音樂噴泉的特點(diǎn):
1、以虛實(shí)隱現(xiàn)的多變藝術(shù)形式構(gòu)成噴泉的起伏而節(jié)節(jié)升高的整體節(jié)奏韻律。
2、以先進(jìn)的高新技術(shù)水景,各種噴頭、燈光組合,又添加了一個新的亮點(diǎn)。
3、創(chuàng)造藝術(shù)性、生態(tài)性、和諧性的知性空間,給構(gòu)建園林城市,為全市人民營造一處具旅游、休閑、娛樂、修身養(yǎng)性的新天地、新空間。
音樂噴泉主要用于建造公園、廣場等休閑場所,以營造氣氛為目的。而目前的發(fā)展趨勢是噴泉將隨著音樂變化改變其形態(tài)和色彩,并呈現(xiàn)出豐富多彩的花型變化,通過視覺和聽覺共同感受到音樂豐富的內(nèi)涵。由于每支樂曲所表達(dá)的情感不同,噴泉的花型也將隨著音樂的節(jié)拍作相應(yīng)的變化。人們對我國古典園林以靜水、流水為主的水景形式和西方固定噴水形式已感到單調(diào)平淡。一方面誅求新奇多變和快節(jié)奏,另一方面則追求回歸大自然,尋求天然野趣和輕松靜謐。
音樂噴泉的電腦控制原理
(一)高水平的音樂信號處理系統(tǒng)利用中科院自動化所在語言識別方面的國際技術(shù),研制了音樂信號32位計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)(MUCS),將音樂信號進(jìn)行頻譜分析和延時處理,提取音樂信號中適合噴泉控制的有效成分送給主控機(jī),并能將音樂信號任意延時,使噴泉和音樂同步。
(二)集中分散式控制系統(tǒng)本噴泉由主控機(jī)直接控制,主控機(jī)具有如下特征:
2.1音樂信號采集功能,按頻率特征抽取有效成分。
2.2對噴泉設(shè)備進(jìn)行故障診斷,可以對主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、漏電及驅(qū)動柜工作狀態(tài)進(jìn)行診斷。
2.3中文菜單式操作系統(tǒng),使操作者能夠在短時間內(nèi)學(xué)會操作,具有音樂噴泉的各種動態(tài)造型和花樣變化顯示功能,使操作人員通過計(jì)算機(jī)屏幕就能觀察到噴泉的各種變化,極大地方便了音樂噴泉的配曲和操作人員使用。
2.4開放式結(jié)構(gòu),人機(jī)界面友好,通訊接口及編程技巧對用戶開放,只需通過鼠標(biāo)的兩個鍵即可完成音樂噴泉的配曲,這樣就容易使音樂噴泉配曲庫不斷豐富,總給人耳目一新的感覺。
2.5對音樂噴泉的直接控制,直接驅(qū)動泵、變頻器或伺服器。
2.6搖擺電機(jī)的搖擺速度及方向控制,控制量1024或更多。
噴泉控制器采用了MUCS系統(tǒng),能夠與音源相接(CD機(jī)、錄音機(jī)等),在保證音樂信號不失真的情況下,使音樂與噴泉完全同步。
(三)及可靠性。
3.1.1每一路被控制設(shè)備均安裝過電壓、過電流、漏電保護(hù)裝置,一旦發(fā)生故障,能夠自動切斷電源,可靠的保護(hù)該路噴泉設(shè)備不受損失,保證人身。
3.1.2從工業(yè)控制工程實(shí)踐中總結(jié)出一套獨(dú)特的接地保護(hù)方式,進(jìn)一步提高性。
3.1.3驅(qū)動器部分大規(guī)模地采用大功率無觸點(diǎn)繼電器,減少了電磁火花干擾,大大減少了主回路的故障,延長了使用壽命。
作為音樂噴泉,不可能在內(nèi)長時間表演,這里因?yàn)椋汉碾娏看?,第二長時間開啟會使之缺乏新鮮感,尤其在白天無燈光時,效果欠佳。噴泉作為整個廣場的一景,除音樂表演外還需考慮作為固定景點(diǎn)時水型的藝術(shù)效果。固定水型的使用時間是長的。因此,噴泉水型設(shè)計(jì)與選擇上除考慮表演音樂時的美感,同時也考慮作為水景時的效果,所以控制上的設(shè)置有不同的功能。
3.2.1手動控制:在白天或夜間音樂表演間歇時,點(diǎn)擊鼠標(biāo)獨(dú)立打開某些水型,形成一組合造型固定不變。節(jié)約用電,平時常用。
3.2.2程序控制:如果您希望有不同的組合造型變化,則可打開程度功能,使水型按設(shè)定的程序變化,出現(xiàn)不同的造型,使人感受不同景色的美妙。
3.2.3實(shí)時聲控:為目前國內(nèi)絕大多數(shù)公司普遍采用的一種控制方式,它的特點(diǎn)是可響應(yīng)任何音源信號,現(xiàn)場演奏卡拉OK等,但此種控制方式有一些缺點(diǎn)。首先,水型動作要比音樂滯后,使人感覺噴泉動作與音樂不協(xié)調(diào)。其次,水型的出現(xiàn)組合與出現(xiàn)時間長短,為固定重復(fù)的而且不論任何曲目,所以會出現(xiàn)表演水型與音樂所表達(dá)的情感不一致。如激昂的樂符,可能出現(xiàn)擺動水型,而輕柔旋律時,又出現(xiàn)高大的水體,使人聽覺感受與視覺感受不一致。樂曲的情感段落與水型變化時間不符,而且千篇一律。
3.2.4預(yù)編控制方式:是根據(jù)某一首樂曲的情感與意境,人工編制各種水型、動作、燈光、水泵的開啟和關(guān)閉,使噴泉的表演與音樂的情感和意境相吻合。此功能在控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)方面有一定的綜合難度
本文的研究針對使用外部聲源的噴泉系統(tǒng),
在音樂信號的特征識別之前,必須先完成模擬音樂信號的收集。 音樂信號采集大師
為了包括音頻放大和A / D轉(zhuǎn)換兩個過程,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)
外部音頻源信號的幅度通常很弱,因此原始信號必須先放大,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個晶體管構(gòu)成輸入級,電壓增益和電流驅(qū)動級。其中,T1?T6構(gòu)成一個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,因此輸入級具有穩(wěn)定的增益。電壓增益級由連接到公共發(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PNP管,T10一起形成互補(bǔ)的對稱發(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)脈沖對模擬信號進(jìn)行采樣,并提取脈沖的到達(dá)時間
對應(yīng)于模擬信號的幅度,從而可以獲得一系列幅度變化的離散脈沖。 使用這些
離散脈沖序列會及時替換原始連續(xù)信號,也就是說,模擬信號會及時離散。
單芯片計(jì)算機(jī)必須收集音樂信號,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8K空間的Flash只讀存儲器,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)存儲器(RAM),32個I / O端口,一個看門狗定時器,三個16位可編程定時器, 具有ISP功能,可以滿足設(shè)計(jì)要求。 簡單易用,價格非常低廉。 因此,系統(tǒng)的主控制器采用該方案。
制作一個完整的音樂噴泉主要包括這些設(shè)備:噴泉噴頭、LED水底燈、專用噴泉泵、閥門、浮動平臺(用于湖上的噴泉)、管道、電纜、控制系統(tǒng)、音響系統(tǒng)等設(shè)備,帶有激光器。 水幕電影音樂噴泉還包括水幕噴頭、水幕投影儀、激光等主要素材設(shè)備,以及其他配件。
音樂噴泉設(shè)備的一個重要組成部分——噴頭種類很多,常見的噴頭有直流噴頭、玉竹噴頭、雪松噴頭、彈簧噴頭、歐冰噴頭、蘑菇噴頭、簇狀噴頭、煙花噴頭、波浪光噴頭、跳簧噴頭、 旋轉(zhuǎn)花籃噴頭、可變噴頭、二維噴頭、三維噴頭、氣爆噴頭、消防噴淋裝置、水幕膜噴頭等十余種。
噴泉主要設(shè)備的價格大致可從材質(zhì)和參數(shù)規(guī)格、種類三方面來劃分。
一、材質(zhì)方面管道共有兩種不同材質(zhì),一種是工業(yè)不銹鋼(使用壽命15-20年),一種是鍍鋅管道(使用壽命8-10年),不銹鋼的材質(zhì)貴3倍左右;水泵也有兩種不同材質(zhì),一種是不銹鋼水泵,一種是鑄鐵水泵,不銹鋼的材質(zhì)價格也是鑄鐵水泵價格的3倍左右。
二、噴泉規(guī)格
從規(guī)格參數(shù)主面來講,口徑越大、噴高越高的噴泉、水型越多的音樂噴泉越貴。
三、噴泉種類
從種類上來講,簡單些的音樂噴泉,如只采用直流噴頭、玉柱噴頭、雪松噴頭這些普通噴頭進(jìn)行設(shè)計(jì),那價格便宜相對便宜,大概在10萬起步,如果采用復(fù)雜、高級一些的噴泉設(shè)備如噴火裝置、水幕電影噴頭、三維噴頭、氣爆等噴頭設(shè)備的價格在幾十至上百上千萬元不等。