一種應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法和系統與流程
2023-06-12 02:28:26 4
本發明涉及音樂噴泉處理技術領域，特別涉及一種應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法和系統。
背景技術：
音樂噴泉作為一種觀賞性較高的藝術水景，在各種旅遊景區、大型廣場、園林景觀等場合受到人們的歡迎，音樂加上噴泉的表現形式帶給人們聽覺和視覺上十足的動感體驗。音樂噴泉是近幾年來出現的一種水景與音樂欣賞相結合的產物，它是高科技與自然的完美結合。音樂噴泉能夠把水景、音樂融為一體，給人心靈以震撼和隨音樂一起澎湃的感覺以及景觀觀賞、音樂觀賞、感染價值。
現有的音樂噴泉控制裝置主要有兩類：計算機數字控制音樂噴泉系統和模擬音樂噴泉控制系統。隨著計算機軟體硬體技術的飛速發展，新型噴泉與計算機的交互應用越來越廣泛，數字式音樂噴泉也越來越複雜，越來越精密，使得越來越多的控制部分需要計算機來完成。隨著音樂噴泉體現在規模上越來越大，在表現形式上越來越複雜，電力電子技術的飛速發展，現代數字控制技術已經能夠處理更加龐大更加精細的控制對象，這也符合了音樂噴泉的發展趨勢，而傳統的模擬控制技術已經很難再繼續適應這樣的技術需求，此外模擬控制方法在音樂噴泉應用中還存在一些如控制滯後造成水聲不同步等先天的技術難題，因此使用現代數位訊號處理技術已經成為音樂噴泉控制系統的必然趨勢。
但是，現有的數位音樂噴泉中其數位訊號處理主要是基於簡單的傅立葉變換、小波變換等信號處理技術，其處理過程複雜，控制滯後，靈活性也不夠，音樂噴泉效果差，難以滿足實際需要。
技術實現要素：
針對以上問題，本發明專利目的在於設計了一種應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法和系統，處理過程簡單，使用方便，適合各種規模的高低端音樂噴泉應用。
為了解決上述技術問題，本發明具體的技術方案如下：
一種應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法，包括：
步驟s101，對音樂文件進行解碼，並按照一定的採樣頻率提取解碼出來的量化數據；
步驟s102，對步驟s101提取得到的數據信息進行多次濾波處理，多次濾波處理後得到的數據量每秒不超過20個數據點；
步驟s103，將步驟s102處理後的數據信息保存為固定的封裝格式，並進行存儲；固定的封裝格式包括：音樂名稱、採樣頻率、數據長度、文件校驗、保留信息、處理數據；
步驟s104，當檢測到有音樂播放信號時，讀取步驟s103中存儲的所述數據信息，並根據所述數據信息生成變頻器控制信號。
具體的，本發明所述音樂文件為wave文件格式的音樂文件。
具體的，本發明所述並根據所述數據信息生成變頻器控制信號，進一步包括：將讀取到的所述數據信息中的非零數據信息作為變頻器的控制信號輸出。
一種應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理系統，包括：
解碼模塊，用於對音樂文件進行解碼；
提取模塊，用於按照一定的採樣頻率提取解碼出來的量化數據；
分析處理模塊，用於對提取得到的數據信息進行多次濾波處理；
封裝模塊，用於將處理後的數據信息保存為固定的封裝格式並進行存儲；
讀取模塊，用於在檢測到有音樂播放信號時，讀取存儲的數據信息，並根據所述數據信息生成變頻器控制信號。
具體的，本發明所述音樂文件為wave文件格式的音樂文件。
具體的，本發明所述分析處理模塊進行多次濾波處理後得到的數據量每秒不超過20個數據點。
具體的，本發明所述封裝模塊保存為固定的封裝格式包括：音樂名稱、採樣頻率、數據長度、文件校驗、保留信息、處理數據。
具體的，本發明所述讀取模塊進一步包括：將讀取到的所述數據信息中的非零數據信息作為變頻器的控制信號輸出。
本發明提供的應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法相比現有的採用傅立葉變換、小波變換等信號處理技術，本發明音樂數位訊號處理方法在算法實現上的時間複雜度和空間複雜度上都更有優勢，處理過程簡單，容易實現；而且，使用該方法的音樂噴泉效果良好，足以滿足眾多音樂噴泉應用場合。同時，還可解決傳統採用模擬信號處理方法實現音樂噴泉方案中的水聲不同步、控制滯後的問題。因此，本發明這一音樂數位訊號處理方法非常適合各種規模的高低端音樂噴泉應用方案。
附圖說明
以下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中：
圖1是本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的處理過程圖；
圖2是本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的流程圖；
圖3是本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的程序流程圖；
圖4是本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的處理數據的封裝格式圖；
圖5是本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的數據同步輸出程序流程圖；
圖6是本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理系統的模塊圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
本發明提出了一種應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法，請參閱圖1，包括對音樂文件中音頻信號的解碼、提取，以及進行分析和處理，對處理數據的組織封裝存儲，最後在音樂播放時對存儲數據的同步輸出這幾個個部分。其中，對音樂文件音頻信號的提取是針對wave格式的音樂進行解碼，按照一定的採樣率提取解碼出來的量化數據，這些量化數據經過相應的處理後再按照固定的文件格式存儲下來，最後，在音樂噴泉應用中系統檢測到音樂開始播放時，讀取播放音樂對應的存儲數據作為變頻器控制輸出，從而完成音樂噴泉應用中的音樂數位訊號處理過程。
具體請參閱圖2，為本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的流程圖，具體包括如下步驟：
步驟s101，對音樂文件進行解碼，並按照一定的採樣頻率提取解碼出來的量化數據。
具體的，所述音樂文件為wave文件格式的音樂文件。wave文件格式是一種相對簡單的riff文件格式，按照其數據結構即可解碼讀取到一首wave音樂的格式信息和關鍵的聲音量化數據。
步驟s102，對步驟s101提取得到的數據信息進行多次濾波處理。
具體的，wave音樂文件保存了音樂豐富的聲音信息，然而在音樂噴泉應用中並不需要也無法將所有的聲音細節都表現出來，音樂噴泉能表現出來的是音樂的節奏和聲音的高低起伏，因此需要從原始的音樂文件中提取有效信息。請參閱圖3，為本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的程序流程圖，本發明實施例是以一定的採樣率對原始的聲音量化數據進行採樣提取，再對提取到的數據進行多次濾波處理，最後將所有的處理數據縮放成變頻器能夠直接處理的數據大小，考慮到一般變頻器和水泵的控制響應時間，最終處理得到的數據量每秒不超過20個數據點。
步驟s103，將步驟s102處理後的數據信息保存為固定的封裝格式，並進行存儲。
具體的，當有多首音樂噴泉表演時，數據體量較大需要對每一首音樂處理過的數據進行管理，本發明實施例將分析處理出來的數據封裝成固定的格式，並存儲在固定位置的存儲空間中，方便了音樂處理數據的存取與管理。其中，請參閱圖4，音樂處理數據的封裝格式包括：音樂名稱、採樣頻率、數據長度、文件校驗、保留信息、處理數據。
步驟s104，當檢測到有音樂播放信號時，讀取步驟s103中存儲的所述數據信息，並根據所述數據信息生成變頻器控制信號。
傳統模擬信號控制方式的音樂噴泉應用中，由於硬體上信號處理以及變頻器、水泵輸出的響應存在一定的延時，往往造成噴泉輸出效果跟不上音樂播放，本實施例提供的處理方法可完全解決這一問題。
具體的，請參閱圖5，是本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法的數據同步輸出程序流程圖，當系統檢測到開始有音樂播放的聲音信號輸出時，表明此時已經播放完一首音樂開頭靜音部分，因此在從固定存儲位置讀取到相應音樂的數據後應直接跳過前面的無效數據，而將讀取到的非零數據作為變頻器給定量輸出。
此外，系統對音樂播放的聲音信號檢測同樣可能存在延時，因此還可以在跳過音樂開頭無效數據後選擇繼續跳過若干個有效的非零數據後再輸出，從而保證水泵的輸出與播放的音樂同步。
基於同一發明構思，本發明實施例中還提供了一種應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理系統，由於上述系統解決問題的原理與應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理方法相似，因此上述系統的實施可以參見方法的實施。
請參閱圖6，為本發明應用於音樂噴泉的音樂數位訊號處理系統的模塊圖，具體包括：
解碼模塊，用於對音樂文件進行解碼；
提取模塊，用於按照一定的採樣頻率提取解碼出來的量化數據；
分析處理模塊，用於對提取得到的數據信息進行多次濾波處理；
封裝模塊，用於將處理後的數據信息保存為固定的封裝格式並進行存儲；
讀取模塊，用於在檢測到有音樂播放信號時，讀取存儲的數據信息，並根據所述數據信息生成變頻器控制信號。
具體的，所述音樂文件為wave文件格式的音樂文件。所述分析處理模塊進行多次濾波處理後得到的數據量每秒不超過20個數據點。
具體的，所述封裝模塊保存為固定的封裝格式包括：音樂名稱、採樣頻率、數據長度、文件校驗、保留信息、處理數據。
以上所述本發明的具體實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何根據本發明的技術構思所做出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發明權利要求的保護範圍內。