一種基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法和系統與流程
2023-05-24 19:52:56 2
本發明涉及舞臺控制領域，更具體地說，涉及一種基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法和系統。
背景技術：
舞臺美術是戲劇和其他舞臺表演的一個重要組成部分，包括布景、燈光、化妝、服裝、道具等。燈光是舞美的重要組成部分，專利cn104244529a公開了一種聲音感應節拍燈光系統，當控制主機識別出某些道具(鈴、鼓、錘、哨子和響片)所發出的聲音後，根據算法加強燈光特效的亮度，或者是採集到特定的語音後，實現預定好的聲音效果。該專利基於聲音實現了對燈光效果的控制，但是卻不能實現針對不同的舞臺場景氛圍，給予不同的舞檯燈光，即不能實現控制舞檯燈光隨著劇情的發展進行顏色、亮度效果的自適應調整。如舞臺場景正在出演悲情情景劇時需要暗淡冷色光，正在演出激情澎湃的武打劇時需要明亮的暖色光，正在進行日常談話時亮度一般的中間色調光，上述專利cn104244529a及現有技術均未有對其區分而給出適合不同氛圍的燈光。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題在於，針對上述現有技術不能實現針對不同的舞臺場景氛圍，給予不同的舞檯燈光的技術缺陷，提供了一種基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法和系統。
根據本發明的其中一方面，本發明為解決其技術問題，提供了一種基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統，包括：
聲音獲取模塊，用於獲取舞臺場景聲音轉換而來的電信號；
信號調理模塊，用於對聲音獲取模塊獲取的電信號進行調理；
峰值檢波模塊，用於檢測調理後的電信號的大小；
方波生成模塊，用於將調理後的電信號與預設的固定幅值的直流信號進行比較，得出方波信號；
測頻計模塊，用於統計方波信號的頻率；
控制模塊，用於根據方波信號的頻率及調理後的電信號的大小，來調整舞檯燈光的顏色及亮度。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統中，根據方波信號的頻率及及調理後的電信號的大小調整舞檯燈光的顏色及亮度具體地為：將方波信號的頻率與調理後的電信號的融合值按大小劃分為預設個區間，每個區間對應一類顏色，根據融合值的所處的區間，產生控制指令使得舞檯燈光處於該區間對應的顏色，且舞檯燈光的亮度分別在每個區間內，隨著result增大而增大，隨著result減小而減小；其中，融合值通過下述公式計算所得：
result＝α*rhythm+(1-α)*volume，
式中，result為融合值，α為預設的融合係數，rhythm為方波信號的頻率，volume為調理後的電信號的大小。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統中，融合值result被兩個閾值第一閾值和第二閾值劃分為三個區間，
若result小於第一閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為冷色；
若result大於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為暖色。
若result大於第一閾值且小於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為除冷色及暖色外的其他顏色。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統中，信號調理模塊包括：
放大電路，用於將聲音輸入模塊獲取的電信號放大到預設的範圍；
濾波電路，用於濾除聲音輸入模塊獲取的電信號中的噪聲。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統中，峰值檢測模塊包括：
峰值保持電路，用於將調理後的電信號的大小進行峰值保持；
ad轉換器，用於採集峰值保持電路保持的峰值，得到的峰值大小。
根據發明的另一方面，本發明還提供了一種基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法，包括下述步驟：
聲音獲取步驟：獲取舞臺場景聲音轉換而來的電信號；
信號調理步驟：對聲音獲取步驟獲取的電信號進行調理；
峰值檢波步驟：檢測調理後的電信號的大小；
方波生成步驟：將調理後的電信號與預設的固定幅值的直流信號進行比較，得出方波信號；
測頻步驟：統計方波信號的頻率；
控制步驟：根據方波信號的頻率及調理後的電信號的大小，來調整舞檯燈光的顏色及亮度。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法中，根據方波信號的頻率及及調理後的電信號的大小調整舞檯燈光的顏色及亮度具體地為：將方波信號的頻率與調理後的電信號的融合值按大小劃分為預設個區間，每個區間對應一類顏色，根據融合值的所處的區間，產生控制指令使得舞檯燈光處於該區間對應的顏色，且舞檯燈光的亮度分別在每個區間內，隨著result增大而增大，隨著result減小而減小；其中，融合值通過下述公式計算所得：
result＝α*rhythm+(1-α)*volume，
式中，result為融合值，α為預設的融合係數，rhythm為方波信號的頻率，volume為調理後的電信號的大小。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法中，融合值result被兩個閾值第一閾值和第二閾值劃分為三個區間，
若result小於第一閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為冷色；
若result大於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為暖色。
若result大於第一閾值且小於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為除冷色及暖色外的其他顏色。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法中，信號調理步驟包括：
放大步驟：將聲音輸入步驟獲取的電信號放大到預設的範圍；
濾波步驟：濾除聲音輸入步驟獲取的電信號中的噪聲。
進一步的，在本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統中，所述峰值檢測模塊包括：
峰值保持步驟：將調理後的電信號的大小進行峰值保持；
ad轉換步驟：採集峰值保持電路保持的峰值，得到的峰值大小。
本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法和系統，首先信號調理模塊對聲音電信號並進行放大、濾波調理，經調理後的信號送方波生成模塊和測頻計模塊出聲音的節奏特性，並同時送至峰值檢波模塊提取出聲音的響度特徵，然後為綜合聲音的兩種特徵進行準確決策，採用數據融合手段進行融合，並將融合結果交由控制模塊決策並形成控制命令，該命令經信號發送模塊發出。燈效實現模塊接收後，燈效控制模塊根據指令對燈的顏色、亮度燈進行調控。本發明採用場景聲音作為特徵信息，既能精準的反應劇情的變化，針對不同的舞臺場景氛圍，給予不同的舞檯燈光，又能降低算法複雜度，提高運行速度，降低成本。
附圖說明
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：
圖1是本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統一優選實施例的電路原理圖；
圖2是本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法一優選實施例的流程圖。
具體實施方式
為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。
在舞臺表演中，聲音是表達劇情起承轉合的一種重要表達方式，如演員講話聲、歌手演唱聲、背景音樂聲、舞蹈演員的腳步聲等。當劇情緊張或高潮時，聲音節奏會趨於緊密、響度會增大；當劇情較為平緩時，聲音節奏會趨於舒緩、響度減小。總之，不同的畫面、不同的場景都可以通過聲音的節奏和響度來表達。本發明就是通過識別聲音的節奏和響度特性，實現控制舞檯燈光隨著劇情的發展進行顏色、亮度效果的自適應調整。
如圖1所示，其為本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制系統一優選實施例的電路原理圖。在本實施例的自適應燈光控制系統具有聲音獲取模塊1、信號調理模塊2、峰值檢波模塊3、方波生成模塊4、測頻計模塊5以及控制模塊6，聲音獲取模塊1的輸出端連接信號調理模塊2的輸入端，信號調理電路2的輸出端分別連接至峰值檢波模塊3及方波生成模塊4的輸入端，峰值檢波模塊3的輸出端連接至控制模塊6的輸入端，方波生成模塊4的輸出端連接一測頻計模塊5後連接至控制模塊6的輸入端。
聲音獲取模塊1首先獲取舞臺場景聲音轉換而來的電信號，其可以為咪頭、音頻線接頭、音頻文件讀取裝置中任意一種，也可以是這幾種的組合。其中，音頻文件讀取裝置為可讀取存儲介質(如u盤、tf卡等)內存儲的舞臺場景聲音轉換來的電信號的讀取裝置。
信號調理電路2對聲音獲取模塊1獲取的電信號進行調理，濾除噪聲並放大。本實施例中，其包括放大電路21以及濾波電路22。放大電路21連接聲音獲取模塊1，將聲音獲取模塊1獲取的電信號放大到預設的合適範圍，與放大電路21連接的濾波電路22將放大後電信號中的噪聲進行濾除，其優選為低通濾波電路。優選的，放大電路21為自適應放大電路，其可以自動調節放大倍數，將電信號放大至預設的範圍。
峰值檢波模塊3連接信號調理模塊2，其具有峰值保持電路31以及ad轉換器32，峰值保持電路31與濾波電路22連接，將濾波電路22濾波後的電信號進行峰值保持，ad(模/數)轉換器32與峰值保持電路31連接，採集峰值保持電路31保持的峰值的大小，該大小反應舞臺場景聲音的響度。
方波生成模塊4連接信號調理模塊2，將濾波電路22濾波後的電信號預設的固定幅值的直流信號進行比較，得出方波信號，即濾波後電信號的幅值大於該固定幅值時為高電平，否則為低電平。當然，為了在經濾波電路22濾波後的電信號達到方波生成模塊的4時候仍然具有較高信噪比，可以再次進行濾波，再次進行濾波可以採用具有濾波電路的信號調理模塊2或者再單獨加入濾波電路，再次濾波後的電信號進入方波生成模塊4進行處理。
測頻計模塊5，連接方波生成模塊4，統計上述方波信號的頻率，即單位時間內方波信號中方波出現的個數。測頻計模塊5可以通過測頻計實現。該頻率反應舞臺場景聲音的快慢節奏。
控制模塊6，分別連接測頻計模塊5以及峰值檢波模塊3，根據方波信號的頻率及調理後的電信號的大小，來調整舞檯燈光的顏色及亮度。具體的，首先將方波信號的頻率與調理後的電信號的融合值按大小劃分為預設個區間，每個區間對應一類顏色，然後根據融合值的所處的區間，產生控制指令使得舞檯燈光處於該區間對應的顏色，且舞檯燈光的亮度分別在每個區間內，隨著result增大而增大，隨著result減小而減小。其中，融合值通過下述公式計算所得：
result＝α*rhythm+(1-α)*volume
式中，result為融合值，α為預設的融合係數，rhythm為方波信號的頻率，volume為調理後的電信號的大小。
在本實施例中，融合值result被兩個閾值第一閾值和第二閾值劃分為三個區間，若result小於第一閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為冷色；若result大於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為暖色，若result大於第一閾值且小於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為中間調的顏色，即除冷色及暖色外的其他顏色。如此就可以針對不同的舞臺場景氛圍，給予不同的舞檯燈光(顏色及亮度)。
控制模塊產生控制燈光的亮度和顏色的指令後，通過與其連接的信號發送模塊發送出去，舞檯燈的信號接收模塊接收上述指令，燈效控制模塊執行上述指令，對燈的顏色、亮度進行調控。信號發送模塊和信號接收模塊可以為所有有線和無線協議的通信模塊，比如rs232/rs485/rs422/spi/iic/藍牙/zigbee/2.4ghznrf的通信模塊。
參考圖2，圖2是本發明的基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法一優選實施例的流程圖。在本實施例中，一種基於舞臺場景聲音的自適應燈光控制方法，包括下述步驟。
聲音獲取步驟，獲取舞臺場景聲音轉換而來的電信號。
信號調理步驟，對聲音獲取步驟獲取的電信號進行調理。該步驟在本實施例中包含放
大步驟以及濾波步驟，將聲音輸入模塊獲取的電信號放大到預設的範圍，然後濾除放
大後的電信號中的噪聲。
峰值檢波步驟，檢測調理後的電信號的大小。該步驟在本實施例中包含峰值保持步驟以及ad轉換步驟，峰值保持步驟將調理後的電信號的大小進行峰值保持，ad轉換步驟採集峰值保持電路保持的峰值，得到的峰值大小。
方波生成步驟：將調理後的電信號與預設的固定幅值的直流信號進行比較，得出方波信號，即濾波後電信號大於該固定幅值時為高電平，否則為低電平。
測頻步驟：統計方波信號的頻率。
控制步驟：根據方波信號的頻率及調理後的電信號的大小，來調整舞檯燈光的顏色及亮度。具體地為：將方波信號的頻率與調理後的電信號的融合值按大小劃分為預設個區間，每個區間對應一類顏色，根據融合值的所處的區間，產生控制指令使得舞檯燈光處於該區間對應的顏色，且舞檯燈光的亮度分別在每個區間內，隨著result增大而增大，隨著result減小而減小；其中，融合值通過下述公式計算所得：
result＝α*rhythm+(1-α)*volume，
式中，result為融合值，α為預設的融合係數，rhythm為方波信號的頻率，volume為調理後的電信號的大小。
在本實施例中，融合值result被兩個閾值第一閾值和第二閾值劃分為三個區間，
若result小於第一閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為冷色；
若result大於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為暖色。
若result大於第一閾值且小於第二閾值，則控制模塊產生將燈的顏色變為中間色調的顏色，即為除冷色及暖色外的其他顏色。
上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬於本發明的保護之內。