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噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵。種類噴泉景觀概括來說可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成，如：壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等。二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景。這類水景在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度很快，種類繁多，有音樂噴泉、程控噴泉、擺動(dòng)噴泉、跑動(dòng)噴泉、光亮噴泉、游樂趣味噴泉、超高噴泉、激光水幕電影等。


隨著光、電、聲及自動(dòng)控制裝置在噴泉上的應(yīng)用，音樂噴泉、間歇噴泉、激光噴泉等形成的出現(xiàn)，更加豐富了噴泉的內(nèi)容，更加豐富了人們?cè)谝曈X、聽覺上的雙重感受。我國歷史的噴泉如北京圓明園大水法噴泉群、現(xiàn)代的如兩側(cè)的噴泉以及國慶節(jié)廣場(chǎng)上的臨時(shí)噴泉群都非常雄偉壯觀，博得中外游人的好評(píng)、喝彩。用途噴泉原是一種自然景觀，是承壓水的地面露頭。園林中的噴泉，一般是為了造景的需要，人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子。因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康。

日常生活中，我們一般可根據(jù)音量、音調(diào)和音色來反映聲音的幅度、頻率和品質(zhì)。那么，在音樂噴泉中，到底是如何根據(jù)聲音來控制噴泉水柱的呢？本文就音樂噴泉控制系統(tǒng)中對(duì)音樂信號(hào)的識(shí)別與處理作相應(yīng)介紹。

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(cè)主要是基頻的檢測(cè)，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(cè)算法，它是一種基于時(shí)域分析理論的算法，具有簡(jiǎn)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。

針對(duì)此情形，該系統(tǒng)根據(jù)聲音信號(hào)的幅值將音量信號(hào)分為3類：大音量信號(hào)、中音量信號(hào)和小音量信號(hào)。并以中音量信號(hào)的幅值為標(biāo)準(zhǔn)，在其幅值為值時(shí)，使噴泉水柱達(dá)到。同時(shí)以此幅值為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大音量信號(hào)進(jìn)行衰減，對(duì)小音量信號(hào)進(jìn)行放大。