音樂噴泉的特點:
1、以虛實隱現的多變藝術形式構成噴泉的起伏而節節升高的整體節奏韻律。
2、以先進的高新技術水景,各種噴頭、燈光組合,又添加了一個新的亮點。
3、創造藝術性、生態性、和諧性的知性空間,給構建園林城市,為全市人民營造一處具旅游、休閑、娛樂、修身養性的新天地、新空間。
噴泉是一種將水經過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體。現在的噴泉一般為完全依靠噴泉設備的人工造景噴泉。主要就是通過變頻器的控制實現節奏韻律,音樂噴泉中水形變化豐富,配合燈光給人真實直觀的美感。音樂噴泉中的各種搖擺能讓人感受到噴泉的柔性美。徑向搖擺的產生是由于水面下設搖擺機構,使水景優美動人,賞心悅目,給人神奇的感覺,是時代高科技發展的表現。
搖擺噴泉的位置和運動速度的變化是產生搖擺水型瀟灑風彩的重要因素。噴泉搖擺機構的位置傳感器應當是防水的不接觸定位裝置。經常采用由磁鐵感應的霍爾傳感器、光纖引導的光電傳感器或磁鐵吸引的旋轉位置編碼器等。例如對于采用位置編碼器的噴泉搖擺機構的定位裝置包括:裝在搖擺電機軸上的位置編碼器、高速計數器、控制計算機以及通信接口等。由于搖擺機構的連桿一般會有較大的間隙,為了達到定位只能使搖擺機構從一個方向到達定位點,才能保證其重復精度。因此,搖擺機構需要停車時,每次都必須從一個方向到達定位點。
搖擺機構的定位精度受運動力矩與阻力矩的影響。運動力矩決定于電動機的電源電壓和停車前的運動速度等,而阻力矩則由搖擺機構的摩擦力、水流的速度、周圍的風力等合成。可見,這些都是不能事先確定的因素。所以,為了達到定位的目的,我們必須每次改變其控制參數。對于采用電動機能耗制動來定位的控制參數一般有兩個,直流制動電流的大小和啟動制動時間。對計算機控制較為方便的方式是采用改變制動時間。
在控制系統中,電動機制動時間可用檢測到位點的偏差來進行修正。根據搖擺機構定位偏差值的統計數據,經過數學模型的計算,后確定制動時間。
音樂噴泉是一種為了娛樂而創造出來的可以活動的噴泉,它根據美學設計并且經常會產生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3維的畫面就產生了。音樂噴泉隨著音樂變換,為城市的人們在夜間增添一份美輪美奐的視覺和聽覺的盛宴,是快節奏的城市生活夜間一項頗為浪漫閑適的娛樂項目。那么,在音樂噴泉中,到底是如何根據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上加入了音樂控制系統,計算機通過對音頻及MIDI信號的識別,進行譯碼和編碼,終將信號輸出到控制系統,使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步,從而達到噴泉水型、燈光及色彩的變化與音樂情緒的完美結合,使噴泉表演更加生動更加富有內涵及體現水的藝術。音樂噴泉:可以根據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。播放系統可以實現音樂、水、燈光氣氛統一,播放同步。
1、音調及其提取方法
音量、音調和音色是反映聲音特征的3個主觀量,它們共同反映了人耳對聲音的感受,其中音調反映的是人耳對聲音調子高低的主觀感受。雖然音調大小也與聲壓等其他因素有關,但它主要取決于頻率。所以一般頻率越高,音調也就越高,反之頻率越低則音調越低。
頻率決定音調,所以音調的檢測主要是基頻的檢測,即對音調周期的研究。系統采用了傳統的自相關基頻檢測算法,它是一種基于時域分析理論的算法,具有簡單、計算量小等優點,還能直接對時域信號采樣值求自相關函數。
2、音量信號的處理
音量反映聲音信號的幅值,聲波振幅的大小決定音量的高低。不同音樂信號的音量各不相同,因此在以音量為信號控制水泵工作時,就會出現高低起伏的水柱。但是如果不處理音量信號,當聲波幅值比較大時,水柱就會出現明顯的變化;反之,當聲波幅值較小時,水柱變化也就不會很明顯。
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。而目前的發展趨勢是噴泉將隨著音樂變化改變其形態和色彩,并呈現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涵。由于每支樂曲所表達的情感不同,噴泉的花型也將隨著音樂的節拍作相應的變化。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平淡。一方面誅求新奇多變和快節奏,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利用中科院自動化所在語言識別方面的國際技術,研制了音樂信號32位計算機處理系統(MUCS),將音樂信號進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,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本噴泉由主控機直接控制,主控機具有如下特征:
2.1音樂信號采集功能,按頻率特征抽取有效成分。
2.2對噴泉設備進行故障診斷,可以對主機運行狀態、漏電及驅動柜工作狀態進行診斷。
2.3中文菜單式操作系統,使操作者能夠在短時間內學會操作,具有音樂噴泉的各種動態造型和花樣變化顯示功能,使操作人員通過計算機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開放式結構,人機界面友好,通訊接口及編程技巧對用戶開放,只需通過鼠標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,直接驅動泵、變頻器或伺服器。
2.6搖擺電機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,能夠與音源相接(CD機、錄音機等),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每一路被控制設備均安裝過電壓、過電流、漏電保護裝置,一旦發生故障,能夠自動切斷電源,可靠的保護該路噴泉設備不受損失,保證人身。
3.1.2從工業控制工程實踐中總結出一套獨特的接地保護方式,進一步提高性。
3.1.3驅動器部分大規模地采用大功率無觸點繼電器,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,不可能在內長時間表演,這里因為:耗電量大,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時水型的藝術效果。固定水型的使用時間是長的。因此,噴泉水型設計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,點擊鼠標獨立打開某些水型,形成一組合造型固定不變。節約用電,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,使水型按設定的程序變化,出現不同的造型,使人感受不同景色的美妙。
3.2.3實時聲控:為目前國內絕大多數公司普遍采用的一種控制方式,它的特點是可響應任何音源信號,現場演奏卡拉OK等,但此種控制方式有一些缺點。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調。其次,水型的出現組合與出現時間長短,為固定重復的而且不論任何曲目,所以會出現表演水型與音樂所表達的情感不一致。如激昂的樂符,可能出現擺動水型,而輕柔旋律時,又出現高大的水體,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預編控制方式:是根據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、計算機技術、通訊技術方面有一定的綜合難度