【技术帖】艾为灯语,让你的音乐会呼吸!

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作者:燕肥肥

 

 

心里裹着光 的人 初衷 不换

誓言让心不老 带那些梦探索 远方

 

 

音乐,在单调重复的日子里,无疑是简单易得的调味品,是生活中不可或缺的一部分。让听音乐仪式感倍增、音质体验升级的智能音响自然大受欢迎。很多人进家门第一句不是“我回来了”,而是“小爱同学,唱歌”!(右戳回顾→艾为芯携手小爱音箱Art,带你看尽“极光”之美!

 

 

而在选购音响时,除了音质外,音响上的灯效也是一大亮点。本篇,小为借用林俊杰的一句歌词引出本篇的主角——音响上的光。

 

“炫彩”之光

“呼吸”之光

 

音响之光,即音响的灯效,离不开两个关键词——“炫彩”和“呼吸”。

 

01
“炫彩”

光的三原色是红绿蓝,几乎任何颜色都可以由三原色通过改变配比实现。常用的灯珠也是由R、G、B三颗LED灯珠组成,由流过其中电流的比例控制其呈现的颜色,可以用三原色的8bit色值表示。

 

图片来源:百度百科

 

比如我国中央政府网站提供的国旗红色值是#DE2910,黄色值是#FFDE00,并不是单纯的纯色值。大家常说的“七色光”分别是:红: #FF0000、橙: #FF7D00、黄: #FFFF00、 绿: #00FF00、青: #00FFFF、蓝: #0000FF、紫: #FF00FF。

 

LED驱动芯片如何根据所需颜色的色值控制输出电流,实现颜色的精确控制呢?

 

芯片控制部分使用电流镜结构,以8bit level为例,通过外接电阻及内部基准电压源确定基准电流,再以1:1,1:2,…...,1:64,1:128的镜像比例关系搭建8个镜像管,对于256以内的任何档位都可以由这些镜像恒流源组合实现,实现电流的精确自由控制。

 

 

02
“呼吸”

除了好看的颜色,还有各种各样的灯效。常见的纯色渐变呼吸、流水灯、圆形环绕都是由灯阵的亮度改变实现的。即在保证8bit色值电流不变的情况下,改变LED在一个周期内点亮的占空比。当LED驱动电流以较高频PWM形式输出时,视觉残留使人无法识别LED熄灭,只能感受到亮度降低,从而实现颜色不变,亮度自由控制。

 

 

另外导光器件也是实现灯效必不可少的部分,一些产品使用聚碳酸酯(PC)材料制作音响的匀光结构。透光率为其主要参数,透光率越低匀光效果越好,但亮度会越低,选用合理的匀光结构并合理摆放其与灯阵位置关系也是灯效完美呈现的重要因素。效果对比可见下图:

(加入导光结构前)

 

 

(加入导光结构后)

 

 

为了实现更好的“炫彩”和“呼吸”效果,为智能音响赋能,艾为推出了一系列可用于智能音响的呼吸灯驱动产品,主要包括直驱式呼吸灯驱动和矩阵式呼吸灯驱动

 

 

艾为灯语®

艾为呼吸灯驱动

无用的 才是美

 

01
直驱式呼吸灯驱动

 

直驱式呼吸灯驱动,顾名思义,即每个IC端口独立控制一颗LED灯珠。该产品适合用于控制小尺寸的LED灯阵,可以输出更大的驱动电流,亮度更高,EMI干扰较弱。以火热的直驱式呼吸灯驱动AW21036为例,其可支持12颗RGB灯珠同时驱动,理论单路最大电流可达50mA。

 

 
【 产品特点 】
 

·电流能力:可通过外部电阻配置或寄存器配置

·灯效细腻:色彩level_256级,亮度level_256级

·高精度:电流精度±5%

·低Dropout:200mV即可输出20mA电流

·特色功能:白平衡、组控制、EMI抑制、自主呼吸。

 
【 应用案例 】
 

亚马逊Echo Dot(第4代

 

 

Amazon第四代的Echo Dot采用AW21036直驱式呼吸灯驱动芯片,驱动位于音响底部的环形灯环,强大的电流能力使LED亮度更高,点亮时可以与桌面折射交相呼应,形成漂亮的光影效果。(右戳回顾更多亚马逊Echo Dot(第4代)相关内容跟艾为芯一起律动,听比“本草纲目”更洗脑的音乐

 

 

当机器启动时、播放音乐时、唤醒Alexa智能语音时,环形炫彩灯带就会随着音乐的节奏有规律地变换,起到提示效果的同时,也给用户带来了美好的视觉体验。

 

 

02
矩阵式呼吸灯驱动

 

矩阵式呼吸灯驱动通过分时点亮的方式,利用高刷新率以小尺寸芯片驱动大尺寸灯阵。LED阳极(Cx端)分时导通之间存在死区时间,当C1扫描导通时,其他Cx端口为高阻态不会有电流流过;LED阴极(Rx)独立控制,即不同行可以自由控制。

 

矩阵式呼吸灯驱动适合用于控制较大尺寸的LED灯阵,减少IC数量,节约PCB空间。

 

 

以经典的直驱式呼吸灯驱动AW20072为例,其为6×12矩阵LED呼吸灯驱动,每路LED的亮度由FADE和DIM参数独立控制。三个集成的模式控制器可提供自主呼吸或组调光控制。每个模式的控制器均可实现自动呼吸或手动控制呼吸模式。

 

 

【 产品特点 】
 

·电流能力:可通过外部电阻配置或寄存器配置

·灯效细腻:色彩level_64级,亮度level_256级

·高精度:电流精度±5%

·封装尺寸:4*4mm-32L驱动72颗LED

·特色功能:支持多颗级联、组控制等

 
【 应用案例 】
 

小爱音箱Art

 

小爱Art顶部的“极光环”由72颗LED共同实现,用户可根据设备的具体应用,实现个性化的亮度、闪烁频率、闪烁持续时间的配置,从而享受到丰富,独特的视觉效果。

 

 

 

在艾为矩阵式呼吸灯驱动的加持下,用户可通过 app 自定义获得高达 1600 万种渐变极光灯效。

 

对于尺寸稍大的音响矩阵式呼吸灯驱动芯片的优势便显而易见,单颗IC独立控制全部LED。

 

03
GPIO+LED驱动

 

不同于直驱式和矩阵式呼吸灯驱动,GPIO+LED驱动是一款二合一的芯片,其IO口可以配置为GPIO模式,输出高低电平,或作为输入中断检测外部按键触发。同时,其IO口也可以配置为LED模式,在这种模式下,其可以按常规直驱式呼吸灯驱动一样控制LED实现灯效。

 

以高频现身的16路多功能LED驱动器AW9523B为例,其具有GPIO扩展+LED驱动双模式,其每路端口皆可单独配置为LED驱动或GPIO模式。

 

此外,通电后,16路GPIO端口默认为输出模式,其默认输出值由I²C器件地址进行配置。该系列IC具备256步线性调光功能,从而支持设备实现细腻自然的灯光效果,非常适用于各种按键指示灯组合场景,可以一站式解决灯效和按键问题。

 

 
【 产品特点 】
 

·LED驱动模式:最大37mA,色彩level_256级

·GPIO扩展模式:推挽/开漏模式,输出/输出模式

·封装尺寸:4*4mm-24L 16个输出引脚

·特色功能:LED驱动、GPIO扩展、矩阵键盘应用

 

GPIO扩展+LED驱动+矩阵键盘应用

 
【 应用案例 】
 

JBL Flip6

 

JBL Flip6音乐万花筒中的开关指示灯就是典型的GPIO+LED驱动应用。该款艾为灯语系列产品将按键与灯效二合一,既实现了按键的功能性作用,又保证了指示灯的提示作用,高效又便捷。

 

图片来源:百度-花花鱼好物分享

 

同时,区别于普通常亮的LED灯效,艾为灯语系列产品为JBL Flip6注入了灵魂——“呼吸效果”,就在一呼一吸的渐变之间,JBL Flip6仿佛具备了生命力,变得更加灵动吸睛。

 

 

04
艾为音随我动声光同步灯效算法

 

为了增强音乐播放的的氛围感,让用户更沉浸式享受来自音乐会现场的极致体验,艾为还推出了声光同步同步灯效算法——“音随我动”,该算法音响LED驱动应用提供了新的方案

 

区别于传统声光同步所采用的“电学同步”,艾为“音随我动声光同步算法则采用听觉同步,利用独特的听觉同步算法,模拟人耳听觉响应,实现更好的听觉与灯效同步!这样不仅有效规避了用户视听不协调的缺点,更能够在很大程度上消除了“时差”+“误闪”的现象。 

 

 

 
【 产品特点 】
 

·开放性音乐输入:对音乐类型不做限定

·灯效智能动态增强:增大灯效的响应效果,使不适合做灯效的音乐类型也可以展示良好效果

·智能识别音乐节奏:对音乐节拍进行筛选,抓取主观感受的节奏点进行闪烁

·灯光效果稳定性:弱化音量对灯光效果的影响,主要抓取节奏点

·灯效定制开发:支持为客户定制专用声光同步灯效

 
【 应用案例 】
 

网易三音云音箱

 

网易三音云音响采用艾为“音随我动”声光同步灯效算法,配合驱动顶端圆环和侧边信息灯两个灯区的声光同步效果。

 

 

 

这样不仅实现了语音播报时的灯效同步,更在侧边信息灯区域实现了丰富多样的声光同步模式(声波、聚光、经典EQ等多种同步模式),为高端雅致的三音云音箱增添一份别样的灵动。

 

 
 
声波、聚光、经典EQ灯效
 
实拍图组

 

值得一提的是,侧边信息灯区除了美观之外,还可以显示闹钟、天气、音量等不同信息,播放歌曲时还可变身为随着音乐律动的“节奏灯”。

 

 

艾为“音随我动”声光同步算法的最佳搭档则莫过于懂音乐的呼吸灯——AW22118/AW22127系列。该系列呼吸灯驱动内置MCU预存客制化灯效,通过接受外部音频信号,内部ADC采样后识别其音频幅值信息,呈现出灯效亮度和色彩的变化。同时,其内置的音乐随动算法可以节约主控平台的资源,实现处理音频信息与驱动LED一体化。

 
【 产品特点 】
 

·电流能力:最大75mA,色彩level_256级,亮度level_256 级

·封装尺寸:4*4mm-24L 驱动27颗LED

·特色功能:内置“音随我动声光同步算法,内置Flash ROM支持灯效定制

 

   

 

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以上文章来源于艾为之家

 

 

 

 
2022/05/12 11:30

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