一种基于运动动作的乐曲生成方法及运动手环技术

本发明专利技术涉及一种基于运动动作的乐曲生成方法及运动手环，所述方法包括以下步骤：通过六轴惯性传感器采集用户的运动数据，所述运动数据包括三轴加速度数据及三轴角速度数据；根据采集的三轴加速度数据生成乐曲的节拍速度；随机生成预设个数的整数作为预设个数的小节的律动；根据生成的律动读取采集的三轴角速度数据，将获取的三轴角速度数据换算成对应的音阶，并生成相应的旋律线；根据生成的旋律线及节拍速度通过标准MIDI格式生成MIDI乐曲。将用户的运动数据和乐曲的生成结合在一起，而且无需存储大量的音乐旋律数数据，实现人人都可以成为自然的作曲家。成为自然的作曲家。成为自然的作曲家。

【技术实现步骤摘要】
一种基于运动动作的乐曲生成方法及运动手环


[0001]本申请涉及音乐
，具体涉及一种基于运动动作的乐曲生成方法及运动手环。

技术介绍

[0002]运动和音乐是人们休闲活动中常常联系在一起的两个元素，边运动边听音乐已经成为很多运动爱好者的常规动作。如果能在运动过程中生成跟运动动作相关的音乐旋律，则会给人们带来更多的乐趣。目前人工智能生成音乐的算法在数字音乐领域有不少人在研究，常用的算法一般是预先选择的音乐风格，在庞大的音乐旋律数据库中通过随机数生成的方式选择合适的片段组合而成。这样生成的旋律难以和人直接产生联系，且较难跳出数据库的框架。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本申请提供了一种基于运动动作的乐曲生成方法及运动手环，解决现有基于音乐旋律的生成难以和人直接产生联系且较难跳出数据库框架的问题。
[0004]为实现上述目的，专利技术人提供了一种基于运动动作的乐曲生成方法，包括以下步骤：
[0005]运动数据采集：通过六轴惯性传感器采集用户的运动数据，所述运动数据包括三轴加速度数据及三轴角速度数据；
[0006]乐曲速度生成：根据采集的三轴加速度数据生成乐曲的节拍速度；
[0007]律动生成：随机生成预设个数的整数作为预设个数的小节的律动；
[0008]旋律生成：根据生成的律动读取采集的三轴角速度数据，将获取的三轴角速度数据换算成对应的音阶，并生成相应的旋律线；
[0009]乐曲生成：根据生成的旋律线及节拍速度通过标准MIDI格式生成MIDI乐曲。
[0010]进一步优化，所述乐曲速度生成步骤具体包括以下步骤：
[0011]以预设频率读取预设时间内的三轴加速度数据；
[0012]计算读取的三轴加速度数据的绝对值A(t)；
[0013]将计算得到的绝对值A(t)通过傅里叶离散变化得到三轴加速度数据的频域数据A
’
(f)＝DFT[A(t)]；
[0014]通过对频域数据A
’
(f)进行高斯函数拟合获得其峰值所在频率f0；
[0015]根据得到的频率f0计算乐曲节拍速度为60*f0 bpm。
[0016]进一步优化，所述步骤律动生成步骤具体包括以下步骤：
[0017]生成预设个数的正整数，所述正整数在预设范围内，所述预设个数为预设小节数，所述预设范围为二的m次方，m为预设节拍中拍数*时值；
[0018]将生成的正整数转化为二进制数，所述二进制的位数为m位；
[0019]将生成的预设个数的二进制构成乐曲的律动数组。
[0020]进一步优化，所述旋律生成步骤具体包括以下步骤
[0021]建立三轴角速度数据与自然音阶的对应表；
[0022]根据预设节拍的时间周期读取二进制上各个位数的值判断是否需要产生新的音符；
[0023]若位数上的值为1，则产生新的音符；
[0024]若位数上的值为0，则延续上一音符；
[0025]当产生新的音符时，读取三轴角速度数据，
[0026]读取三轴角速度数据对应的音符，加入到对应的旋律线中，生成包含时间点和音符的旋律线。
[0027]进一步优化，所述乐曲生成具体包括以下步骤：
[0028]生成MIDI乐曲的MIDI文件头，将乐曲的节拍速度作为关键参数加入MIDI文件头；
[0029]将生成的旋律线按照MIDI标准规范生成MIDI音符开关的消息加入MIDI文件形成MIDI乐曲。
[0030]还提供了另一个技术方案：一种具有乐曲生成功能的运动手环，包括手环本体、单片机及六轴惯性传感器；
[0031]所述六轴惯性传感器及单片机设置在手环本体内；
[0032]所述手环本体用于穿戴在用户的手部；
[0033]所述六轴惯性传感器用于采集用户的运动数据，所述运动数据包括三轴加速度数据及三轴角速度数据；
[0034]所述单片机用于根据采集的三轴加速度数据生成乐曲的节拍速度，随机生成预设个数的整数作为预设个数的小节的律动，根据生成的律动读取采集的三轴角速度数据，将获取的三轴角速度数据换算成对应的音阶，并生成相应的旋律线，根据生成的旋律线及节拍速度通过标准MIDI格式生成MIDI乐曲。
[0035]进一步优化，所述单片机还用于：
[0036]计算读取的三轴加速度数据的绝对值A(t)；
[0037]将计算得到的绝对值A(t)通过傅里叶离散变化得到三轴加速度数据的频域数据A
’
(f)＝DFT[A(t)]；
[0038]通过对频域数据A
’
(f)进行高斯函数拟合获得其峰值所在频率f0；
[0039]根据得到的频率f0计算乐曲节拍速度为60*f0 bpm。
[0040]进一步优化，所述单片机还用于：
[0041]生成预设个数的正整数，所述正整数在预设范围内，所述预设个数为预设小节数，所述预设范围为二的m次方，m为预设节拍中拍数*时值；
[0042]将生成的正整数转化为二进制数，所述二进制的位数为m位；
[0043]将生成的预设个数的二进制构成乐曲的律动数组。
[0044]进一步优化，所述单片机还用于：
[0045]建立三轴角速度数据与自然音阶的对应表；
[0046]根据预设节拍的时间周期读取二进制上各个位数的值判断是否需要产生新的音符；
[0047]若位数上的值为1，则产生新的音符；
[0048]若位数上的值为0，则延续上一音符；
[0049]当产生新的音符时，读取三轴角速度数据，
[0050]读取三轴角速度数据对应的音符，加入到对应的旋律线中，生成包含时间点和音符的旋律线。
[0051]进一步优化，所述单片机还用于：
[0052]生成MIDI乐曲的MIDI文件头，将乐曲的节拍速度作为关键参数加入MIDI文件头；
[0053]将生成的旋律线按照MIDI标准规范生成MIDI音符开关的消息加入MIDI文件形成MIDI乐曲。
[0054]区别于现有技术，上述技术方案，当人员在运动时，通过六轴惯性传感器进行采集用户的运动数据，其中，运动数据包括三轴加速度数据及三轴角速度数据，通过采集的三轴加速度数据生成乐曲的节拍速度，然后随机生成预设个数的整座作为预设个数的小节的律动，然后再根据生成的律动读取采集的三轴角速度数据，然后将获取的三轴加速度数据换算成对应的音阶，生成相应的旋律线，然后根据生成的旋律线和乐曲的节拍速度通过标准MIDI格式生成MIDI乐曲，将用户的运动数据和乐曲的生成结合在一起，而且无需存储大量的音乐旋律数数据，实现人人都可以成为自然的作曲家。
[0055]上述
技术实现思路
相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于运动动作的乐曲生成方法，其特征在于，包括以下步骤：运动数据采集：通过六轴惯性传感器采集用户的运动数据，所述运动数据包括三轴加速度数据及三轴角速度数据；乐曲速度生成：根据采集的三轴加速度数据生成乐曲的节拍速度；律动生成：随机生成预设个数的整数作为预设个数的小节的律动；旋律生成：根据生成的律动读取采集的三轴角速度数据，将获取的三轴角速度数据换算成对应的音阶，并生成相应的旋律线；乐曲生成：根据生成的旋律线及节拍速度通过标准MIDI格式生成MIDI乐曲。2.根据权利要求1所述的基于运动动作的乐曲生成方法，其特征在于，所述乐曲速度生成步骤具体包括以下步骤：以预设频率读取预设时间内的三轴加速度数据；根据三轴平方和计算三轴加速度数据的绝对值A(t)；将计算得到的绝对值A(t)通过傅里叶离散变化得到三轴加速度数据的频域数据A
’
(f)＝DFT[A(t)]；通过对频域数据A
’
(f)进行高斯函数拟合获得其峰值所在频率f0；根据得到的频率f0计算乐曲节拍速度为60*f0 bpm。3.根据权利要求1所述的基于运动动作的乐曲生成方法，其特征在于，所述步骤律动生成步骤具体包括以下步骤：生成预设个数的正整数，所述正整数在预设范围内，所述预设个数为预设小节数，所述预设范围为二的m次方，m为预设节拍中拍数*时值；将生成的正整数转化为二进制数，所述二进制的位数为m位；将生成的预设个数的二进制构成乐曲的律动数组。4.根据权利要求3所述的运动动作的乐曲生成方法，其特征在于，所述旋律生成步骤具体包括以下步骤建立三轴角速度数据与自然音阶的对应表；根据预设节拍的时间周期读取二进制上各个位数的值判断是否需要产生新的音符；若位数上的值为1，则产生新的音符；若位数上的值为0，则延续上一音符；当产生新的音符时，读取三轴角速度数据，读取三轴角速度数据对应的音符，加入到对应的旋律线中，生成包含时间点和音符的旋律线。5.根据权利要求1所述的基于运动动作的乐曲生成方法，其特征在于，所述乐曲生成具体包括以下步骤：生成MIDI乐曲的MIDI文件头，将乐曲的节拍速度作为关键参数加入MIDI文件头；将生成的旋律线按照MIDI标准规范生成MIDI音符开关的消息加入MIDI文件形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李臻，孔鹏，
申请(专利权)人：福州物联网开放实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：