一种灯光控制方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及灯光控制领域，特别是涉及一种灯光控制方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.音乐与灯光色彩的“视
‑
听”联觉效应被广泛地应用在灯光表演、音乐播放器、汽车氛围灯、心理治疗等领域，用来提升音乐的情绪感染力。
3.目前，音乐与灯光色彩的匹配方法一般有人工预设编排、基于音乐特征识别实时匹配两种方式，前者依赖人工对预设音乐对应的灯光提前进行编排，耗时费力且匹配精度受限于预设音乐数量；后者依靠软件实时采集音频信号，识别音频信号的特征(如频谱、音量、音长、节奏等)，并通过匹配算法控制输出灯光色彩，该方法受限于灯光色彩种类有限，色彩过渡突兀。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种灯光控制方法、装置、设备及存储介质，可以不受音乐种类以及音乐片段数量的限制，丰富同一音符不同响度情况下的配色变化。其具体方案如下：
5.一种灯光控制方法，包括：
6.从当前播放的音频文件中，读取在以不高于音符时值的固定周期内对应的采样数据；
7.根据所述采样数据计算幅频图，并确定最大幅频分量的频率以及幅度；
8.在预先制定的音阶
‑
rgb映射表中，根据所述最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色；
9.根据得到的所述rgb三基色，通过pwm脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色。
10.优选地，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，所述根据所述采样数据计算幅频图，包括：
11.对所述采样数据进行快速傅里叶变换，得到以音频信号频率为横坐标、幅度为纵坐标的幅频图。
12.优选地，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，所述根据所述最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色，包括：
13.根据所述最大幅频分量的频率获得初始配色的rgb三基色；
14.根据所述最大幅频分量的幅度修正所述初始配色的rgb三基色，得到最终匹配的rgb三基色。
15.优选地，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，根据所述最大幅频分量的幅度修正所述初始配色的rgb三基色，包括：
16.根据所述最大幅频分量的幅度通过线性插值法修正所述初始配色的rgb三基色。
17.优选地，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，所述音阶
‑
rgb映射表是根据标准音阶频率和rgb配色图制定而成。
18.优选地，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，所述音阶
‑
rgb映射表包括：x轴方向和y轴方向的音阶
‑
rgb映射表；
19.所述x轴方向的音阶
‑
rgb映射表是以多个标准音阶频率作为x轴，线性映射到rgb配色图的x轴方向而得到的；
20.所述y轴方向的音阶
‑
rgb映射表是以幅度区间[0,1]作为y轴，线性映射到rgb配色图y轴方向或颜色轴而得到的。
[0021]
优选地，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，所述根据得到的所述rgb三基色，通过pwm脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色，包括：
[0022]
将得到的所述rgb三基色的值域范围[0,255]线性映射到pwm占空比范围[0,100]；
[0023]
根据得到的所述rgb三基色对应的pwm占空比分别驱动rgb
‑
led混光配色。
[0024]
本发明实施例还提供了一种灯光控制装置，包括：
[0025]
采样数据读取模块，用于从当前播放的音频文件中，读取在以不高于音符时值的固定周期内对应的采样数据；
[0026]
频率幅度确定模块，用于根据所述采样数据计算幅频图，并确定最大幅频分量的频率以及幅度；
[0027]
三基色查找模块，用于在预先制定的音阶
‑
rgb映射表中，根据所述最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色；
[0028]
混光配色驱动模块，用于根据得到的所述rgb三基色，通过pwm脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色。
[0029]
本发明实施例还提供了一种灯光控制设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如本发明实施例提供的上述灯光控制方法。
[0030]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的上述灯光控制方法。
[0031]
从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种灯光控制方法，包括：从当前播放的音频文件中，读取在以不高于音符时值的固定周期内对应的采样数据；根据采样数据计算幅频图，并确定最大幅频分量的频率以及幅度；在预先制定的音阶
‑
rgb映射表中，根据最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色；根据得到的rgb三基色，通过pwm脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色。
[0032]
本发明从音乐的音符时值出发，以不高于音符时值的固定周期读取音频文件，识别当前音频片段播放的具体音阶，方便确定算法的调度周期；此外，无需预先获取多条音乐片段，不受音乐种类以及音乐片段数量的限制；同时，音阶
‑
rgb映射表通过综合运用最大幅频分量的频率以及幅度两个信息来匹配rgb三基色，丰富了同一音符不同响度情况下的配色变化。
[0033]
此外，本发明还针对灯光控制方法提供了相应的装置、设备及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置、设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0035]
图1为本发明实施例提供的灯光控制方法的流程图；
[0036]
图2为本发明实施例提供的rgb配色图；
[0037]
图3为本发明实施例提供的灯光控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0038]
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做出创造性劳动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。
[0039]
本发明提供一种灯光控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0040]
s101、从当前播放的音频文件中，读取在以不高于音符时值的固定周期内对应的采样数据；
[0041]
需要说明的是，音符通常包括全音符、二分音符、四分音符、八分音符、十六分音符等。在本发明中，当以四分音符为一拍时，以十六分音符为例，其时值为四分之一拍，当乐曲的规定速度为每分钟120拍时，十六分音符对应的音长时间为1/8秒，则所述的不高于音符时值的固定周期应不大于1/8秒；类似的，若乐曲包含三十二分音符，且拍子和速度不变，固定周期应不大于1/16秒；从方法的通用性出发，对于绝大多数音乐而言，其每个音符的音长时间一般不低于1/32秒，因此固定周期不大于1/32秒即可，例如可以取1/32秒，1/40秒等。固定周期越小，对方法的实时性要求越高。
[0042]
上述读取音频文件在固定周期内对应的采样数据，具体指：数字音频领域常用的采样率有44100s/s(cd/mp3等)、22050s/s(fm调频广播)、11025s/s(am调幅广播)；以mp3音乐为例，采样率为44100s/s，当固定周期为1/32秒时，对应的采样数据个数为44100*1/32＝1378个。
[0043]
s102、根据采样数据计算幅频图，并确定最大幅频分量的频率以及幅度；
[0044]
s103、在预先制定的音阶
‑
rgb映射表中，根据最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色；
[0045]
s104、根据得到的rgb三基色，通过pwm(pulse width modulation)脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色。
[0046]
需要说明的是，rgb
‑
led是一种由红绿蓝三种发光二极管组成，按适当的比例进行配色从而得到特定所需颜色的光源。
[0047]
在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，从音乐的音符时值出发，以不高于音符时值的固定周期读取音频文件，识别当前音频片段播放的具体音阶，方便确定算法的调度周期；此外，无需预先获取多条音乐片段，不受音乐种类以及音乐片段数量的限制；同时，音阶
‑
rgb映射表通过综合运用最大幅频分量的频率以及幅度两个信息来匹配rgb三基
色，丰富了同一音符不同响度情况下的配色变化。
[0048]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，步骤s102根据采样数据计算幅频图，可以包括：对采样数据进行快速傅里叶变换(fft)，得到以音频信号频率为横坐标、幅度为纵坐标的幅频图。之后就可以从幅频图中检索出最大幅频分量(幅度最大的点)的频率和幅度值。
[0049]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，步骤s103根据最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色，可以包括：根据最大幅频分量的频率获得初始配色的rgb三基色；根据最大幅频分量的幅度修正初始配色的rgb三基色，得到最终匹配的rgb三基色。这样根据频率确定当前音符的初始配色，根据幅度修正初始配色的明暗，丰富了同一音符不同响度情况下的配色变化。
[0050]
较佳地，根据最大幅频分量的幅度可以通过线性插值法修正初始配色的rgb三基色。
[0051]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，音阶
‑
rgb映射表是根据标准音阶频率和rgb配色图制定而成。具体可以依次根据下表一所示的标准音阶频率以及图2所示的rgb配色图，以设定的实施方式来制定音阶
‑
rgb映射表。
[0052]
表一标准音阶与频率的对应关系表
[0053][0054]
本发明根据标准音阶确定rgb三基色，无需预先获取多条音乐片段，不受音乐种类
以及音乐片段数量的限制，而且rgb配色可变范围广，通过线性插值等手段可以实现无极的混光配色。
[0055]
进一步地，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，音阶
‑
rgb映射表可以包括：x轴方向和y轴方向的音阶
‑
rgb映射表；x轴方向的音阶
‑
rgb映射表是以多个标准音阶频率作为x轴，线性映射到rgb配色图的x轴方向而得到的；y轴方向的音阶
‑
rgb映射表是以幅度区间[0,1]作为y轴，线性映射到rgb配色图y轴方向或颜色轴而得到的。
[0056]
也就是说，制定音阶
‑
rgb映射表的具体实施方式可以有以下两种：
[0057]
第一种具体实施方式为：以表一中120个标准音阶作为x轴，线性映射到图2中rgb配色图x轴方向1，得到x轴方向的音阶
‑
rgb映射表，即下表二中对应幅度值1.0所在的行；以幅度区间[0,1]作为y轴，线性映射到图2中rgb配色图y轴方向2，得到y轴方向的音阶
‑
rgb映射表；最后将x轴和y轴方向的音阶
‑
rgb映射表整合成如下表二所示的映射表；然后根据步骤s102中确定的最大幅频分量的频率以及幅度在该映射表中近似检索(多级调光)或线性插值(无极调光)得到匹配的rgb三基色。
[0058]
表二制定的音阶
‑
rgb映射表的一个实施例
[0059][0060]
第二种具体实施方式为：以表一中120个标准音阶作为x轴，线性映射到图2中rgb配色图x轴方向1，得到x轴方向的音阶
‑
rgb映射表，即下表三中对应幅度值0.5所在的行；以幅度区间[0,1]作为y轴，线性映射到图2中rgb配色图颜色轴3，得到y轴方向的音阶
‑
rgb映射表；最后将x轴和y轴方向的音阶
‑
rgb映射表整合成如下表三所示的映射表；然后根据步骤s102中确定的最大幅频分量的频率以及幅度在映射表中近似检索(多级调光)或线性插值(无极调光)得到匹配的rgb三基色。
[0061]
表三制定的音阶
‑
rgb映射表的另一个实施例
[0062][0063][0064]
进一步地，步骤s103以表一中120个标准音阶作为x轴，线性映射到图2中rgb配色图x轴方向1，是以标准音阶c0(16.352hz)映射到蓝色对应的rgb三基色(1,1,255)，以标准音阶b9(15804hz)映射到紫色对应的rgb三基色(255,1,255)，介于c0和b9之间的其余标准音阶则是在蓝色和紫色间均匀取色，这同样是本发明的一个实施例，在实际应用中，以标准音阶和不同取色范围确立的线性映射关系，也应属于本发明说明的范畴。
[0065]
进一步地，步骤s103以幅度区间[0,1]作为y轴，线性映射到图2中rgb配色图y轴方向2或颜色轴3，得到y轴方向的音阶
‑
rgb映射表，在表二、表三中幅度区间为[0,1]，幅度步长为0.1，是本发明的一个实施例，以其他幅度区间以及步长确定的“音阶
‑
rgb映射表”均属于本发明说明的范畴；同时，在表二中幅度值为1时映射到图2中rgb配色图的最上方颜色(y＝0时指定的颜色)，幅度值为0时映射到灰色，在表三中幅度值为1时映射到白色，幅度值为0时映射到黑色，同样是本专利的一个实施例，以幅度值和不同取色范围确立的线性映射关系，也应属于本发明说明的范畴。
[0066]
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述灯光控制方法中，步骤s104根据得到的rgb三基色，通过pwm脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色，可以包括：首先，将得到的rgb三基色的值域范围[0,255]线性映射到pwm占空比范围[0,100]；然后，根据得到的rgb三基色对应的pwm占空比分别驱动rgb
‑
led混光配色。关于rgb
‑
led的数量、位置以及pwm驱动电路的设置，可以根据实际情况而定，在此不做限定。
[0067]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种灯光控制装置，由于该装置解决问题的原理与前述一种灯光控制方法相似，因此该装置的实施可以参见灯光控制方法的实施，重复之处不再赘述。
[0068]
在具体实施时，本发明实施例提供的灯光控制装置，如图3所示，具体包括：
[0069]
采样数据读取模块11，用于从当前播放的音频文件中，读取在以不高于音符时值的固定周期内对应的采样数据；
[0070]
频率幅度确定模块12，用于根据采样数据计算幅频图，并确定最大幅频分量的频率以及幅度；
[0071]
三基色查找模块13，用于在预先制定的音阶
‑
rgb映射表中，根据最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色；
[0072]
混光配色驱动模块14，用于根据得到的rgb三基色，通过pwm脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色。
[0073]
在本发明实施例提供的上述灯光控制装置中，可以通过上述四个模块的相互作用，从音乐的音符时值出发，方便确定算法的调度周期；并且无需预先获取多条音乐片段，不受音乐种类以及音乐片段数量的限制；同时丰富了同一音符不同响度情况下的配色变化。
[0074]
关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0075]
相应地，本发明实施例还公开了一种灯光控制设备，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中存储的计算机程序时实现前述实施例公开的灯光控制方法。
[0076]
关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0077]
进一步地，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现前述公开的灯光控制方法。
[0078]
关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。
[0079]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备、存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0080]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0081]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0082]
综上，本发明实施例提供的一种灯光控制方法，包括：从当前播放的音频文件中，读取在以不高于音符时值的固定周期内对应的采样数据；根据采样数据计算幅频图，并确定最大幅频分量的频率以及幅度；在预先制定的音阶
‑
rgb映射表中，根据最大幅频分量的频率以及幅度查找得到匹配的rgb三基色；根据得到的rgb三基色，通过pwm脉宽调制驱动rgb
‑
led混光配色。本发明从音乐的音符时值出发，以不高于音符时值的固定周期读取音频文件，识别当前音频片段播放的具体音阶，方便确定算法的调度周期；此外，无需预先获取多条音乐片段，不受音乐种类以及音乐片段数量的限制；同时，音阶
‑
rgb映射表通过综合运用最大幅频分量的频率以及幅度两个信息来匹配rgb三基色，丰富了同一音符不同响度情况下的配色变化。此外，本发明还针对灯光控制方法提供了相应的装置、设备及计算机可读
存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该装置、设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。
[0083]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0084]
以上对本发明所提供的灯光控制方法、装置、设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。