能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法，包括以下步骤：步骤一，预处理，将音乐信号进行采样、量化，转换为数字信号；步骤二，节奏提取，通过选取信号的绝对值，并实施短期平均，提取信号的包络，并通过阈值判断，实现时间侦测；步骤三，对频域的处理和对时域的同步处理；步骤四，信号合并，将时域频域信号按照一定比例合并。本发明专利技术可以让音乐喷泉展现音乐频域特点时，与人类的心理感受一致，还具有机器自适应与人为调节相配合的功能。

【技术实现步骤摘要】
能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法
本专利技术涉及一种音乐喷泉的实现方法，特别是涉及一种能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法。
技术介绍
在众多音乐喷泉的实现方法中，多数是依据音乐信号的时域特征如音量、节奏等来控制喷泉水柱的变化，也有少数音乐喷泉是依据音乐的情感特征如曲式、调式、旋律等来控制水柱的变化。采用频谱信号控制不同喷泉的方法一般采用简单的傅里叶变换区分高低音。由于音乐中体现的情绪不但与频谱有关，还与音乐的节奏快慢相关，也与时域中的相关性有关，因此用单纯的频谱提取方法不能完美地体现人类对音乐的心理感受。为此本专利技术提出一种复合的控制方法，通过频域、时域多种方法综合提取音乐的频域特征来控制音乐喷泉的水柱变化。还可以根据人为喜好，动态进行曲调调整和情绪调整，让音乐喷泉的表演更加符合人类对音乐的感受，给观众以震动心弦的享受。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法，其以让音乐喷泉展现音乐频域特点时，与人类的心理感受一致，还具有机器自适应与人为调节相配合的功能。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法，包括以下步骤：步骤一，预处理，将音乐信号进行采样、量化，转换为数字信号；步骤二，节奏提取；步骤三，对频域的处理和对时域的同步处理；步骤四，信号合并，将时域频域信号按照比例合并。优选地，所述步骤二包括以下步骤：步骤二十一：通过选取信号的绝对值，并实施短期平均，提取信号的包络，并通过阈值判断，实现时间侦测；步骤二十二：通过对时间侦测的去噪分析，提取有关节奏的主要事件；步骤二十三：通过对主要事件的周期化分析，提取离散的节奏信号，并通过节奏保持，产生连续的节奏信号；步骤二十四：节奏信号一般为小节拍信号，时间长度远远大于对信号进行频域时域处理所需的时钟信号，通过对节拍信号的分频，并根据频域时域处理的需求，产生各自的所需的时钟。优选地，所述步骤三包括以下步骤：步骤三十：通过对频域傅里叶变换，在时钟信号控制下，产生具有滚降特性的采样窗信号，该信号也可以收人工调整；步骤三十一：将经过量化的信号在频域进行傅里叶变换，变换的时间长度由具有滚降特性的采样窗决定；步骤三十二：在频谱图上估计该音乐信号的总频带宽度，即估计上截止频率，将总频带宽度平分为N个频段，每个频段宽度相同，各频段间的频率分割点对应的频率设为中心频率；步骤三十三：选每个频段的中心频率所对应的频率分量的幅度根据人耳听觉特性，进行对数化处理，得到N个频域输出；步骤三十四：将量化后的数字信号进行时域滤波，滤掉音乐带外噪声，开始进行时域信号的相关运算；步骤三十五：将时域滤波后的信号进行第一次延时，延时时间由时钟发生步骤产生；步骤三十六：将时域滤波后的信号进行第二次延时，延时时间由时钟发生步骤产生；步骤三十七：重复按照步骤三十至步骤三十六，将时域滤波后的信号进行第N次延时，延时时间由时钟发生步骤产生；步骤三十八：将时域滤波后的信号与第一次延时后的信号实施相关运算，先由两信号相乘，然后在一个时间段上实施积分，该步骤将输出最高中心频率对应的时域信号；步骤三十九：将时域滤波后的信号与第二次延时后的信号实施相关运算，先由两信号相乘，然后在一个时间段上实施积分，该步骤将输出次高中心频率对应的时域信号；步骤四十：重复按照相同的步骤，将时域滤波后的信号与第N次延时后的信号实施相关运算，先由两信号相乘，然后在一个时间段上实施积分，该步骤将输出最低中心频率对应的时域信号。优选地，所述频域傅里叶变换使其中时间窗的长短将根据音乐的节奏快慢加以自适应地调节，使得提取频谱的速度与音乐的节奏一致。优选地，所述步骤四包括以下步骤：步骤是四十一：将对数处理后的第一路频域信号与乘法积分后的第一路时域信号按照一定的比例合并，一开始该合并的系数是由初值决定，随着音乐的播放，收听者可以根据喜好，通过人为情绪调整步骤调节合并系数，合并后的信号输出控制第一路音乐喷泉，信号的有无控制喷泉的开启、关闭，信号的大小控制喷泉流量，该喷泉将反映最高音域的起伏；步骤四十二：将对数处理后的第二路频域信号与乘法积分后的第二路时域信号按照一定的比例合并，一开始该合并的系数是由初值决定，随着音乐的播放，收听者可以根据喜好，通过人为情绪调整步骤调节合并系数，合并后的信号输出控制第一路音乐喷泉；信号的有无控制喷泉的开启、关闭，信号的大小控制喷泉流量，该喷泉将反映次高音域的起伏；步骤四十三：重复按照相同的步骤，将对数处理后的第N路频域信号与乘法积分后的第N路时域信号按照一定的比例合并，一开始该合并的系数是由初值决定，随着音乐的播放，收听者可以根据喜好，通过人为情绪调整步骤调节合并系数，合并后的信号输出控制第一路音乐喷泉，信号的有无控制喷泉的开启、关闭；信号的大小控制喷泉流量，该喷泉将反映最低音域的起伏；步骤四十四：一开始窗口长度由初值决定，收听者可以根据喜好，通过人为曲调调整窗口长度，当窗口长度较大时，喷泉的起伏较缓慢，当窗口长度较小时，喷泉的起伏较快速；步骤四十五：一开始频域时域合并系数由初值决定，收听者可以根据喜好，通过人为情绪调整合并系数，当频域系数较大时，喷泉的起伏幅度较小，当频域系数较小时，喷泉的起伏幅度较大。优选地，所述信号合并使其中时间延时的长短根据音乐的节奏快慢加以自适应调节，使得提取互相关变化与音乐的节奏一致。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术可以让音乐喷泉展现音乐频域特点时，与人类的心理感受一致，还具有机器自适应与人为调节相配合的功能。附图说明图1为本专利技术能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法包括以下步骤：步骤一，预处理，将音乐信号进行采样、量化，转换为数字信号；步骤二，节奏提取；步骤三，对频域的处理和对时域的同步处理；步骤四，信号合并，将时域频域信号按照一定比例合并。所述步骤二包括以下步骤：步骤二十一：通过选取信号的绝对值，并实施短期平均，提取信号的包络，并通过阈值判断，实现时间侦测；步骤二十二：通过对时间侦测的去噪分析，提取有关节奏的主要事件；步骤二十三：通过对主要事件的周期化分析，提取离散的节奏信号，并通过节奏保持，产生连续的节奏信号；步骤二十四：节奏信号一般为小节拍信号，时间长度远远大于对信号进行频域时域处理所需的时钟信号，通过对节拍信号的分频，并根据频域时域处理的需求，产生各自的所需的时钟。所述步骤三包括以下步骤：步骤三十：通过对频域傅里叶变换，在时钟信号控制下，产生具有滚降特性的采样窗信号，该信号也可以收人工调整；步骤三十一：将经过量化的信号在频域进行傅里叶变换，变换的时间长度由具有滚降特性的采样窗决定；步骤三十二：在频谱图上估计该音乐信号的总频带宽度，即估计上截止频率，将总频带宽度平分为N个频段，每个频段宽度相同，各频段间的频率分割点对应的频率设为中心频率；N为自然数。步骤三十三：选每个频段的中心频率所对应的频率分量的幅度根据人耳听觉特性，进行对数化处理，得到N个频域输出；步骤三十四：将量化后的数字信号进行时域滤波，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，预处理，将音乐信号进行采样、量化，转换为数字信号；步骤二，节奏提取；步骤三，对频域的处理和对时域的同步处理；步骤四，信号合并，将时域频域信号按照比例合并。

【技术特征摘要】
1.一种能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，预处理，将音乐信号进行采样、量化，转换为数字信号；步骤二，节奏提取；步骤三，对频域的处理和对时域的同步处理；本步骤包括以下步骤：步骤三十：通过对频域傅里叶变换，在时钟信号控制下，产生具有滚降特性的采样窗信号；步骤三十一：将经过量化的信号在频域进行傅里叶变换，变换的时间长度由具有滚降特性的采样窗决定；步骤三十二：在频谱图上估计该音乐信号的总频带宽度，即估计上截止频率，将总频带宽度平分为N个频段，每个频段宽度相同，各频段间的频率分割点对应的频率设为中心频率；步骤三十三：选每个频段的中心频率所对应的频率分量的幅度根据人耳听觉特性，进行对数化处理，得到N个频域输出；步骤三十四：将量化后的数字信号进行时域滤波，滤掉音乐带外噪声，开始进行时域信号的相关运算；步骤三十五：将时域滤波后的信号进行第一次延时，延时时间由时钟发生步骤产生；步骤三十六：将时域滤波后的信号进行第二次延时，延时时间由时钟发生步骤产生；步骤三十七：重复按照步骤三十至步骤三十六，将时域滤波后的信号进行第N次延时，延时时间由时钟发生步骤产生；步骤三十八：将时域滤波后的信号与第一次延时后的信号实施相关运算，先由两信号相乘，然后在一个时间段上实施积分，该步骤将输出最高中心频率对应的时域信号；步骤三十九：将时域滤波后的信号与第二次延时后的信号实施相关运算，先由两信号相乘，然后在一个时间段上实施积分，该步骤将输出次高中心频率对应的时域信号；步骤四十：重复按照相同的步骤，将时域滤波后的信号与第N次延时后的信号实施相关运算，先由两信号相乘，然后在一个时间段上实施积分，该步骤将输出最低中心频率对应的时域信号；步骤四，信号合并，将时域频域信号按照比例合并；所述信号合并使其中时间延时的长短根据音乐的节奏快慢加以自适应调节，使得提取的音乐的频域特征的相关变化与音乐的节奏一致，来控制音乐喷泉的水柱变化。2.如权利要求1所述的能综合展现音乐频域时域特性的音乐喷泉的实现方法，其特征在于，所述步骤二包括以下步骤：步骤二十一：通过选取信号的绝对值，并实施短期平均，提取信号的包络，并通过阈值判断，实现时间侦测；步骤二十...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫英，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31