人類對(duì)于水的利用方式千變?nèi)f化，而噴泉的利用，則滿足了人類對(duì)于美感的追求，特別是音樂(lè)噴泉。首先咱們來(lái)說(shuō)一下音樂(lè)噴泉的原理到底是什么。
關(guān)于音樂(lè)噴泉的定義，我們用四句話來(lái)形容，通過(guò)千變?nèi)f化的噴泉造型，再加上五顏六色的采光照明，反映音樂(lè)內(nèi)涵和主題，帶給人情感的享受。
所以音樂(lè)噴泉的水柱大小以及頻次的變化，是對(duì)于樂(lè)曲的充分反映。
因此音樂(lè)噴泉的制作需要有兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是程序控制噴泉，一個(gè)是音樂(lè)控制系統(tǒng)。
步，計(jì)算機(jī)要對(duì)音頻以及MIDI信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，接著進(jìn)行編碼以及譯碼，后將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，這樣一來(lái)，就能夠達(dá)到噴泉造型與燈光的變化和音樂(lè)保持同步，讓噴泉表演富有內(nèi)涵以及水的藝術(shù)感。甚至于人們?cè)谟^看音樂(lè)噴泉表演時(shí)，用戶還能夠在編輯界面編寫自己喜愛(ài)的音樂(lè)程序，營(yíng)造一場(chǎng)屬于自己心目中的夢(mèng)幻噴泉。
這里有朋友要問(wèn)了，你上面的解釋也太籠統(tǒng)了，具體是個(gè)什么過(guò)程呢？
如果我們將目光縮小來(lái)看的話，能夠看到這么一個(gè)過(guò)程，音頻信號(hào)先轉(zhuǎn)化成電頻信號(hào)，電頻信號(hào)又通過(guò)變頻器對(duì)水泵進(jìn)行控制，水泵的壓力不一樣，噴泉呈現(xiàn)出來(lái)的效果也不一樣。那么水泵的壓力是什么決定的呢？
變頻器。變頻器能夠控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)其頻率進(jìn)行改變從而改變水泵的壓力。
所以到這里，咱們應(yīng)該知道音樂(lè)噴泉到底是個(gè)什么原理了吧？說(shuō)白了原理咱們來(lái)說(shuō)一下音樂(lè)噴泉到底該怎么制作。
步找曲子。音樂(lè)噴泉前期關(guān)鍵的一步，就是你要找到一首好的曲子，然后根據(jù)在這個(gè)曲子基礎(chǔ)之上，再制作音樂(lè)噴泉。有了曲子，然后計(jì)算機(jī)人員會(huì)根據(jù)3D動(dòng)畫，制作出音樂(lè)噴泉的模型。
這里的模型制作可不簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)人員要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，并且還要讓動(dòng)畫體現(xiàn)音樂(lè)情感才行。
在動(dòng)畫制作完畢之后，再通過(guò)動(dòng)畫顯示的來(lái)控制程序，使得變頻機(jī)、燈光與噴頭的運(yùn)動(dòng)與樂(lè)曲達(dá)到同步，并且呈現(xiàn)出來(lái)的效果和3D動(dòng)畫基本一致才行。
后一步就是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的調(diào)試匹配，上演一場(chǎng)輝煌浪漫的音樂(lè)噴泉表演秀。
【音樂(lè)噴泉設(shè)計(jì)需要注意什么】
基于大多數(shù)音樂(lè)噴泉的表演程序設(shè)計(jì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，下面將介紹一種音樂(lè)噴泉的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)提取音樂(lè)的基本特征，分析曲式特點(diǎn)和情感特征，匹配出相應(yīng)的噴泉表演程序，并同時(shí)生成三維仿真動(dòng)畫。該系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好的特點(diǎn)。
1、音樂(lè)特征識(shí)別
選用MIDI格式的音樂(lè)文件進(jìn)行輸入，該文件記錄了音樂(lè)的全本樂(lè)曲和演奏特征。可以從中提取旋律、和聲、節(jié)奏等信息。
2、音樂(lè)特征與噴泉?jiǎng)幼鞯钠ヅ?
匹配包括段匹配和音符匹配。這兩個(gè)層次的匹配即音樂(lè)噴泉表演程序的設(shè)計(jì)過(guò)程，匹配過(guò)程中，段匹配首先找到表達(dá)某一特定情感的典型動(dòng)作序列；接下來(lái)音符匹配則根據(jù)特定音符表演特定的噴射動(dòng)作。
3、動(dòng)畫仿真和手動(dòng)修改
動(dòng)畫仿真可以代替直接在噴泉裝置上的演示，省時(shí)省力。并且用戶有修改需求時(shí)，可以直接友好的人機(jī)界面上進(jìn)行修改，而省去修改源程序。
4、編譯控制程序
可以將用戶通過(guò)人機(jī)界面設(shè)計(jì)的表演程序編譯并輸出為控制程序。
5、同步播放
同步播放程序可以保持噴射與音樂(lè)的同步，有效防止延時(shí)問(wèn)題。
本文的研究針對(duì)使用外部聲源的噴泉系統(tǒng)，
在音樂(lè)信號(hào)的特征識(shí)別之前，必須先完成模擬音樂(lè)信號(hào)的收集。 音樂(lè)信號(hào)采集大師
為了包括音頻放大和A / D轉(zhuǎn)換兩個(gè)過(guò)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(hào)的幅度通常很弱，因此原始信號(hào)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(lái)設(shè)計(jì)音頻放大器電路。 LM386是美國(guó)國(guó)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(gè)晶體管構(gòu)成輸入級(jí)，電壓增益和電流驅(qū)動(dòng)級(jí)。其中，T1?T6構(gòu)成一個(gè)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(jí)具有穩(wěn)定的增益。電壓增益級(jí)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(gè)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(gè)PNP管，T10一起形成互補(bǔ)的對(duì)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(jí)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(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并提取脈沖的到達(dá)時(shí)間
對(duì)應(yīng)于模擬信號(hào)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(huì)及時(shí)替換原始連續(xù)信號(hào)，也就是說(shuō)，模擬信號(hào)會(huì)及時(shí)離散。
單芯片計(jì)算機(jī)必須收集音樂(lè)信號(hào)，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(gè)8K空間的Flash只讀存儲(chǔ)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(chǔ)器（RAM），32個(gè)I / O端口，一個(gè)看門狗定時(shí)器，三個(gè)16位可編程定時(shí)器， 具有ISP功能，可以滿足設(shè)計(jì)要求。 簡(jiǎn)單易用，價(jià)格非常低廉。 因此，系統(tǒng)的主控制器采用該方案。
制作一個(gè)完整的音樂(lè)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(dòng)平臺(tái)（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(lè)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(lè)噴泉設(shè)備的一個(gè)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(jià)格大致可從材質(zhì)和參數(shù)規(guī)格、種類三方面來(lái)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(jià)格也是鑄鐵水泵價(jià)格的3倍左右。
二、噴泉規(guī)格
從規(guī)格參數(shù)主面來(lái)講，口徑越大、噴高越高的噴泉、水型越多的音樂(lè)噴泉越貴。
三、噴泉種類
從種類上來(lái)講，簡(jiǎn)單些的音樂(lè)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(jià)格便宜相對(duì)便宜，大概在10萬(wàn)起步，如果采用復(fù)雜、高級(jí)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(jià)格在幾十至上百上千萬(wàn)元不等。
