[发明专利]一种麦克风阵列识别音乐节奏控制灯带的装置和方法

摘要

本发明涉及语音识别控制技术领域应用领域，提供一种麦克风阵列识别音乐节奏识控制灯带的装置和方法，系统硬件由通用MCU，两个独立16位的ADC芯片，四个高灵敏、高信噪比麦克风，及外围电路组成，软件为识别音乐节奏控制灯带引擎。本发明主要通过6个步骤实现灯带随外部播放的音乐节奏闪动的功能(音乐随动)，从而提高产品的品味，解决目前灯带只能固定节奏闪动的问题。

主权项

一种麦克风阵列识别音乐节奏控制灯带的装置和方法，其特征在以下两个方面：(1)硬件部分：将四个高灵敏、高信噪比麦克风通过一定距离进行组合，形成环形的阵列；其中的距离是通过对麦克风采集到的信号进行互相关，寻找到相关信号的最大值，得到两信号之间的延时τ，再乘以声波传播速度C0，得到距离d＝C0τ；如图3所示，AINLP‑AINLN和AINRP‑AINRN表示的是ADC芯片的两个差分输入，其用来作为麦克风的接口，并且一个ADC芯片只能接两路ADC；而实现四个麦克风的阵列则需要两个ADC芯片，该ADC支持TDM模式可以用来级联多个ADC；在TDM模式中，至多可以级联4个，并且这些ADC数据之间没有相位差；麦克风阵列实时采集声音，数据从AINLP‑AINLN和AINRP‑AINRN进入，经过I2S总线输入进MCU中，经过外围电路，最后由识别音乐节奏引擎控制灯带；其中I2S由MCLK，SCLK，LRCK，SDOUT组成，该芯片不仅支持I2S，还支持左对齐和DSP‑A/B的数字格式，主从模式；另外该芯片选择AD0(Pin17)、AD1(Pin8)、CCLK和CDATA作I2C的总线；该芯片利用I2C的端口来控制内部寄存器的读写，使其工作在合适的模式下，简单可靠，其发送、接收数据的速率可高达400kbps；(2)软件部分：步骤1：预先训练、存储音乐节奏的特征值模型到系统中硬件部分的通用MCU中；步骤2：系统中高灵敏、高信噪比麦克风实时采集语音并输入进独立16位的ADC芯片；步骤3：两个独立16位的ADC芯片通过I2S或SPI接口把语音实时送入通用MCU；步骤4：通用MCU实时运行预处理算法，进行回声消除、降噪；步骤5：通用MCU实时计算预处理后的音乐声学特征参数；步骤6：通用MCU根据计算值，实时转换为pwm信号，实时控制灯带闪烁。