本實(shí)用新型涉及音頻信號(hào)處理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種音頻節(jié)奏識(shí)別電路。

背景技術(shù)：

在舞臺(tái)、舞廳等演出場(chǎng)景，為了增強(qiáng)演出現(xiàn)場(chǎng)的氣氛，一種可隨各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化而轉(zhuǎn)動(dòng)投射角度、變換投射光線顏色或改變投射圖案的LED燈被廣泛使用。

為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏的變化來(lái)控制LED燈轉(zhuǎn)動(dòng)投射角度、變換投射光線顏色或改變投射圖案，需要提取音樂(lè)的節(jié)奏變化特征，以往，一方面，可用音頻隨時(shí)間變化的幅度來(lái)表征其節(jié)奏變化特征，為此，需要提取音頻的幅度；另一方面，可用頻率來(lái)表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征，為此，需要提取音頻的頻率。

然而，在實(shí)現(xiàn)上述根據(jù)音頻的幅值或頻率來(lái)表征音樂(lè)的節(jié)奏變化特征，進(jìn)而根據(jù)音樂(lè)的節(jié)奏變化特征來(lái)控制LED燈的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若根據(jù)音頻的幅值來(lái)表征音樂(lè)的節(jié)奏變化特征，則由于播放音量可調(diào)節(jié)，在設(shè)置于不同音量大小的情況下，同一音頻會(huì)對(duì)應(yīng)不同的幅值，因此，根據(jù)幅值來(lái)表征音樂(lè)的節(jié)奏變化特征并不準(zhǔn)確；若根據(jù)音頻的頻率來(lái)表征音樂(lè)的節(jié)奏變化特征，則由于音頻信號(hào)中存在多種頻率，各種頻率會(huì)相互干涉，因而存在難以提取能夠準(zhǔn)確表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的頻率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中難以提取出能夠準(zhǔn)確表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的物理量（現(xiàn)有技術(shù)中為幅值或頻率）這一缺陷，提供一種音頻節(jié)奏識(shí)別電路，其提取出能夠準(zhǔn)確表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的能量密度波形信號(hào)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種音頻節(jié)奏識(shí)別電路，具備用于輸入音頻信號(hào)的音頻輸入端口（Pin），還具備：

第一RC濾波單元，其由第一電阻（R6）、第二電容器（C3）構(gòu)成，所述音頻輸入端口（Pin）與第一電容器（C1）相連起隔離作用，再連接到與所述第二電容器（C3）串聯(lián)的第一電阻（R6）；

第一低通檢波單元，其構(gòu)成為包括第一運(yùn)算放大器（U1B）、第二電容器（C3）、第二電阻（R8）、二極管（D1）及第三電容器（C2），所述第一運(yùn)算放大器（U1B）的所述反相輸入端（6）連接于所述第一電阻（R6），所述第二電容器（C3）、所述第二電阻（R8）、所述二極管（D1）相互并聯(lián)并且串聯(lián)于所述第一電阻（R6）與接地端口之間，該二極管（D1）的負(fù)極連接于所述接地端口，該第三電容器（C2）并聯(lián)于該第一運(yùn)算放大器（U1B）的反相輸入端（6）與輸出端（7）之間；該第一低通檢波單元用于提取所述音頻信號(hào)中的包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)，并從所述包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)篩選出用于表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的能量密度波形信號(hào)；

峰值檢測(cè)單元，其連接于所述第一運(yùn)算放大器（U1B）的輸出端（7），用于對(duì)所述第一低通檢波單元處理得到的所述能量密度波形信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)，由此識(shí)別出所述音頻信號(hào)中的各個(gè)節(jié)奏。

可選地，音頻節(jié)奏識(shí)別電路還具備：

第二RC濾波單元，其由第四電阻（R13）及第四電容器（C6）構(gòu)成，所述第四電阻（R13）與所述第四電容器（C6）串聯(lián)，并連接于所述音頻輸入端口（Pin）與接地端口之間；

第二低通檢波單元，其構(gòu)成為包括第二運(yùn)算放大器（U1A）、第五電容器（C4）、第六電阻（R11）及第七電阻（R1），該第二運(yùn)算放大器（U1A）連接于所述音頻輸入端口（Pin）與所述第一RC濾波單元之間，第六電阻（R11）及所述第七電阻（R1）連接于所述第二運(yùn)算放大器（U1A）的同相輸入端（3）及接地端口以用于為該第二運(yùn)算放大器（U1A）提供置位電壓，所述第五電容器（C4）并聯(lián)于該第二運(yùn)算放大器（U1A）的反相輸入端（2）及輸出端（1）之間，所述該第二低通檢波單元用于在所述第一低通檢波單元之前預(yù)先提取所述音頻信號(hào)中的包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)，并從所述包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)篩選出用于表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的能量密度波形信號(hào)。

可選地，音頻節(jié)奏識(shí)別電路還具備：

第三RC濾波單元，其由第八電阻（R3）及第六電容器（C5）構(gòu)成，所述第八電阻（R3）連接于所述第一運(yùn)算放大器（U1B）的輸出端（7）與所述峰值檢測(cè)單元之間，所述第六電容器（C5）連接于所述第八電阻（R3）與所述接地端口之間。

在本實(shí)用新型所述的音頻節(jié)奏識(shí)別電路中，通過(guò)第一RC濾波單元及第一低通檢波單元能夠?yàn)V除音頻信號(hào)中的高頻信號(hào)，得到“純度”較高的低頻信號(hào)，能夠較好地去除干擾信號(hào)，并能夠處理包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)得到整體波形更為平滑的波形，即，能夠準(zhǔn)確表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的能量密度波形信號(hào)，這樣一來(lái)，峰值檢測(cè)單元能夠準(zhǔn)確檢測(cè)的識(shí)別音頻節(jié)奏。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1為本實(shí)用新型提供的音頻節(jié)奏識(shí)別電路的一具體電路圖；

圖2為本實(shí)用新型提供的音頻節(jié)奏識(shí)別電路的另一具體電路圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，音頻節(jié)奏識(shí)別電路主要包括用于輸入音頻信號(hào)的音頻輸入端口Pin、第一電阻R6、第一電容器C1、第二電阻R8、第二電容器C3、二極管D1、第一運(yùn)算放大器U1B、第三電阻R9、第三電容器C2以及峰值檢測(cè)單元等功能元件或模塊。

上述功能元件或單元可分別構(gòu)成如下功能單元：第一RC濾波單元、第一低通檢波單元以及峰值檢測(cè)單元。

第一RC濾波單元主要由第一電阻R6、第二電容器C3實(shí)現(xiàn)，并連接于第一電容器C1與接地端口之間，接地端口接地GND。其中，音頻輸入端口Pin通過(guò)第一電容器C1與第一電阻R6及第二電容器C3串聯(lián)，音頻輸入端口Pin與第一電容器C1相連起隔離作用。

對(duì)于第一RC濾波單元，其用于過(guò)濾通過(guò)音頻輸入端口Pin輸入的音頻信號(hào)中的高頻信號(hào)。具體地，用于濾掉音頻信號(hào)中人可聽(tīng)頻率（20Hz-20KHz）以上的高頻信號(hào)，以選擇需要的頻率信號(hào)輸入。

第一低通檢波單元主要由第一運(yùn)算放大器U1B、第二電容器（C3）、第二電阻（R8）、二極管（D1）及第三電容器（C2）構(gòu)成，第一運(yùn)算放大器U1B的反相輸入端6連接于第一電阻R6，第二電容器C3、第二電阻R8、二極管D1相互并聯(lián)并且串聯(lián)于第一電阻R6與接地端口之間，該二極管D1的負(fù)極連接于接地端口，該第三電容器C2并聯(lián)于該第一運(yùn)算放大器U1B的反相輸入端6與輸出端7之間，該第一運(yùn)算放大器U1B的反相輸入端6連接于第一電阻R6，輸出端7連接于后述的峰值檢測(cè)單元。

對(duì)于第一低通檢波單元，其一方面可提取音頻信號(hào)中的低頻信號(hào)。在此特別說(shuō)明的是，本發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏的變化主要是指音樂(lè)中重低音鼓聲的變化，而重低音鼓聲僅與音頻信號(hào)中的低頻信號(hào)有關(guān)，因此，可獲取低頻信號(hào)以確定各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征（即節(jié)奏）。另一方面，其可對(duì)提取出的低頻信號(hào)進(jìn)行檢波處理而得到能量密度波形信號(hào)。在此需要特別說(shuō)明的是，未通過(guò)第一低通檢波單元前，低頻信號(hào)的波形為包絡(luò)波，包絡(luò)波的波形中的下降部分不利于后續(xù)峰值檢測(cè)單元對(duì)包絡(luò)波的主波峰（即構(gòu)成包絡(luò)波的多個(gè)波中，幅值最高的波峰，其對(duì)應(yīng)節(jié)奏）的檢測(cè)。通過(guò)第一低通檢波單元的檢波作用，可去除包絡(luò)波中各個(gè)子波中的下降部分，能夠從而將包絡(luò)波轉(zhuǎn)換成整體波形更為平滑的波形，這樣一來(lái)，更加有利于后續(xù)峰值檢測(cè)單元對(duì)包絡(luò)波的主波峰的檢測(cè)，即，峰值檢測(cè)單元對(duì)包絡(luò)波的主波峰（即節(jié)奏）的檢測(cè)更加準(zhǔn)確。

峰值檢測(cè)單元可通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，更具體地，可通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)內(nèi)的峰值檢測(cè)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。峰值檢測(cè)單元連接于第一低通檢波單元的輸出端7，用于對(duì)第一低通檢波單元處理得到的能量密度波形信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)，由此識(shí)別出音頻信號(hào)中的各個(gè)節(jié)奏，即，識(shí)別出各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征。

在本實(shí)用新型所述的音頻節(jié)奏識(shí)別電路中，通過(guò)第一RC濾波單元及第一低通檢波單元能夠?yàn)V除音頻信號(hào)中的高頻信號(hào)，得到“純度”較高的低頻信號(hào)，能夠較好地去除干擾信號(hào)，并能夠處理包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)得到整體波形更為平滑的波形，即，能夠準(zhǔn)確表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的能量密度波形信號(hào)，這樣一來(lái)，峰值檢測(cè)單元能夠準(zhǔn)確檢測(cè)的識(shí)別音頻節(jié)奏。

為了更準(zhǔn)確地識(shí)別音頻節(jié)奏，本發(fā)明提供的音頻節(jié)奏識(shí)別電路還可進(jìn)一步包括第四電阻R13、第四電容器C6、第二運(yùn)算放大器U1A、第五電阻R4、第五電容器C4、第六電阻（R11）及第七電阻（R1）。上述功能元件或單元可分別構(gòu)成第二RC濾波單元與第二低通檢波單元。

具體地，第二RC濾波單元主要由第四電阻R13及第四電容器C6構(gòu)成，第四電阻R13與第四電容器C6串聯(lián)，并連接于音頻輸入端口Pin與接地端口之間。當(dāng)設(shè)置第二RC濾波單元時(shí)，第二RC濾波單元用于過(guò)濾通過(guò)音頻輸入端口Pin輸入的音頻信號(hào)中的高頻信號(hào)，而第一RC濾波單元用于進(jìn)一步過(guò)濾掉高頻信號(hào)。

第二低通檢波單元主要由第二運(yùn)算放大器U1A、第五電容器C4、第六電阻R11及第七電阻R1，該第二運(yùn)算放大器U1A連接于音頻輸入端口Pin與第一RC濾波單元之間，第六電阻R11及第七電阻R1連接于第二運(yùn)算放大器U1A的同相輸入端3及接地端口以用于為該第二運(yùn)算放大器U1A提供置位電壓，第五電容器C4并聯(lián)于該第二運(yùn)算放大器U1A的反相輸入端2及輸出端1之間，該第二低通檢波單元用于在第一低通檢波單元之前預(yù)先提取音頻信號(hào)中的包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)，并從包絡(luò)波形式的低頻信號(hào)篩選出用于表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的能量密度波形信號(hào)。

根據(jù)上述第二RC濾波單元與第二低通檢波單元，能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別出表征各種樂(lè)器產(chǎn)生的音樂(lè)節(jié)奏變化特征的能量密度波形信號(hào)，這樣一來(lái)，峰值檢測(cè)單元能夠更準(zhǔn)確檢測(cè)的識(shí)別音頻節(jié)奏。

另外，需要說(shuō)明的是，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，可以只使用一個(gè)低通檢波單元（即第一低通檢波單元），也可以使用串聯(lián)的兩個(gè)低通檢波單元（即將第一低通檢波單元與第二低通檢波單元串聯(lián)起來(lái)使用），并且，當(dāng)?shù)谝坏屯z波單元與第二低通檢波單元串聯(lián)使用時(shí)，第二低通檢波單元一方面用于進(jìn)一步提取被第一低通檢波單元提取得到的信號(hào)中的低頻信號(hào)，以進(jìn)一步濾去高頻信號(hào)，得到“純度”更高的低頻信號(hào)以供峰值檢測(cè)單元檢測(cè)，另一方面用于形成更準(zhǔn)確的能量密度波形信號(hào)。

更進(jìn)一步地，上述音頻節(jié)奏識(shí)別電路還進(jìn)一步具備第三RC濾波單元，其由第八電阻R3及第六電容器C5構(gòu)成，第八電阻R3連接于第一運(yùn)算放大器U1B的輸出端7與峰值檢測(cè)單元之間，第六電容器C5連接于第八電阻R3與接地端口之間。第三濾高頻單元同樣具有過(guò)濾高頻信號(hào)的作用，其用于過(guò)濾通過(guò)第一低通檢波單元或第二低通檢波單元輸出的信號(hào)中的高頻信號(hào)。

基于上述說(shuō)明，本實(shí)用新型提供的音頻節(jié)奏識(shí)別電路在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可包括音頻輸入端口、第一RC濾波單元、第一低通檢波單元、峰值檢測(cè)單元。為了進(jìn)一步提高識(shí)別準(zhǔn)確度，還可進(jìn)一步包括第二RC濾波單元、第二低通檢波單元。另外，為了進(jìn)一步提高識(shí)別準(zhǔn)確度，還可進(jìn)一步包括第三濾高頻單元。

此外，對(duì)于圖1中所示的VCC、R1、R11、R12、R7、R4、R6、R2、R5、R8、R9、R10、R3等附圖標(biāo)記，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)上述說(shuō)明及本領(lǐng)域的技術(shù)常識(shí)確定其物理意義、作用及連接方式，還可確定它們的可能的變更或替換方式。而對(duì)于圖1中的510K、75K、100K、75K、470K、103、472、3.3k、56K、33k、474、5819、47k、470k、104、LM358、10k、5.1k、102P、51K等記號(hào)，屬于對(duì)應(yīng)的元器件的規(guī)格或型號(hào)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)上述說(shuō)明及本領(lǐng)域的技術(shù)常識(shí)確定其物理意義、作用，還可確定它們的可能的變更或替換方式。這些標(biāo)記及記號(hào)僅是一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，本實(shí)用新型的范圍不受它們限制。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。