一种基于节奏跟随的音乐彩灯控制器设计方法

摘要

本发明涉及一种基于节奏跟随的音乐彩灯控制器设计方法。本发明采用了基于波形能量变化特性检测的音乐节奏提取算法并设计了声学特征与彩灯颜色空间映射关系模型对音频信号进行处理，通过短时能量极值判断达到音乐节奏检测效果，获取音乐节奏的时间点信息。在音乐节奏出现的时间点处，对该时间点处的短时信号进行频谱分析和处理，获取实时的声波能量和频域特征参数，分别建立音高与颜色域、音色与饱和度，音强与亮度的映射关系模型，改变彩灯颜色为音频波形在该点处的频域信息转换得到的色彩，实现彩灯颜色变化与音乐节奏变化同步。本发明在彩灯驱动中采用颜色渐变机制，实现灯光效果的柔和变换。

主权项

一种基于节奏跟随的音乐彩灯控制器设计方法，该方法中的音乐信号为音乐的PCM波形数据，采用短时信号分析的方式，获取音乐信号短时的能量和频率特性，通过设定的映射关系转换为彩灯的颜色，并通过无线网络发送到彩灯，改变彩灯颜色，其特征在于：(1)对于音乐的PCM波形数据，进行短时处理，分成每段长度相等的小段信号，称为一帧，长度范围为20~100ms；获取每一小段的短时能量和频率特性数据并按时序保存；(2)采用短时能量相对变化情况分析的方式提取音乐的节奏特征，得到音乐信号中各个节奏周期中节拍点和节奏端点所在的时间点，并在节拍点出现的时间点改变彩灯颜色，在节奏端点出现的时间点只改变彩灯亮度；（3）音乐不同时刻的音强、音高和音色特性与彩灯在不同时刻的彩灯颜色HSV建立映射关系；其中音高与HSV颜色空间中的色调值H关联，音色与饱和度值S关联，音强与亮度值V关联；（4）在音乐开始播放之前，首先检测彩灯响应延时，根据延时情况适时调整颜色改变指令的发送时间，实现彩灯颜色与音乐特性的实时同步。