專利名稱：基于基函數模式的燈光效果顯示方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED燈具的燈光效果顯示方法，特別涉及一種基于基函數模式的燈光效 果顯示方法。
背景技術：
目前，應用于照明領域的LED，不論在發(fā)光效率、環(huán)保省電、照明色調和色彩豐富、使用 壽命、耐震耐沖擊等方面，都優(yōu)于傳統(tǒng)照明。雖然目前LED照明還存在成本偏高及系統(tǒng)效率有 待改善的問題，但隨著LED技術瓶頸的克服，LED照明應用市場規(guī)模仍將持續(xù)快速成長，其中 LED在建筑照明上的應用最令人期待。在建筑景觀照明中，LED主要應用在建筑裝飾、室內裝 飾、旅游景點裝飾等方面，LED還用于重要建筑、商業(yè)中心、名勝古跡、橋梁、家居、休閑娛 樂場所的裝飾照明，以及集裝飾與廣告為一體的商業(yè)照明。
目前LED燈光控制行業(yè)中主流的控制協(xié)議是DMX512控制協(xié)議。DMX512協(xié)議最早是為舞臺燈 光控制而設計的，它以RS-485工業(yè)總線為物理層。通常一個燈光效果是可以劃分成多個畫面 的，每個畫面稱為一幀，DMX512協(xié)議中一幀數據最多包含512個字節(jié)， 一個像素點是3個字節(jié) (紅、綠、藍)，因此DMX512只能支持大約170個像素點；如果畫面過大，則需要主控器以512 字節(jié)為單元，將數據分別送至各從控器，如圖l所示，主控器通過以太網Cat5或RS485總線將 各幀調光亮度數據送至各從控器，而各從控器通過RS485總線(3線)與各燈具相連接。由于 DMX512協(xié)議的簡單性和實用性，以及RS-485總線的穩(wěn)定可靠性，使得DMX512協(xié)議在LED燈光控 制領域得到廣泛應用。
但由于RS-485總線傳輸速率為250Kbps，難以獨立構建大型燈光系統(tǒng)應用于建筑外墻等城 市景觀照明中，因此，國內應用于建筑外墻等的LED燈光控制系統(tǒng)中大多采用SPI總線傳輸控 制方式，其中，以北京中慶微數字設備開發(fā)有限公司的產品為代表，已經占據了該領域的大 部分市場份額。采用SPI總線傳輸方式可以實現大規(guī)模的外墻顯示控制，相對于DMX512系統(tǒng)而 言，其控制成本較低，但穩(wěn)定性比DMX系統(tǒng)差，且SPI串聯系統(tǒng)中存在如果一個LED燈損壞將導 致后面的燈具無法工作的問題。因此，目前國內LED燈光控制領域中小規(guī)模LED系統(tǒng)幾乎全部 都是DMX512系統(tǒng)，大規(guī)模LED系統(tǒng)(5K以上像素點)多采用SPI總線系統(tǒng)。
然而，無論是目前的DMX512系統(tǒng)還是SPI系統(tǒng)，都是屬于平面動畫系統(tǒng)，大多應用于建筑 外墻等平面應用中。對于道路、橋梁、江邊等線條型的應用，采用現有的DMX系統(tǒng)和SPI系統(tǒng)難以實現。因為標準DMX512系統(tǒng)每個控制器輸出端口最多可控制170個像素點，不少廠家也將 標準DMX512系統(tǒng)擴展成為DMX1024系統(tǒng)使系統(tǒng)可控制340個像素點，但代價是將系統(tǒng)最高刷新 率從44Hz降低到22Hz;而SPI總線系統(tǒng)每個輸出端口的控制能力最高也只能達256個像素點。 正因為現有的DMX系統(tǒng)和SPI系統(tǒng)可控制的像素點不多，應用于道路、橋梁等線條型LED燈光控 制時，需要多個數據分配器或者從控器來構成線型系統(tǒng)。請參見圖2，其為現有SPI系統(tǒng)線型 控制效果示意圖，由主控器先通過以太網Cat5將數據送至各數據分配器，再由數據分配器將 數據送至相應各差分器，而每一差分器通過SPI總線(6針)控制各燈具。當線條越長，需控 制的LED燈具越多時，由主控器連至各數據分配器和差分器的以太網連線Cat5就越長，信號傳 遞的衰減就越大，因而系統(tǒng)構造越復雜，控制成本偏高，連線多且長，工程安裝復雜，系統(tǒng) 可靠性也大大降低。
由上所述，如何改進因現有LED燈具是通過直接傳送燈光顏色信息來進行顯示，而引發(fā)的 諸多問題，實已成為本領域技術人員亟待解決的技術課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于基函數模式的燈光效果顯示方法，以實現由包含基函數 的燈光效果數據來控制LED燈具顯示燈光效果的功能。
為了達到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的基于基函數模式的燈光效果顯示方法，用 于具有多個LED燈具、及燈光效果控制模塊的LED燈具系統(tǒng)，其中，每一LED燈具又包括 作為多個像素點的多個LED燈、用于存儲燈地址的地址單元和LED燈驅動單元，所述燈光效 果控制模塊用于傳送燈光效果數據，所述基于基函數模式的燈光效果顯示方法包括步驟1) 在每一 LED燈具的地址單元中為每一 LED燈具設置一燈地址，并在每一 LED燈具中配置存儲 有多個不同基函數的基函數數據庫、能根據自身燈地址將所述燈光效果控制模塊送入的燈光 效果數據予以解析以從中選擇出與自身燈地址相應的數據的數據解析單元、以及能根據各自 的數據解析單元所解析出的數據自各自的基函數數據庫提取相應的基函數的基函數提取單 元，其中，每一基函數數據庫所存儲的各基函數分別由多個像素點的顏色信息構成，且每一 基函數所包含的各像素點的顏色信息分別與自身的多個LED燈所形成的各像素點一一對應;2) 建立一包含有每一LED燈具的基函數數據庫所存儲的各基函數的總數據庫；3)輸入需要所述 多個LED燈具顯示的燈光效果、所述多個LED燈具的數目、布局和每一 LED燈具所形成的像 素點數目，其中，所輸入的燈光效果由像素點顏色信息所構成；4)根據所述多個LED燈具的 數目及布局生成相應虛設地址，且使每一虛設地址與相應的LED燈具的燈地址相對應；5)根
5據所述總數據庫所提供的各基函數，將所輸入的燈光效果按照所述多個LED燈具的數目、布 局和每一 LED燈具所形成的像素點數目拆分成相應的基函數，并根據所述虛設地址，進一步 生成各基函數與對應的LED燈具虛設地址相關聯的燈光效果數據；6)傳送所生成的燈光效果 數據至所述燈光效果控制模塊，并由所述燈光效果控制模塊將所述燈光效果數據送入各LED 燈具中；7)每一LED燈具的數據解析單元根據各自的燈地址解析所述燈光效果控制模塊送入 的燈光效果數據，以從中選擇出與各自燈地址相應的數據；8)每一LED燈具的基函數提取單 元根據各自的數據解析單元所解析出的數據自各自的基函數數據庫中提取相應的基函數；以 及9)每一 LED燈具的LED燈驅動單元根據各自所提取出的基函數中的顏色信息與多個LED燈 所形成的各像素點的對應關系驅動各自的LED燈，使所述多個LED燈具整體顯示成所輸入的 燈光效果。
其中，為每一 LED燈具配置燈地址可通過寫碼器進行；傳送所生成的燈光效果數據至所 述燈光效果控制模塊可通過SD卡進行，也可通過網絡進行。 較佳的，所述多個LED燈具的布局成線形。
綜上所述，本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法通過在各LED燈具中設置基函 數數據庫、數據解析單元和基函數提取單元，即可實現根據生成的包含基函數的燈光效果數 據來控制LED燈具顯示的燈光效果。


圖1為現有DMX系統(tǒng)線型控制系統(tǒng)示意圖。 圖2為現有SPI系統(tǒng)線型控制系統(tǒng)示意圖。
圖3為本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法所應用的LED燈具系統(tǒng)示意圖。
圖4為本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法的操作流程示意圖。
圖5為本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法所形成的新的LED燈具結構示意圖。
圖6a至圖6d為基函數示意圖。
圖7為本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法的基函數與LED燈具地址的關聯示 意圖。
具體實施例方式
請參見圖3，本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法可用于圖3所示的LED燈具系統(tǒng)中，所述LED燈具系統(tǒng)包括通過總線相連接的LED燈具1、 2、……、n、燈光效果控制模 塊、和寫碼器，其中，所述寫碼器可通過總線向的LED燈具1、 2、……、n寫入各自的燈地 址，所述燈光效果控制模塊用于通過總線向LED燈具1、 2、……、n傳送燈光效果數據，每 一LED燈具又包括作為多個像素點的多個LED燈、和LED燈驅動單元。在本實施例中，LED 燈具l、 2、……、n都具有24個LED燈，24個LED燈形成8個像素點。然，須注意地是，各 燈具的結構并非以本實施例為限，例如可采用能形成不同像素點數目的燈具等。 請參見圖4，所述基于基函數模式的燈光效果顯示方法至少包括以下步驟-
第一步在LED燈具1、 2、……、n的地址單元中為LED燈具1、 2、……、n分別設置 一燈地址，并在LED燈具1、 2、……、n中分別配置存儲有多個不同基函數的基函數數據庫、 能根據自身燈地址將所述燈光效果控制模塊送入的燈光效果數據予以解析以從中選擇出與自 身燈地址相應的數據的數據解析單元、以及能根據各自的數據解析單元所解析出的數據自各 自的基函數數據庫提取相應的基函數的基函數提取單元，其中，每一基函數數據庫所存儲的 各基函數分別由多個像素點的顏色信息構成，且每一基函數所包含的各像素點的顏色信息分 別與自身的多個LED燈所形成的各像素點一一對應，由此形成的新的LED燈具結構如圖5所 示。例如，在LED燈具1的基函數數據庫中存儲有基函數1和基函數2，基函數l如圖6a所 示，其包括與所述24個LED燈形成的8個像素點一一相對應的8個紅色像素點，所述基函數 2如圖6b所示，其包括一一與24個LED燈形成的8個像素點相對應的紅綠相間的8個像素點； 在LED燈具2的基函數數據庫中存儲有基函數3，如圖6c所示，所述基函數3包括與LED燈 具2的24個LED燈形成的8個像素點一一相對應的8個紅藍像素點；……；在LED燈具n的 基函數數據庫中存儲有基函數4，如圖6d所示，所述基函數4包括與LED燈具n的24個LED 燈形成的8個像素點一一相對應的8個藍色像素點。須注意的是，LED燈具1、 2、……、n各 自的基函數數據庫所存儲的基函數并非以本實施例為限，而且，各像素點的顏色信息通?？?包括色調、飽和度和亮度數據。此外，在本實施例中，為LED燈具1、 2、……、n分別設置 一燈地址是通過所述寫碼器進行的，即由所述寫碼器通過總線向LED燈具1、 2、……、n的 數據解析單元送入各自的燈地址，各數據解析單元經過解析后再送入地址單元，當然，也可 采用其他方式配置。
第二步建立一包含有每一 LED燈具的基函數數據庫所存儲的各基函數的總數據庫。即 所述總數據庫包含有LED燈具1、……、n各自的基函數數據庫所存儲的各基函數，因此圖6a 至6d所示的基函數l、基函數2、基函數3、基函數4都存儲在所述總數據庫內。第三步輸入需要LED燈具1、……、n顯示的燈光效果、LED燈具的數目n、布局和每 一LED燈具所形成的像素點數目，其中，所輸入的燈光效果由像素點顏色信息所構成。例如， 輸入LED燈具1、 2、……、n的布局成線形，需要形成的燈光效果如圖7所示，其包括8*n 個像素點的顏色信息(因為LED燈具1、 2、……、n都為8個像素點，共8相個像素點)，其 中，從左至右的第l至第8個像素點為紅色，第9至16個像素點為紅藍相間，……，最后8 個像素點為藍色。
第四步根據LED燈具的數目n及布局生成相應虛設地址，且使每一虛設地址與相應的 LED燈具的燈地址相對應。例如，生成的LED燈具1的虛設地址為0000， LED燈具2的虛設地 址為OOOl……，LED燈具n的虛設地址為FFFF。
第五步根據所述總數據庫所提供的各基函數，將所輸入的燈光效果按照LED燈具的數 目、布局和每一 LED燈具所形成的像素點數目拆分成相應的基函數，并根據各虛設地址，進 一步生成各基函數與對應的LED燈具虛設地址相關聯的燈光效果數據。如圖7所示，所輸入 的燈光效果被拆分成n個基函數，即基函數1、基函數3、……、基函數4，依次和LED燈具 1的虛設地址0000、 LED燈具2的虛設地址0001、……、LED燈具n的虛設地址FFFF相對應， 由此生成燈光效果數據。生成的燈光效果數據可根據編碼的不同而不同，而數據編碼方式已 為本領域技術人員所熟悉，故在此不再詳述。
第六步傳送所生成的燈光效果數據至所述燈光效果控制模塊，并由所述燈光效果控制 模塊將所述燈光效果數據送入LED燈具1、 2、……、n中，其可由SD卡來傳送燈光效果數據， 也可由通信網絡來傳送燈光效果數據。
第七步LED燈具1、 2、……、n各自的數據解析單元根據各自的燈地址解析所述燈光 效果控制模塊送入的燈光效果數據，以從中選擇出與各自燈地址相應的數據。例如，LED燈具 l的數據解析單元選擇出與地址0000對應的數據，即基函數l; LED燈具2的數據解析單元選 擇出與地址0001對應的數據，即基函數3;……、LED燈具n的數據解析單元選擇出與地址 FFFF對應的數據，即基函數4。
第八步LED燈具1、 2、……、n各自的基函數提取單元根據各自的數據解析單元所解析 出的數據自各自的基函數數據庫中提取相應的基函數。即LED燈具1的基函數提取單元從自 身的基函數數據庫中提取基函數1; LED燈具2的基函數提取單元從自身的基函數數據庫中提 取基函數3;……、LED燈具n的基函數提取單元從自身的基函數數據庫中提取基函數4。
第九步LED燈具1、 2、……、n各自的LED燈驅動單元根據各自所提取出的基函數中的顏色信息與多個LED燈所形成的各像素點的對應關系驅動各自的LED燈，使所述多個LED燈 具整體顯示成所輸入的燈光效果，即如圖7所示的燈光效果。
綜上所述，本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法通過將需要顯示的燈光效果拆 分成多個基函數，并將拆分出的多個基函數和LED燈具一一對應，由此生成相應的燈光效果 數據，再由各LED燈具將燈光效果數據予以解析后，從各自的基函數數據庫中提取相應的基 函數，使LED燈具的驅動單元驅動各LED燈顯示成相應的燈光效果，而不需要如現有技術中 傳送每一燈具的調光亮度值，由此可使燈光效果控制模塊能夠控制更多數目的LED燈具。例 如，若一個LED燈具采用16位地址編碼，則燈光效果控制模塊可控制65536個LED燈具。按 一 LED燈具形成8個像素點、則可控制65536*8個像素點，若一 LED燈具長1米計，可實現6 萬多米的燈光效果控制，而且燈光效果控制模塊支持級聯擴展控制模式。相對于現有的DMX512 系統(tǒng)或SPI系統(tǒng)， 一個燈光效果控制模塊能控制更多的像素點，極大地降低了成本。
上述實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項技 術的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發(fā)明的權 利保護范圍，應如權利要求書所列。
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權利要求
1.一種基于基函數模式的燈光效果顯示方法，用于具有多個LED燈具、及燈光效果控制模塊的LED燈具系統(tǒng)，其中，每一LED燈具又包括作為多個像素點的多個LED燈、用于存儲燈地址的地址單元和LED燈驅動單元，所述燈光效果控制模塊用于傳送燈光效果數據，所述基于基函數模式的燈光效果顯示方法的特征在于包括步驟1)在每一LED燈具的地址單元中為每一LED燈具設置一燈地址，并在每一LED燈具中配置存儲有多個不同基函數的基函數數據庫、能根據自身燈地址將所述燈光效果控制模塊送入的燈光效果數據予以解析以從中選擇出與自身燈地址相應的數據的數據解析單元、以及能根據各自的數據解析單元所解析出的數據自各自的基函數數據庫提取相應的基函數的基函數提取單元，其中，每一基函數數據庫所存儲的各基函數分別由多個像素點的顏色信息構成，且每一基函數所包含的各像素點的顏色信息分別與自身的多個LED燈所形成的各像素點一一對應；2)建立一包含有每一LED燈具的基函數數據庫所存儲的各基函數的總數據庫；3)輸入需要所述多個LED燈具顯示的燈光效果、所述多個LED燈具的數目、布局和每一LED燈具所形成的像素點數目，其中，所輸入的燈光效果由像素點顏色信息所構成；4)根據所述多個LED燈具的數目及布局生成相應虛設地址，且使每一虛設地址與相應的LED燈具的燈地址相對應；5)根據所述總數據庫所提供的各基函數，將所輸入的燈光效果按照所述多個LED燈具的數目、布局和每一LED燈具所形成的像素點數目拆分成相應的基函數，并根據所述虛設地址，進一步生成各基函數與對應的LED燈具虛設地址相關聯的燈光效果數據；6)傳送所生成的燈光效果數據至所述燈光效果控制模塊，并由所述燈光效果控制模塊將所述燈光效果數據送入各LED燈具中；7)每一LED燈具的數據解析單元根據各自的燈地址解析所述燈光效果控制模塊送入的燈光效果數據，以從中選擇出與各自燈地址相應的數據；8)每一LED燈具的基函數提取單元根據各自的數據解析單元所解析出的數據自各自的基函數數據庫中提取相應的基函數；9)每一LED燈具的LED燈驅動單元根據各自所提取出的基函數中的顏色信息與多個LED燈所形成的各像素點的對應關系驅動各自的LED燈，使所述多個LED燈具整體顯示成所輸入的燈光效果。
2. 如權利要求1所述的基于基函數模式的燈光效果顯示方法，其特征在于為每一LED 燈具配置燈地址是通過寫碼器進行的。
3. 如權利要求1所述的基于基函數模式的燈光效果顯示方法，其特征在于所述多個 LED燈具的布局成線形。
4. 如權利要求1所述的基于基函數模式的燈光效果顯示方法，其特征在于傳送所生成 的燈光效果數據至所述燈光效果控制模塊是通過SD卡進行的。
5. 如權利要求1所述的基于基函數模式的燈光效果顯示方法，其特征在于傳送所生成 的燈光效果數據至所述燈光效果控制模塊是通過網絡進行的。
全文摘要
本發(fā)明的基于基函數模式的燈光效果顯示方法，首先為每一LED燈具設置一燈地址，并配置基函數數據庫、數據解析單元、及基函數提取單元，然后建立一包含基函數的總數據庫，接著輸入要顯示的燈光效果、LED燈具的數目、布局和各LED燈具所形成的像素點數目，再根據LED燈具的數目及布局生成與各燈地址對應的虛設地址，再將輸入的燈光效果拆分成相應的基函數，并進一步生成各基函數與各LED燈具虛設地址相關聯的燈光效果數據，將其通過燈光效果控制模塊送入各LED燈具中，由各LED燈具解析后提取相應的基函數，使各LED燈具的LED燈驅動單元根據各自所提取出的基函數中的顏色信息與LED燈所形成的各像素點的對應關系驅動各自的LED燈。
文檔編號H05B37/02GK101561109SQ20091003946
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權日2009年5月13日
發(fā)明者韜 李, 前 王 申請人:華南理工大學