基于音乐情感驱动的灯光控制设计开题报告

1. 研究目的与意义

1.1研究背景：早在千年以前，人们就发现音乐与情感存在联系，音乐能够引发人产生情感，也能放大或影响人当前所感受到的情感。听音乐是人们生活中重要的情感体验，重要的情绪调节途径，是我们生活的一部分。现如今，音乐早已不再仅限于听觉的享受，视觉展现已经成为音乐表现力的一个重要方面，而灯光正是音乐视觉展现的一种常用手段。灯光和音乐共同出现的情况在我们日常生活中屡见不鲜：公共场所如餐厅、健身房、酒吧、ktv；艺术表演如演唱会、舞台表演、音乐喷泉、灯光秀等。灯光会影响人对事物和周围环境的看法，比如环境氛围和舒适度，一定颜色的灯光甚至可以引起人的脉搏变快，内分泌活动变旺。很多学者都对灯光与音乐对人的影响进行了研究:naama shaulov在其关于音乐和灯光对室内自行车健身人事的影响研究中指出，合适的音乐和柔和的灯光会提升自行车运动人士的与阅读，减轻人的疲劳感^[1]；brian wansink的研究则表示，在餐厅中使用柔和的灯光和音乐，会让人们吃的更少，减少卡路里的摄入，同时觉得食物更加美味，满意度更高^[2]。这些研究都表明灯光和音乐的组合具有强大的情感力量，能够对人们产生多样的影响。那么音乐和灯光，在什么样的组合情况下，才能给人带来预期的情绪体验和视听体验呢？研究指出，灯光是否有助于传达预情绪，取决于灯光是否与音乐的与其情绪一致。^[3]

1.2研究目的以及意义：对于音乐信号来说：音乐分很多类型，表达的情感也有许多不同，有开心的，有伤感的等等。基于此，本文提出一种基于音乐情感的灯管控制设计，使用arduino芯片，通过对音乐信号的幅度、频率等的提取，来实现对灯光的亮度、亮灭等实现控制，从而实现低成本、易实现得音乐情感驱动灯光。

音乐情感驱动的灯光能够在诸如音乐会、演唱会、酒吧、咖啡厅，甚至家庭环境内使用，更够很好的营造氛围，调解人的情绪，对人的身心健康和生活品质的提高都有积极的现实意义。^[4]

2. 研究内容与预期目标

本课题主要通过arduino作为主控芯片，通过对音乐信号的检测和处理，来实现对灯光跳动的控制，主要研究内容包括：

1、 音频信号的采集、模数转换，包括传感器模块的选取和与主控芯片之间的通信、电路的搭建；

2、 选取合适的信号处理算法，对采集得到的音频信号进行信号处理，从而得到音乐情感信息；^[5]

3. 研究方法与步骤

1、 完成音频采集模块，拟使用MAX9814声音传感器完成对音乐情感信号的采集，并依照芯片手册为传感器设置合适的工作环境。^[7]这是MAX9814的引脚说明：

；

2、 收集音乐声音的高低、大小、分贝，简单的对音乐情感进行分析，然后对音频信号进行处理，设计FIR滤波器，实现对白噪声的去除，通过FFT算法，完成音频信号的时频转换，从而得到幅度、频率信息；^[8]

3、 设计并制作彩灯模块，选择LED灯，并为其设置合适的工作环境（在一个安静不吵杂有音乐播放器的地方）。^[9]根据幅度控制彩灯的亮度，拟使用Arduino根据幅度输出不同的PWM波完成对LED功率的控制从而实现彩灯的亮度随幅度变化，同时根据频率控制彩灯亮灭的频率，从而实现彩灯的跳动。^[10]

传感器连接草图如下：

4. 参考文献

[1]室内骑行期间的音乐和灯光

naama shaulov.dubi lufirst 出版于 2009 年 4 月 1 日

5. 工作计划

一：2月20号-3月25号，查阅资料，完成开题报告

二：3月25号-4月25号，完成基本电路设计

三：4月25号-5月15号，完成程序编写，在电脑上进行仿真