人類對(duì)于水的利用方式千變?nèi)f化，而噴泉的利用，則滿足了人類對(duì)于美感的追求，特別是音樂噴泉。首先咱們來說一下音樂噴泉的原理到底是什么。
關(guān)于音樂噴泉的定義，我們用四句話來形容，通過千變?nèi)f化的噴泉造型，再加上五顏六色的采光照明，反映音樂內(nèi)涵和主題，帶給人情感的享受。
所以音樂噴泉的水柱大小以及頻次的變化，是對(duì)于樂曲的充分反映。
因此音樂噴泉的制作需要有兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是程序控制噴泉，一個(gè)是音樂控制系統(tǒng)。
步，計(jì)算機(jī)要對(duì)音頻以及MIDI信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，接著進(jìn)行編碼以及譯碼，后將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，這樣一來，就能夠達(dá)到噴泉造型與燈光的變化和音樂保持同步，讓噴泉表演富有內(nèi)涵以及水的藝術(shù)感。甚至于人們?cè)谟^看音樂噴泉表演時(shí)，用戶還能夠在編輯界面編寫自己喜愛的音樂程序，營造一場屬于自己心目中的夢(mèng)幻噴泉。
這里有朋友要問了，你上面的解釋也太籠統(tǒng)了，具體是個(gè)什么過程呢？
如果我們將目光縮小來看的話，能夠看到這么一個(gè)過程，音頻信號(hào)先轉(zhuǎn)化成電頻信號(hào)，電頻信號(hào)又通過變頻器對(duì)水泵進(jìn)行控制，水泵的壓力不一樣，噴泉呈現(xiàn)出來的效果也不一樣。那么水泵的壓力是什么決定的呢？
變頻器。變頻器能夠控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)其頻率進(jìn)行改變從而改變水泵的壓力。
所以到這里，咱們應(yīng)該知道音樂噴泉到底是個(gè)什么原理了吧？說白了原理咱們來說一下音樂噴泉到底該怎么制作。
步找曲子。音樂噴泉前期關(guān)鍵的一步，就是你要找到一首好的曲子，然后根據(jù)在這個(gè)曲子基礎(chǔ)之上，再制作音樂噴泉。有了曲子，然后計(jì)算機(jī)人員會(huì)根據(jù)3D動(dòng)畫，制作出音樂噴泉的模型。
這里的模型制作可不簡單，計(jì)算機(jī)人員要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，并且還要讓動(dòng)畫體現(xiàn)音樂情感才行。
在動(dòng)畫制作完畢之后，再通過動(dòng)畫顯示的來控制程序，使得變頻機(jī)、燈光與噴頭的運(yùn)動(dòng)與樂曲達(dá)到同步，并且呈現(xiàn)出來的效果和3D動(dòng)畫基本一致才行。
后一步就是經(jīng)過長期的調(diào)試匹配，上演一場輝煌浪漫的音樂噴泉表演秀。
音樂噴泉是一種為了娛樂而創(chuàng)造出來的可以活動(dòng)的噴泉，它根據(jù)美學(xué)設(shè)計(jì)并且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生3維的效果。在此過程中，水流被操控，散射及折射光，然后一個(gè)3維的畫面就產(chǎn)生了。
音樂噴泉隨著音樂變換，為城市的人們?cè)谝归g增添一份美輪美奐的視覺和聽覺的盛宴，是快節(jié)奏的城市生活夜間一項(xiàng)頗為浪漫閑適的娛樂項(xiàng)目。
形成特點(diǎn)
音樂表演噴泉是在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及MIDI信號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步，從而達(dá)到噴泉水型、燈光及色彩的變化與音樂情緒的完美結(jié)合，使噴泉表演更加生動(dòng)更加富有內(nèi)涵及體現(xiàn)水的藝術(shù)。音樂噴泉:可以根據(jù)音樂的高低起伏變化。用戶可以在編輯界面編寫自己喜愛的音樂程序。播放系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)音樂、水、燈光氣氛統(tǒng)一，播放同步。
控制系統(tǒng)
通過程序控制系統(tǒng)和音樂控制系統(tǒng)，對(duì)音樂進(jìn)行編程，使噴泉造型與音樂旋律、燈光同步結(jié)合而產(chǎn)生千變?nèi)f化的水景，反映音樂內(nèi)涵及主題。音樂噴泉聲、光、色、形俱美，如舞臺(tái)上的表演激起人們沉思雀躍的情緒而得到水美的藝術(shù)享受。音樂噴泉主要應(yīng)用于大型廣場、主題公園、人工湖泊、游樂場等表演場所。
軟件
利用音樂文件的物理波形，將其分為若干樂段，精度達(dá)十毫秒，并且自動(dòng)識(shí)別震撼、思念、抒情、喜悅、激昂、悲哀、歡快、熱烈等樂曲的基本情感特征，轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，經(jīng)過同步處理后通過信號(hào)輸出卡輸出到外圍具體控制單元，即根據(jù)水型組態(tài)規(guī)則控制潛水泵、電磁閥、水下彩燈和變頻器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，將視覺感受與聽覺感受融為一體。
當(dāng)人們感受各種音響時(shí)，會(huì)不自覺的把這些聽覺感受和其它非聽覺器官的感受聯(lián)系起來，這種現(xiàn)象稱為聯(lián)覺，屬于一種異質(zhì)異構(gòu)多一同態(tài)對(duì)應(yīng)現(xiàn)象。一般情況下，高音區(qū)的音符經(jīng)
常和明亮的視覺感受、積極或快樂的情態(tài)感受等聯(lián)系在一起，低音區(qū)的音符經(jīng)常和昏暗的視覺感受、消沉或哀傷的情態(tài)感受等聯(lián)系在一起;舒緩的節(jié)奏容易讓人感受到開闊的空間或較為平靜的情緒，而急促的節(jié)奏則容易讓人感到空間狹窄、情緒躁動(dòng)等等。噴泉曲目的編配就是根據(jù)聯(lián)覺現(xiàn)象來組態(tài)各種水型，好比編導(dǎo)一場舞蹈一樣，為使演出成功，導(dǎo)演需要考慮舞蹈演員以何種體態(tài)動(dòng)作來表現(xiàn)音樂的情感魅力。
音樂噴泉是一種為了娛樂而創(chuàng)造出來的可以活動(dòng)的噴泉，它根據(jù)美學(xué)設(shè)計(jì)并且經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生3維的效果。在此過程中，水流被操控，散射及折射光，然后一個(gè)3維的畫面就產(chǎn)生了。音樂噴泉隨著音樂變換，為城市的人們?cè)谝归g增添一份美輪美奐的視覺和聽覺的盛宴，是快節(jié)奏的城市生活夜間一項(xiàng)頗為浪漫閑適的娛樂項(xiàng)目。那么，在音樂噴泉中，到底是如何根據(jù)聲音來控制噴泉的呢？
音樂表演噴泉是在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及MIDI信號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步，從而達(dá)到噴泉水型、燈光及色彩的變化與音樂情緒的完美結(jié)合，使噴泉表演更加生動(dòng)更加富有內(nèi)涵及體現(xiàn)水的藝術(shù)。音樂噴泉：可以根據(jù)音樂的高低起伏變化。用戶可以在編輯界面編寫自己喜愛的音樂程序。播放系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)音樂、水、燈光氣氛統(tǒng)一，播放同步。
1、音調(diào)及其提取方法
音量、音調(diào)和音色是反映聲音特征的3個(gè)主觀量，它們共同反映了人耳對(duì)聲音的感受，其中音調(diào)反映的是人耳對(duì)聲音調(diào)子高低的主觀感受。雖然音調(diào)大小也與聲壓等其他因素有關(guān)，但它主要取決于頻率。所以一般頻率越高，音調(diào)也就越高，反之頻率越低則音調(diào)越低。
頻率決定音調(diào)，所以音調(diào)的檢測主要是基頻的檢測，即對(duì)音調(diào)周期的研究。系統(tǒng)采用了傳統(tǒng)的自相關(guān)基頻檢測算法，它是一種基于時(shí)域分析理論的算法，具有簡單、計(jì)算量小等優(yōu)點(diǎn)，還能直接對(duì)時(shí)域信號(hào)采樣值求自相關(guān)函數(shù)。
2、音量信號(hào)的處理
音量反映聲音信號(hào)的幅值，聲波振幅的大小決定音量的高低。不同音樂信號(hào)的音量各不相同，因此在以音量為信號(hào)控制水泵工作時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)高低起伏的水柱。但是如果不處理音量信號(hào)，當(dāng)聲波幅值比較大時(shí)，水柱就會(huì)出現(xiàn)明顯的變化；反之，當(dāng)聲波幅值較小時(shí)，水柱變化也就不會(huì)很明顯。
本文的研究針對(duì)使用外部聲源的噴泉系統(tǒng)，
在音樂信號(hào)的特征識(shí)別之前，必須先完成模擬音樂信號(hào)的收集。 音樂信號(hào)采集大師
為了包括音頻放大和A / D轉(zhuǎn)換兩個(gè)過程，河南噴泉公司將在下面分別分析。
音頻放大電路的設(shè)計(jì)
外部音頻源信號(hào)的幅度通常很弱，因此原始信號(hào)必須先放大，然后才能發(fā)送到A / D轉(zhuǎn)換器。本文選擇LM386芯片來設(shè)計(jì)音頻放大器電路。 LM386是美國國家半導(dǎo)體公司（NS）推出的功率放大器集成電路系列之一。 LM386具有功耗低，工作電壓范圍寬和外圍元件少的特點(diǎn)。在電子設(shè)備的音頻放大器電路的設(shè)計(jì)中非常有用。它廣泛地使用10個(gè)晶體管構(gòu)成輸入級(jí)，電壓增益和電流驅(qū)動(dòng)級(jí)。其中，T1?T6構(gòu)成一個(gè)PNP型復(fù)合差分放大器，T5和T6是鏡像恒流源，它們充當(dāng)T3和T4的有源負(fù)載，因此輸入級(jí)具有穩(wěn)定的增益。電壓增益級(jí)由連接到公共發(fā)射極狀態(tài)的T7承擔(dān)，其負(fù)載也使用恒定電流源。整個(gè)集成放大器的開環(huán)增益主要由這一階段決定。 T8和T9組合成一個(gè)PNP管，T10一起形成互補(bǔ)的對(duì)稱發(fā)射極輸出電路，以向負(fù)載提供足夠的電流。 D1和D2提供T8，T9和T10所需的偏置，因此后一級(jí)在A和B類狀態(tài)下偏置。 R5?R7形成內(nèi)部反饋回路。從圖3.2.1可以看出，LM386采用雙排8引腳封裝結(jié)構(gòu)。其工作電壓范圍為4?12V，靜態(tài)電流為4mA，輸出功率為660mW，電壓增益為46dB，增益帶寬為300kHz，諧波失真為0.2。 ％。
采樣是指使用較高頻率的開關(guān)脈沖對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并提取脈沖的到達(dá)時(shí)間
對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)的幅度，從而可以獲得一系列幅度變化的離散脈沖。 使用這些
離散脈沖序列會(huì)及時(shí)替換原始連續(xù)信號(hào)，也就是說，模擬信號(hào)會(huì)及時(shí)離散。
單芯片計(jì)算機(jī)必須收集音樂信號(hào)，并相應(yīng)地調(diào)整I / O端口的輸出，以控制水泵和七彩燈。 主芯片是AT89C51微控制器。 AT89C51微控制器是一款低功耗，高性能51核CMOS 8位微控制器。 該芯片包含一個(gè)8K空間的Flash只讀存儲(chǔ)器，可以重復(fù)擦除1000次，并具有256字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)I / O端口，一個(gè)看門狗定時(shí)器，三個(gè)16位可編程定時(shí)器， 具有ISP功能，可以滿足設(shè)計(jì)要求。 簡單易用，價(jià)格非常低廉。 因此，系統(tǒng)的主控制器采用該方案。