还包括：放大电路，所述放大电路连接所述恢复电路和所述灯柱显示电路，所述放大电路用于将经过所述分频电路处理后的音频信号进行放大处理。

在一些实施例中，所述灯柱显示电路包括：第二音频信号输入接口、显示电路和电源，所述第二音频信号输入接口用于接收所述分频电路输出的音频信号；

所述显示电路的第一端连接所述第二音频信号输入接口，所述显示电路的第二端连接所述电源，所述显示电路的第三端接地。

在一些实施例中，所述显示电路包括：二极管、三极管、led灯、第二可调电阻和限流电阻；

所述二极管的正极和所述限流电阻的第一接点分别连接所述第二音频信号输入接口，所述限流电阻的第二接点连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接所述led灯的一端，所述led灯的另一端连接所述第二可调电阻的第一接点，所述第二可调电阻的第二接点连接所述电源。

区别于现有技术，本实用新型实施例提供的音乐频谱电路通过分频电路和灯柱显示电路来显示音乐频谱，其中，由分频电路直接将音频信号转换为高频、中频和低频，并在灯柱显示电路输出显示。该音乐频谱电路直接处理音频信号，降低了频谱显示与音频信号之间的时延，使音乐播放与频谱显示的效果同步，提升了用户体验。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供一种音乐频谱电路的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的灯柱显示电路40的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的输出高频音频信号、中频音频信号和低频音频信号的电路图；

图4是本实用新型实施例提供的灯柱显示电路40的电路图。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参照图1，图1是本实用新型实施例提供一种音乐频谱电路的示意图。如图1所示，该音乐频谱电路100包括分频电路10、恢复电路20、放大电路30和灯柱显示电路40，分频电路10用于接收音频信号，所述音频信号可以是音乐播放设备(比如手机、电脑等设备)输出的音频信号。所述音频信号经所述分频电路10分离筛选后，被分为高频、中频和低频三种相对独立的信号，这些信号经所述恢复电路20放电或反向恢复后，再经放大电路进行放大处理，放大处理后的高频信号、中频信号和低频信号输入所述灯柱显示电路40，可驱动灯柱显示，从而完成音乐频谱的功能。其中，所述高频信号、所述中频信号和所述低频信号可以是将输入的完整的音频信号分割为三段，按照频率的高低分别命名为高频信号、中频信号和低频信号。其中，将输入的完整的音频信号分割为三段，按照频率的高低分别命名为高频信号、中频信号和低频信号，具体包括：确定第一频率阈值和第二频率阈值，所述第一频率阈值大于所述第二频率阈值；基于输入的完整的音频信号，选择大于所述第一频率阈值的音频信号，该大于第一频率阈值的音频信号作为所述高频信号；选择小于或等于所述第一频率阈值并且大于所述第二频率阈值的音频信号作为所述中频信号；选择小于或等于所述第二频率阈值的音频信号作为所述低频信号。其中，所述第一频率阈值和所述第二频率阈值可根据所述完整的音频信号的频率来确定。

上述选择的高频信号、中频信号和低频信号对应的音频信号是连续的，在其他一些实施例中，也可以是不连续的，比如，高频信号对应的频率区间是[b，a]，中频信号对应的频率区间是[d，c]，低频信号对应的频率区间是[f，e]，a、b、c、d、e、f都是从所述完整的音频信号上选择的频率点，就频率大小而言，a>b>c>d>e>f。

请再参照图1，分频电路10包括第一音频信号输入接口11、第一可调电阻12、高音分频电路13、中音分频电路14和低音分频电路15。所述第一音频信号输入接口11用于接收外部设备输入的音频信号，并将该音频信号传输至第一可调电阻12。所述第一可调电阻12用于调节所述音频信号的灵敏度。可以理解的是，假如在输出该音频信号的设备的音量较小时，输入至所述音乐频谱电路的音频信号可能很难达到想要的高频，因此，可通过该第一可调电阻12增强所述音频信号，从而能达到想要的高频。同理，在输出该音频信号的设备的音量较大时，输入至所述音乐频谱电路的音频信号可能很难达到想要的低频，因此，可通过该第一可调电阻12增强所述音频信号，从而能达到想要的低频。通过该第一可调电阻12能够使所述音频信号的灵敏度得到提高。如图3所示，该第一可调电阻12具体可是rv1，其阻值可为5000欧姆，第一可调电阻12的其中一个接点接地。

所述高音分频电路13用于输出高频信号。其中，如图3所示，所述高音分频电路13包括第一电容c1和第一电感l1，所述第一电容c1的第一接点连接所述第一可调电阻rv1的第二接点，所述第一电容c1的第二接点连接所述第一电感l1的第一接点和所述恢复电路20；所述第一电感l1的第二接点接地。其中，第一电容c1作为第一级滤波，所述第一电容c1利用电容通高频阻低频的特性，可阻挡低频信号，削减较少的高频信号，保证被削减后的高频信号能够正常通过。第一电感l1作为第二级滤波，第一电感l1利用电感通低频阻高频的特性，可将低频信号与gnd(地线或零线)导通削减，从而留下更加纯净的高频信号。

所述中音分频电路14用于输出中频信号。其中，如图3所示，所述中音分频电路14包括第二电容c2、第二电感l2、第三电容c3和第三电感l3。所述第二电容c2的第一接点连接所述可调电阻rv1的第二接点，所述第二电容c2的第二接点连接所述第二电感l2的第一接点；所述第二电感l2的第二接点分别连接所述第三电容c3的第一接点、所述第三电感l3的第一接点和所述恢复电路20；所述第三电容c3的第一接点连接所述第三电感l3的第一接点和所述恢复电路20，所述第三电容c3的第二接点接地；所述第三电感l3的第一接点连接所述恢复电路20，所述第三电感l3的第二接点接地。其中，第二电容c2和第二电感l2作为第一级滤波，第二电容c2可阻挡低频信号，第二电感l2可阻挡高频信号，削减较少的中频信号，保证被削减后的中频信号能正常通过。第三电容c3和第三电感l3作为第二级滤波，第三电容c3可以将高频信号削减，第三电感l3可以将低频信号削减，而被削减的中频信号较少，从而留下更加纯净的中频信号。

其中，可以取c2>c1，电容量越大，容抗就越小，能够通过的频率就越低，从而c2可以通过比上述c1更低的频率信号，保证中频信号能正常的通过。同理可以取l2<l1，电感量越小，感抗就越小，能够通过的频率也越高，则l2可以通过比l1更高的频率信号，保证中频信号能够正常的通过。

其中，可以取c3<c2，则c3只能通过比c2更高的频率，使高频部分对gnd连接削弱。同理，可以取l3>l2，则l3只能通过比l2更低的频率，使低频部分对gnd连接削弱，从而留下更加纯净的中频信号。

所述低音分频电路15用于输出低频信号。其中，如图3所示，所述低音分频电路15包括第四电感l4和第四电容c4。所述第四电感l4的第一接点连接所述可调电阻rv1的第二接点，所述第四电感l4的第二接点连接所述第四电容c4的第一接点和所述可调电路20；所述第四电容c4的第一接点连接所述可调电路20，所述第四电容c4的第二接点接地。其中，第四电感l4作为第一级滤波，第四电感l4利用电感通低频阻高频的特性，可阻挡高频信号，削减较少的低频信号，保证被削减后的低频信号能够正常通过。第四电容c4作为第二级滤波，第四电容c4利用电容通高频阻低频的特性，可将高频信号对gnd连接削减，从而留下更加纯净的低频信号。

为了获得理想和完整的频谱特性曲线，上述高音分频电路13、中音分频电路14和低音分频电路15中的电感和电容的取值可以是：c1＝c3<c2＝c4，l1＝l2<l3＝l4。由此，使分离获得的不同频段的音频信号能够很紧凑地衔接，避免频段重复与缺空。其中，所述分频电路10的分频原理是过滤式分频，输入源为完整的频率区间，低频滤波是将高频和中频切除，中频滤波是将高频和低频切除，高频滤波是将中频和低频切除。上述取值c1＝c3<c2＝c4，l1＝l2<l3＝l4是为了使切割点一致，即使中频段有两个过滤切割点，并且这两个过滤切割点分别与高音分频电路13、低音分频电路15的切割点重合。如果让三条过滤后的信号重新合并，依然可以拼接得到完整的频率波形，无频率段缺失或重合。

所述恢复电路20用于给所述分频电路10中的电容和电感器件放电或反向恢复。如图3所示，所述恢复电路20具体可以是二极管，比如图3中的二极管d1、d2和d3。

所述放大电路30用于将分频后的音频信号进行放大处理，以更好的驱动灯柱显示电路40中的灯柱显示。所述放大电路30可包括限流电阻和三极管，通过限流电阻来限流保护所述三极管，所述三极管用于将分频后的音频信号放大。如图3所示，一个放大电路包括限流电阻(如r3或r7或r11)，npn三极管、pnp三极管和负载电阻。

请参照图2，所述灯柱显示电路40包括第二音频信号输入接口41、显示电路42和电源43。所述显示电路42的第一端连接所述第二音频信号输入接口41，所述显示电路42的第二端连接所述电源43，所述显示电路42的第三端接地。

其中，第二音频信号输入接口41用于接收经所述放大电路30处理后的音频信号。所述电源43用于给所述灯柱显示电路40供电。

其中，所述显示电路42可包括：二极管、三极管、led灯、第二可调电阻和限流电阻。所述二极管的正极和所述限流电阻的第一接点分别连接所述第二音频信号输入接口，所述二极管的负极连接电源，所述限流电阻的第二接点连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极连接所述led灯的一端，所述led灯的另一端连接所述第二可调电阻的第一接点，所述第二可调电阻的第二接点连接所述电源。

例如，如图4所示，图4包括一个第二音频信号输入接口41、多个显示电路42和一个电源43，该一个第二音频信号输入接口41可接收高频音频信号或中频音频信号或低频音频信号，利用二极管d1～d7导通压降的原理，音频信号每到一预设电压(如0.7v)就可导通一个二极管(由低往高导通)，每个二极管在导通后，可驱动对应的三极管，从而点亮led灯。音频信号越强电平越高，导通的二极管越多，点亮的led灯也越多，显示灯柱也就越高，从而达到随着音乐节奏高低跳动的显示效果。

由于上述分频电路10输出的音频信号包括三路，即高频音频信号、中频音频信号和低频音频信号，因此，需要在每一路连接一所述灯柱显示电路40，而所述灯柱显示电路40中可设置更多或更少的所述显示电路42，而不仅限于图4所示。另外，如果需要更多条的并排灯柱，可以在分频电路10做更细致的划分，而不仅限于输出三路音频信号，或者同一个频段输出接多个灯柱显示电路40。

本实用新型提供的音乐频谱电路，利用简单电容电感器件分频处理，可以实现对音频信号的分频处理，分频后的信号经过放大再用来驱动led灯柱。led灯柱电路利用二极管压降原理，使不同电压的信号导通不同数量的二极管，二极管导通后再用于驱动对应led，直观显示输入信号电平的高低，达到频谱灯柱高低跳跃的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。