本發(fā)明涉及音樂噴泉處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

音樂噴泉作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景，在各種旅游景區(qū)、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(xiàn)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(xiàn)的一種水景與音樂欣賞相結(jié)合的產(chǎn)物，它是高科技與自然的完美結(jié)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(xiàn)有的音樂噴泉控制裝置主要有兩類：計算機數(shù)字控制音樂噴泉系統(tǒng)和模擬音樂噴泉控制系統(tǒng)。隨著計算機軟件硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，新型噴泉與計算機的交互應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)字式音樂噴泉也越來越復(fù)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(xiàn)在規(guī)模上越來越大，在表現(xiàn)形式上越來越復(fù)雜，電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)能夠處理更加龐大更加精細(xì)的控制對象，這也符合了音樂噴泉的發(fā)展趨勢，而傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù)已經(jīng)很難再繼續(xù)適應(yīng)這樣的技術(shù)需求，此外模擬控制方法在音樂噴泉應(yīng)用中還存在一些如控制滯后造成水聲不同步等先天的技術(shù)難題，因此使用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)成為音樂噴泉控制系統(tǒng)的必然趨勢。

但是，現(xiàn)有的數(shù)字音樂噴泉中其數(shù)字信號處理主要是基于簡單的傅里葉變換、小波變換等信號處理技術(shù)，其處理過程復(fù)雜，控制滯后，靈活性也不夠，音樂噴泉效果差，難以滿足實際需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明專利目的在于設(shè)計了一種應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法和系統(tǒng)，處理過程簡單，使用方便，適合各種規(guī)模的高低端音樂噴泉應(yīng)用。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明具體的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法，包括：

步驟s101，對音樂文件進行解碼，并按照一定的采樣頻率提取解碼出來的量化數(shù)據(jù)；

步驟s102，對步驟s101提取得到的數(shù)據(jù)信息進行多次濾波處理，多次濾波處理后得到的數(shù)據(jù)量每秒不超過20個數(shù)據(jù)點；

步驟s103，將步驟s102處理后的數(shù)據(jù)信息保存為固定的封裝格式，并進行存儲；固定的封裝格式包括：音樂名稱、采樣頻率、數(shù)據(jù)長度、文件校驗、保留信息、處理數(shù)據(jù)；

步驟s104，當(dāng)檢測到有音樂播放信號時，讀取步驟s103中存儲的所述數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息生成變頻器控制信號。

具體的，本發(fā)明所述音樂文件為wave文件格式的音樂文件。

具體的，本發(fā)明所述并根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息生成變頻器控制信號，進一步包括：將讀取到的所述數(shù)據(jù)信息中的非零數(shù)據(jù)信息作為變頻器的控制信號輸出。

一種應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理系統(tǒng)，包括：

解碼模塊，用于對音樂文件進行解碼；

提取模塊，用于按照一定的采樣頻率提取解碼出來的量化數(shù)據(jù)；

分析處理模塊，用于對提取得到的數(shù)據(jù)信息進行多次濾波處理；

封裝模塊，用于將處理后的數(shù)據(jù)信息保存為固定的封裝格式并進行存儲；

讀取模塊，用于在檢測到有音樂播放信號時，讀取存儲的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息生成變頻器控制信號。

具體的，本發(fā)明所述音樂文件為wave文件格式的音樂文件。

具體的，本發(fā)明所述分析處理模塊進行多次濾波處理后得到的數(shù)據(jù)量每秒不超過20個數(shù)據(jù)點。

具體的，本發(fā)明所述封裝模塊保存為固定的封裝格式包括：音樂名稱、采樣頻率、數(shù)據(jù)長度、文件校驗、保留信息、處理數(shù)據(jù)。

具體的，本發(fā)明所述讀取模塊進一步包括：將讀取到的所述數(shù)據(jù)信息中的非零數(shù)據(jù)信息作為變頻器的控制信號輸出。

本發(fā)明提供的應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法相比現(xiàn)有的采用傅里葉變換、小波變換等信號處理技術(shù)，本發(fā)明音樂數(shù)字信號處理方法在算法實現(xiàn)上的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度上都更有優(yōu)勢，處理過程簡單，容易實現(xiàn)；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(yīng)用場合。同時，還可解決傳統(tǒng)采用模擬信號處理方法實現(xiàn)音樂噴泉方案中的水聲不同步、控制滯后的問題。因此，本發(fā)明這一音樂數(shù)字信號處理方法非常適合各種規(guī)模的高低端音樂噴泉應(yīng)用方案。

附圖說明

以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明，其中：

圖1是本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法的處理過程圖；

圖2是本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法的程序流程圖；

圖4是本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法的處理數(shù)據(jù)的封裝格式圖；

圖5是本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法的數(shù)據(jù)同步輸出程序流程圖；

圖6是本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理系統(tǒng)的模塊圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法，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(shù)據(jù)的組織封裝存儲，最后在音樂播放時對存儲數(shù)據(jù)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，按照一定的采樣率提取解碼出來的量化數(shù)據(jù)，這些量化數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的處理后再按照固定的文件格式存儲下來，最后，在音樂噴泉應(yīng)用中系統(tǒng)檢測到音樂開始播放時，讀取播放音樂對應(yīng)的存儲數(shù)據(jù)作為變頻器控制輸出，從而完成音樂噴泉應(yīng)用中的音樂數(shù)字信號處理過程。

具體請參閱圖2，為本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信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，并按照一定的采樣頻率提取解碼出來的量化數(shù)據(jù)。

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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即可解碼讀取到一首wave音樂的格式信息和關(guān)鍵的聲音量化數(shù)據(jù)。

步驟s102，對步驟s101提取得到的數(shù)據(jù)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(yīng)用中并不需要也無法將所有的聲音細(xì)節(jié)都表現(xiàn)出來，音樂噴泉能表現(xiàn)出來的是音樂的節(jié)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(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法的程序流程圖，本發(fā)明實施例是以一定的采樣率對原始的聲音量化數(shù)據(jù)進行采樣提取，再對提取到的數(shù)據(jù)進行多次濾波處理，最后將所有的處理數(shù)據(jù)縮放成變頻器能夠直接處理的數(shù)據(jù)大小，考慮到一般變頻器和水泵的控制響應(yīng)時間，最終處理得到的數(shù)據(jù)量每秒不超過20個數(shù)據(jù)點。

步驟s103，將步驟s102處理后的數(shù)據(jù)信息保存為固定的封裝格式，并進行存儲。

具體的，當(dāng)有多首音樂噴泉表演時，數(shù)據(jù)體量較大需要對每一首音樂處理過的數(shù)據(jù)進行管理，本發(fā)明實施例將分析處理出來的數(shù)據(jù)封裝成固定的格式，并存儲在固定位置的存儲空間中，方便了音樂處理數(shù)據(jù)的存取與管理。其中，請參閱圖4，音樂處理數(shù)據(jù)的封裝格式包括：音樂名稱、采樣頻率、數(shù)據(jù)長度、文件校驗、保留信息、處理數(shù)據(jù)。

步驟s104，當(dāng)檢測到有音樂播放信號時，讀取步驟s103中存儲的所述數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息生成變頻器控制信號。

傳統(tǒng)模擬信號控制方式的音樂噴泉應(yīng)用中，由于硬件上信號處理以及變頻器、水泵輸出的響應(yīng)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(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法的數(shù)據(jù)同步輸出程序流程圖，當(dāng)系統(tǒng)檢測到開始有音樂播放的聲音信號輸出時，表明此時已經(jīng)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(yīng)音樂的數(shù)據(jù)后應(yīng)直接跳過前面的無效數(shù)據(jù)，而將讀取到的非零數(shù)據(jù)作為變頻器給定量輸出。

此外，系統(tǒng)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(shù)據(jù)后選擇繼續(xù)跳過若干個有效的非零數(shù)據(jù)后再輸出，從而保證水泵的輸出與播放的音樂同步。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例中還提供了一種應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理系統(tǒng)，由于上述系統(tǒng)解決問題的原理與應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理方法相似，因此上述系統(tǒng)的實施可以參見方法的實施。

請參閱圖6，為本發(fā)明應(yīng)用于音樂噴泉的音樂數(shù)字信號處理系統(tǒng)的模塊圖，具體包括：

解碼模塊，用于對音樂文件進行解碼；

提取模塊，用于按照一定的采樣頻率提取解碼出來的量化數(shù)據(jù)；

分析處理模塊，用于對提取得到的數(shù)據(jù)信息進行多次濾波處理；

封裝模塊，用于將處理后的數(shù)據(jù)信息保存為固定的封裝格式并進行存儲；

讀取模塊，用于在檢測到有音樂播放信號時，讀取存儲的數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所述數(shù)據(jù)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后得到的數(shù)據(jù)量每秒不超過20個數(shù)據(jù)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、采樣頻率、數(shù)據(jù)長度、文件校驗、保留信息、處理數(shù)據(jù)。

以上所述本發(fā)明的具體實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所做出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。