一种应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法和系统与流程

本发明涉及音乐喷泉处理技术领域，特别涉及一种应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法和系统。

背景技术：

音乐喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景，在各种旅游景区、大型广场、园林景观等场合受到人们的欢迎，音乐加上喷泉的表现形式带给人们听觉和视觉上十足的动感体验。音乐喷泉是近几年来出现的一种水景与音乐欣赏相结合的产物，它是高科技与自然的完美结合。音乐喷泉能够把水景、音乐融为一体，给人心灵以震撼和随音乐一起澎湃的感觉以及景观观赏、音乐观赏、感染价值。

现有的音乐喷泉控制装置主要有两类：计算机数字控制音乐喷泉系统和模拟音乐喷泉控制系统。随着计算机软件硬件技术的飞速发展，新型喷泉与计算机的交互应用越来越广泛，数字式音乐喷泉也越来越复杂，越来越精密，使得越来越多的控制部分需要计算机来完成。随着音乐喷泉体现在规模上越来越大，在表现形式上越来越复杂，电力电子技术的飞速发展，现代数字控制技术已经能够处理更加庞大更加精细的控制对象，这也符合了音乐喷泉的发展趋势，而传统的模拟控制技术已经很难再继续适应这样的技术需求，此外模拟控制方法在音乐喷泉应用中还存在一些如控制滞后造成水声不同步等先天的技术难题，因此使用现代数字信号处理技术已经成为音乐喷泉控制系统的必然趋势。

但是，现有的数字音乐喷泉中其数字信号处理主要是基于简单的傅里叶变换、小波变换等信号处理技术，其处理过程复杂，控制滞后，灵活性也不够，音乐喷泉效果差，难以满足实际需要。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明专利目的在于设计了一种应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法和系统，处理过程简单，使用方便，适合各种规模的高低端音乐喷泉应用。

为了解决上述技术问题，本发明具体的技术方案如下：

一种应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法，包括：

步骤s101，对音乐文件进行解码，并按照一定的采样频率提取解码出来的量化数据；

步骤s102，对步骤s101提取得到的数据信息进行多次滤波处理，多次滤波处理后得到的数据量每秒不超过20个数据点；

步骤s103，将步骤s102处理后的数据信息保存为固定的封装格式，并进行存储；固定的封装格式包括：音乐名称、采样频率、数据长度、文件校验、保留信息、处理数据；

步骤s104，当检测到有音乐播放信号时，读取步骤s103中存储的所述数据信息，并根据所述数据信息生成变频器控制信号。

具体的，本发明所述音乐文件为wave文件格式的音乐文件。

具体的，本发明所述并根据所述数据信息生成变频器控制信号，进一步包括：将读取到的所述数据信息中的非零数据信息作为变频器的控制信号输出。

一种应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理系统，包括：

解码模块，用于对音乐文件进行解码；

提取模块，用于按照一定的采样频率提取解码出来的量化数据；

分析处理模块，用于对提取得到的数据信息进行多次滤波处理；

封装模块，用于将处理后的数据信息保存为固定的封装格式并进行存储；

读取模块，用于在检测到有音乐播放信号时，读取存储的数据信息，并根据所述数据信息生成变频器控制信号。

具体的，本发明所述音乐文件为wave文件格式的音乐文件。

具体的，本发明所述分析处理模块进行多次滤波处理后得到的数据量每秒不超过20个数据点。

具体的，本发明所述封装模块保存为固定的封装格式包括：音乐名称、采样频率、数据长度、文件校验、保留信息、处理数据。

具体的，本发明所述读取模块进一步包括：将读取到的所述数据信息中的非零数据信息作为变频器的控制信号输出。

本发明提供的应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法相比现有的采用傅里叶变换、小波变换等信号处理技术，本发明音乐数字信号处理方法在算法实现上的时间复杂度和空间复杂度上都更有优势，处理过程简单，容易实现；而且，使用该方法的音乐喷泉效果良好，足以满足众多音乐喷泉应用场合。同时，还可解决传统采用模拟信号处理方法实现音乐喷泉方案中的水声不同步、控制滞后的问题。因此，本发明这一音乐数字信号处理方法非常适合各种规模的高低端音乐喷泉应用方案。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的处理过程图；

图2是本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的流程图；

图3是本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的程序流程图；

图4是本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的处理数据的封装格式图；

图5是本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的数据同步输出程序流程图；

图6是本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理系统的模块图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出了一种应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法，请参阅图1，包括对音乐文件中音频信号的解码、提取，以及进行分析和处理，对处理数据的组织封装存储，最后在音乐播放时对存储数据的同步输出这几个个部分。其中，对音乐文件音频信号的提取是针对wave格式的音乐进行解码，按照一定的采样率提取解码出来的量化数据，这些量化数据经过相应的处理后再按照固定的文件格式存储下来，最后，在音乐喷泉应用中系统检测到音乐开始播放时，读取播放音乐对应的存储数据作为变频器控制输出，从而完成音乐喷泉应用中的音乐数字信号处理过程。

具体请参阅图2，为本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的流程图，具体包括如下步骤：

步骤s101，对音乐文件进行解码，并按照一定的采样频率提取解码出来的量化数据。

具体的，所述音乐文件为wave文件格式的音乐文件。wave文件格式是一种相对简单的riff文件格式，按照其数据结构即可解码读取到一首wave音乐的格式信息和关键的声音量化数据。

步骤s102，对步骤s101提取得到的数据信息进行多次滤波处理。

具体的，wave音乐文件保存了音乐丰富的声音信息，然而在音乐喷泉应用中并不需要也无法将所有的声音细节都表现出来，音乐喷泉能表现出来的是音乐的节奏和声音的高低起伏，因此需要从原始的音乐文件中提取有效信息。请参阅图3，为本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的程序流程图，本发明实施例是以一定的采样率对原始的声音量化数据进行采样提取，再对提取到的数据进行多次滤波处理，最后将所有的处理数据缩放成变频器能够直接处理的数据大小，考虑到一般变频器和水泵的控制响应时间，最终处理得到的数据量每秒不超过20个数据点。

步骤s103，将步骤s102处理后的数据信息保存为固定的封装格式，并进行存储。

具体的，当有多首音乐喷泉表演时，数据体量较大需要对每一首音乐处理过的数据进行管理，本发明实施例将分析处理出来的数据封装成固定的格式，并存储在固定位置的存储空间中，方便了音乐处理数据的存取与管理。其中，请参阅图4，音乐处理数据的封装格式包括：音乐名称、采样频率、数据长度、文件校验、保留信息、处理数据。

步骤s104，当检测到有音乐播放信号时，读取步骤s103中存储的所述数据信息，并根据所述数据信息生成变频器控制信号。

传统模拟信号控制方式的音乐喷泉应用中，由于硬件上信号处理以及变频器、水泵输出的响应存在一定的延时，往往造成喷泉输出效果跟不上音乐播放，本实施例提供的处理方法可完全解决这一问题。

具体的，请参阅图5，是本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法的数据同步输出程序流程图，当系统检测到开始有音乐播放的声音信号输出时，表明此时已经播放完一首音乐开头静音部分，因此在从固定存储位置读取到相应音乐的数据后应直接跳过前面的无效数据，而将读取到的非零数据作为变频器给定量输出。

此外，系统对音乐播放的声音信号检测同样可能存在延时，因此还可以在跳过音乐开头无效数据后选择继续跳过若干个有效的非零数据后再输出，从而保证水泵的输出与播放的音乐同步。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理系统，由于上述系统解决问题的原理与应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理方法相似，因此上述系统的实施可以参见方法的实施。

请参阅图6，为本发明应用于音乐喷泉的音乐数字信号处理系统的模块图，具体包括：

解码模块，用于对音乐文件进行解码；

提取模块，用于按照一定的采样频率提取解码出来的量化数据；

分析处理模块，用于对提取得到的数据信息进行多次滤波处理；

封装模块，用于将处理后的数据信息保存为固定的封装格式并进行存储；

读取模块，用于在检测到有音乐播放信号时，读取存储的数据信息，并根据所述数据信息生成变频器控制信号。

具体的，所述音乐文件为wave文件格式的音乐文件。所述分析处理模块进行多次滤波处理后得到的数据量每秒不超过20个数据点。

具体的，所述封装模块保存为固定的封装格式包括：音乐名称、采样频率、数据长度、文件校验、保留信息、处理数据。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。