基于ｗａｖｅ格式音乐文件的音乐喷泉控制方法研究

　音乐喷泉是靠音乐声音强度控制变频设备来控制水柱高度变化的。传统的音乐喷泉控制系统，是把经功率放大电路器放大后的音乐信号分为2路，一路送扬声器对外播放，另一路经过简单的处理后直接用于控制变频器，完成对水泵的转速论文联盟http://控制，进而实现音乐对喷泉的控制。这种传统的音乐喷泉控制系统的特点是控制方法简单，安装调试容易，但是却有喷泉动作响应速度明显滞后于音乐的缺点。
　　
　　1音乐声强控制信号在音乐喷泉控制系统中的作用
　　
　　具有音乐前馈控制功能的音乐喷泉控制系统，可以从本质上克服音乐喷泉的音乐控制滞后问题。在计算机控制的音乐喷泉控制系统中，利用计算机的数据处理能力，对音乐声强信号进行预采样处理并保存，控制输出时，计算机播放的音乐信号只送到扬声器通道输出，用相同音乐的声强采样信号以前馈控制方式输出，以控制音乐喷泉的水柱高度变化，结果使音乐广播与喷泉控制输出动作的结果在一定范围内达到同步。在具有音乐前馈控制功能的技术系统中，音乐声强控制信号是最重要的控制信号源，音乐声强控制信号的采集是关键技术之一。
　　
　　2基于wave格式音乐文件声强信号的数字化采样方法
　　
　　wave音乐格式是能够满足广播级音乐质量要求，同时音乐文件占用空间又相对较小的一种音乐格式。另外，应用音乐格式转换软件可以把其他格式的音乐文件转换成wave格式的音乐文件。www.11665.Com因此，研究wave格式音乐文件的音乐声强信号采样方法具有一定的实际应用价值。在wave格式的音乐文件中，除了音乐信息外，还保存了音乐文件格式，音乐文件长度字节数、音乐信息长度字节数、音乐采样频率、音乐采样位数、音乐是否为双声道等信息。对wave音乐文件直接进行音乐声强信息采样时，首先是读取音乐文件的基本信息。然后是对音乐信号的幅值进行声强平均值计算，再按加权平均的计算方法求解对应时刻的音乐声强。
　　在音乐喷泉控制系统的音乐采样过程中用到的参数与字节对照关系如下：音乐文件长度占第5到第8字节；音乐数据长度占第4到第7字节；声道数占第23字节；音乐采样数率占第25到第28字节；每秒钟字节数占第29到32字节；音乐数据从音乐数据长度参数字节后开始存放。在进行音乐文件的数字化采样处理时，首先要把音乐文件导入到一个数组中，然后再按每个字节的意义逐一处理。
　　在数据采样时，首先要确定当前要采样数据的位置，然后确定每个数据高位字节与低位字节的先后顺序，还要判断每个采样数据的正负并采取相应的处理措施。根据音乐文件中确定的每秒钟数据占据的字节数及当前的时间，可以计算出当前要处理的音乐数据的位置。在音乐喷泉控制系统的应用情况下，可以把音乐信号的左右声道信息分别取绝对值后叠加，作为衡量音乐强度信号的量值予以显示和保存，音乐能量强度信号的计算方法程序流程如图1所示。
　　用软件数字化方法实现的音乐声强信号，可以采取必要的数据处理，以实现理想的控制效果。实现音乐声强信号采样和数据处理的计算机采样系统操作界面如图2所示。图中显示的图形幅值与音乐信号的声强成正比，图形曲线的横轴为时间，每个采样点的信号幅度值为对应时刻连续（下转第333页）
　　100个音乐声强幅度信号绝对值的平均值与前一个输出值的加权平均值。由于音乐采样信号是预处理的结果，可以利用采样处理操作界面上的附加控制按钮，实现对控制信号的幅值加强或减弱处理，可以整体调整音控信号的数值，进而调整音乐喷泉控制系统的输出幅度，也可以实现超前和滞后时间调整，以实现前馈补偿控制的作用。为了实现特殊的控制效果，利用界面上“增强”和“减弱”控制按钮可以实现对指定时段的输出控制信号进行局部调
　　整，可以实现独特的控制效果。
　　
　　3结论
　　
　　由软件实现的wave格式音乐文件声强信号数字化采样，其采样速度快，采样精度高，完全可以满足每0.1s采样1次的技术要求。音乐喷泉控制系统输出的数字信号，经过d/a转换器转换后用于控制变频控制器等输出设备。d/a转换器由硬件实现，其硬件转换速度在微秒数量级，其转换时间可以忽略。一般音乐喷泉控制系统的音乐控制延时不超过1s，而系统的前馈控制信号可以提前数秒钟输出，完全可以满足实际音乐喷泉控制系统的音乐前馈补偿控制需要。