偶然腦子發熱心血來潮，想要做一個聲音可視化的系列專題。這個專題的難度有點高，涉及面也比較廣泛，相關的FFT和FHT等算法也相當復雜，不過還是打算從最簡單的開始，實際動手做做試驗，耐心嘗試一下各種方案，逐步積累些有用的音樂頻譜可視化的資料，也會爭取成型一些實用好玩的音樂可視器項目。 初步設想：

1、模擬量拾音模塊，主要是采用MAX9814和MAX4466；

2、使用Arduino平臺，嘗試代碼編程+仿真編程+圖形編程三者結合；

3、開發板是UNO R3 ano V3.0MEGA2560 R3ESP8266ESP32以及掌控板等；

4、實驗的可視執行器模塊，包括LED發光二極管，RGB彩色LED模塊，WS2812彩色燈模塊，RGB彩色LED燈帶，LED點陣屏模塊，OLED有機屏模塊，WS2812燈條、WS2812燈環，WS2812像素屏，WS2812炫彩5050燈帶以及全彩LED模組P4P5P6P10燈板等。

知識點

音樂可視化（Music visualization）

聲音可視化是通過抽象的動態視覺效果來調動觀者的多重感官，并通過聲音的輔助使得所傳遞出的信息更加立體。音樂可視化，是指一種以視覺為核心，以音樂為載體，以大眾為訴求對象，借助多種新媒體技術等傳播媒介，通過畫面、影像來詮釋音樂內容的、視聽結合的大眾化傳播方式。它能為理解、分析和比較音樂藝術作品形態的表現力和內外部結構提供的一種直觀視覺呈現的技術。

1、音樂作品用視覺來欣賞

在傳統意義上，音樂屬于耳朵，是用聽覺體驗美感的藝術。人們在欣賞音樂時，往往是在傾聽的基礎上，通過“音響感知與情緒感受”“形象聯想與理性感悟”以及“音樂美的體驗與感悟”等階段，完成對音樂作品由感性到理性的審美體驗過程。音樂具有形象思維的特點，在情感的伴隨下，通過想象聯想，獲得音樂形象、生活情景以及意境等形象，音樂可視化變為現實。

2、音樂文化用視覺來理解

視覺與聽覺是人類感知外部世界最重要的通道，是人類最自然最常見的行為，對人類認知世界的活動來說是不可替代的。通過各種視聽感官認知外部世界，“觀看”和“聆聽”是最自然、最直接、也是最重要的手段。眼睛像鏡頭，耳朵如收音器，因此人類所接觸到的是經過“視聽媒介”的選擇、過濾之后具有特定觀看角度、聆聽維度的擬態世界。古希臘哲學家們認為視覺與理性相連，聽覺與靈魂相接，視聽能夠提供認識對象、認知世界的最多的客觀信息，其認知特性是最可依賴的。人類的“看”和“聽”不僅是自然生理行為，更是社會行為，是一種文化景觀。這種文化景觀是人與外部世界交流互動而創造出的意義。

3、音樂信息用視覺來傳播

聲音和影像、聽覺與視覺，在當代社會中，兩者共同約定審美趨向，主宰大眾文化的美學形態。視覺為人們看見和理解的音樂作品、音樂文化提供了諸多方便，人們將越來越依賴于讀圖，可以說，可視化將重塑我們的由印刷文化改造過的生活方式。同時，視覺文化以一種人們不易察覺的方式，在觀看的同時提供著潛在的意識形態和特定的世界觀。盡管音樂藝術本身并不依賴視覺，但卻依賴音樂可視化這一理解音樂文化的趨勢。視覺化也使人們的認知方式發生了重大改變。過去，音樂被理解為復雜而和諧的數學比例；現在，音樂被理解為美妙而深奧的靈韻；未來，音樂將被理解節奏化的圖像，因為可視化已經成為一種世界的表征。（具體見百度百科）

隨著音樂節奏而閃爍的簡單LED發光二極管燈

實驗材料：

Arduino uno開發板

KY-038聲音傳感器模塊

LED發光二極管

mini面包板及杜邦線

聲音傳感器的作用相當于一個話筒（麥克風）。它用來接收聲波，顯示聲音的振動圖象，但不能對噪聲的強度進行測量。傳感器內置一個對聲音敏感的電容式駐極體話筒。聲波使話筒內的駐極體薄膜振動，導致電容的變化，而產生與之對應變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉化成0-5V的電壓，經過A/D轉換被數據采集器接受，并傳送給Arduino uno。

模塊特點：

1、一路音頻信號輸出，檢測到聲音輸出音頻信號

2、有3mm的安裝螺絲孔

3、使用5v直流電源供電

4、模擬量電壓信號輸出，信號幅度VCC/2

5、有閥值翻轉電平輸出

6、高感度麥克風，靈敏度高

7、 兩路紅色LED指示：POWER和SENSOR。POWER：上電即亮。SENSOR： 當麥克風感測的聲音達到一定值時，此LED亮。

8、內置放大電路，增益可調，性能穩定

9、能直接輸出線性模擬量，AD采集的時候，就更加方便了，解決了很多客戶，直接采集波形的痛苦。也可以直接作為分貝傳感器使用

10、能檢測聲音大小，是否有聲音，口哨聲，可檢測聲音強度；但不能識別特殊頻率。

11、可以用于聲控燈，配合光敏傳感器做聲光報警，以及聲音放大，聲音檢測的場合。

KY-038聲音傳感器模塊電原理示意圖：

看見聲音，基于Arduino的系列音樂可視器

項目之一：隨著音樂節奏而閃爍的簡單LED發光二極管燈

實驗接線：聲音模塊數字端口DO接Uno的D2，D11接LED燈

實驗開源代碼：

/*

【花雕動手做】看見聲音，基于Arduino的系列音樂可視器

項目之一：隨著音樂節奏而閃爍的簡單LED發光二極管燈

實驗接線：聲音模塊數字端口DO接Uno的D2，D11接LED燈

*/

#define LEDstrip 11

void setup（） {

pinMode（2， INPUT）;

pinMode（LEDstrip， OUTPUT）;

}

void loop（） {

boolean soundstate = digitalRead（2）;

if （soundstate == 1） {

analogWrite（LEDstrip， 255）;

delay（10）;

}

else {

analogWrite（LEDstrip， 0）;

}

}

實驗開源圖形編程（Mind+、Mixly、編玩邊學）

實驗開源仿真編程（Linkboy V4.62）

第二項，使用三色LED交通燈模塊（紅綠黃燈），來試試效果

音樂可視化系列小項目（01）---LED節奏燈

項目之二：隨著音樂節奏而閃爍的三色LED燈模塊

實驗開源代碼

/*

【花雕動手做】音樂可視化系列小項目（01）---LED節奏燈

項目之二：隨著音樂節奏而閃爍的三色LED燈模塊

實驗接線：聲音模塊數字端口DO接Uno的D2，D11接LED燈

*/

int soundSensor = 2;

int LED = 11;

boolean LEDStatus = false;

void setup（） {

pinMode（soundSensor， INPUT）;

pinMode（LED， OUTPUT）;

}

void loop（） {

int SensorData = digitalRead（soundSensor）;

if （SensorData == 1） {

if （LEDStatus == false） {

LEDStatus = true;

digitalWrite（LED， HIGH）;

}

else {

LEDStatus = false;

digitalWrite（LED， LOW）;

}

}

}

責任編輯：haq