艾為音頻聲光同步燈效動態(tài)增強專利揭秘

艾為電子的該項方案采用峰值處理后得到的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)設(shè)燈效模式后驅(qū)動發(fā)光元件，從而使不同音量下音樂都能獲得較好的聲光同步動態(tài)燈效。

集微網(wǎng)消息，音頻同步，即單個或多個LED或者RGB燈隨著音樂旋律變化改變燈的亮度、數(shù)量或顏色，從而形成聲音與光的同步互動，給人更加直觀的視覺感受，提升用戶聽音樂的樂趣。

例如在傳統(tǒng)演播廳的音頻系統(tǒng)中，燈光系統(tǒng)、邁普光彩LED屏幕系統(tǒng)均為各自獨立控制的系統(tǒng)，各崗位根據(jù)舞臺節(jié)目的編排來制作出各自需要的音、光、畫效果，因此，在節(jié)目表演中的效果統(tǒng)一呈現(xiàn)時，作為舞臺表演節(jié)目關(guān)鍵節(jié)奏變化的音樂節(jié)點（如電閃雷鳴、水滴、擊鼓及其他與舞臺表演配合的視頻特效），往往會因為音、光、畫效果的分別控制，導(dǎo)致出現(xiàn)其中的一個或幾個效果與表演音樂節(jié)奏點不同步的弊端，那么觀眾就有可能會看出音、光、畫效果配合的異步，從而影響觀眾對整個節(jié)目的完美觀感。

在使用控制器產(chǎn)生音頻同步燈效時，不同音量下，有些音樂在PGA增益最大或最小時，依然無法將音頻信號放大至合適范圍，導(dǎo)致整首歌期間，所有燈一直常亮，或者僅有1-2個燈亮，燈的個數(shù)整體變化很小，音頻同步燈效的動態(tài)效果較差，適用范圍較窄。

針對這些問題，艾為電子在18年2月13日申請了一項名為“一種音頻聲光同步燈效動態(tài)增強方法與裝置”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?01810149781.9），申請人為上海艾為電子技術(shù)股份有限公司。

根據(jù)目前公開的專利資料，讓我們一起來看看這項音頻聲光同步燈效動態(tài)增強方法吧。

如上圖為常見的音頻同步控制器的處理流程圖，主要包含以下7個模塊：

1）前置增益放大器PGA，用于放大輸入的音頻信號；

2）ADC對放大后的音頻信號進行采樣；

3）動態(tài)增益控制AGC用于動態(tài)調(diào)節(jié)PGA的增益系數(shù)；

4）對兩次顯示間隔之間的ADC采樣數(shù)據(jù)進行均值處理；

5）對均值處理后的數(shù)據(jù)進行峰值處理；

6）根據(jù)配置的燈效模式和峰值處理后的數(shù)據(jù)進行燈效處理；

7）根據(jù)燈效驅(qū)動LED或RGB燈。

如上圖所示為音頻聲光同步燈效動態(tài)增強方法的結(jié)構(gòu)示意圖，該方法可以應(yīng)用于音頻同步控制器中。首先，對音頻信號進行采樣，獲取音頻信號采樣數(shù)據(jù)，對音頻設(shè)備產(chǎn)生的音頻信號進行采集，對采集到的信號進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為后級設(shè)備可以識別的信號。

其次，提取預(yù)設(shè)時間周期內(nèi)音頻信號采樣數(shù)據(jù)的最大值、最小值以及平均值，預(yù)設(shè)時間周期的長度可以依據(jù)用戶需求自行設(shè)定，例如預(yù)設(shè)時間周期的長度可以為8ms，統(tǒng)計這段時間內(nèi)得到的音頻信號采樣數(shù)據(jù)，從中找出這段時間內(nèi)的最大的音頻信號采樣數(shù)據(jù)和最小的音頻信號采樣數(shù)據(jù)，以及這段時間內(nèi)的音頻信號采樣數(shù)據(jù)的平均值。

接著計算最大值和最小值的差值，并且基于這個差值、平均值以及當前使用的PGA增益系數(shù)計算音頻同步控制器中的均值處理器中均值數(shù)據(jù)的均值增強系數(shù)。根據(jù)均值增強洗漱來調(diào)整平均值，并且對其進行峰值處理，采用峰值處理后得到的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)設(shè)燈效模式后驅(qū)動發(fā)光元件，從而實現(xiàn)音頻聲光同步燈效的動態(tài)增強，從而使不同音量下音樂都能獲得較好的聲光同步動態(tài)燈效。

最后我們再來看看該系統(tǒng)的硬件是如何實現(xiàn)的。

如上圖為音頻聲光同步燈效動態(tài)增強裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括均值處理器100、動態(tài)增強器200、峰值處理器300和燈效處理器400。

均值處理器用于對獲取到的音頻信號采樣數(shù)據(jù)進行均值處理，得到預(yù)設(shè)時間周期內(nèi)音頻信號采樣數(shù)據(jù)的最大值、最小值以及平均值。

動態(tài)增強器，用于計算最大值和最小值的差值，基于差值、平均值以及當前使用的PGA增益系數(shù)計算音頻同步控制器中的均值處理器中均值數(shù)據(jù)的均值增強系數(shù)；依據(jù)均值增強系數(shù)調(diào)整平均值。

峰值處理器，用于對得到的經(jīng)動態(tài)增強器調(diào)整后的平均值進行峰值處理。

燈效處理器，用于采用預(yù)設(shè)燈效模式對峰值處理后得到的數(shù)據(jù)進行處理，將處理結(jié)果發(fā)送給驅(qū)動電路，以使得驅(qū)動電路依據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動發(fā)光元件。

以上就是艾為電子的音頻聲光同步燈效動態(tài)增強方法與裝置，該方案采用峰值處理后得到的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)設(shè)燈效模式后驅(qū)動發(fā)光元件。從而使不同音量下音樂都能獲得較好的聲光同步動態(tài)燈效！