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【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（14）

2022-08-083.1万
驴友花雕
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本文介绍了基于Arduino的声音可视化项目，从最简单的水杯和矿泉水瓶开始，逐步实现音乐可视化效果。项目涉及FFT和FHT等复杂算法，适合零基础新手动手尝试。通过这个项目，可以逐步积累音乐频谱可视化的资料，并形成实用好玩的音乐可视器项目。


偶然心血来潮，想要做一个声音可视化的系列专题。这个专题的难度有点高，涉及面也比较广泛，相关的FFT和FHT等算法也相当复杂，不过还是打算从最简单的开始，实际动手做做试验，耐心尝试一下各种方案，逐步积累些有用的音乐频谱可视化的资料，也会争取成型一些实用好玩的音乐可视器项目。

今天开始尝试使用最普通的水杯，还有矿泉水瓶子，来实现简单的音乐可视化的效果。

【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（14）图1

【花雕动手做】看见声音，基于Arduino系列音乐可视器（14）图2




创作许可协议

本项目采用 None(不开放任何权利，保留所有权利) 进行许可。

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作者
实验的视频记录之二（3分51秒）
https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5NDg4MjkyOA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1
[media=x,500,375]https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5NDg4MjkyOA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1[/media]
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作者
实验的视频记录（3分59秒）
https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5NDg4MjcwNA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.5
[media=x,500,375]https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5NDg4MjcwNA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.5[/media]
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作者
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（14）---水杯水瓶灯
项目之五：Arduino 和 FastLED多彩音乐节拍灯
[code]/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（14）---水杯水瓶灯
项目之五：Arduino 和 FastLED多彩音乐节拍灯
*/
#include
#define SAMPLEPERIODUS 200
#define MIC_PIN A0
#define LED_DT 6
#define COLOR_ORDER GRB
#define LED_TYPE WS2812
#define NUM_LEDS 120
uint8_t max_bright = 33;
struct CRGB leds[NUM_LEDS];
CRGBPalette16 currentPalette = RainbowColors_p;
CRGBPalette16 targetPalette;
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
LEDS.addLeds(leds, NUM_LEDS);
FastLED.setBrightness(max_bright);
}
float bassFilter(float sample) {
static float xv[3] = {0, 0, 0}, yv[3] = {0, 0, 0};
xv[0] = xv[1]; xv[1] = xv[2];
xv[2] = sample / 9.1f;
yv[0] = yv[1]; yv[1] = yv[2];
yv[2] = (xv[2] - xv[0]) + (-0.7960060012f * yv[0]) + (1.7903124146f * yv[1]);
return yv[2];
}
float envelopeFilter(float sample) {
static float xv[2] = {0, 0}, yv[2] = {0, 0};
xv[0] = xv[1];
xv[1] = sample / 160.f;
yv[0] = yv[1];
yv[1] = (xv[0] + xv[1]) + (0.9875119299f * yv[0]);
return yv[1];
}
float beatFilter(float sample) {
static float xv[3] = {0, 0, 0}, yv[3] = {0, 0, 0};
xv[0] = xv[1]; xv[1] = xv[2];
xv[2] = sample / 7.015f;
yv[0] = yv[1]; yv[1] = yv[2];
yv[2] = (xv[2] - xv[0]) + (-0.7169861741f * yv[0]) + (1.4453653501f * yv[1]);
return yv[2];
}
void loop() {
unsigned long time = micros();
float sample, value, envelope, beat, thresh, micLev;
for (uint8_t i = 0; ; ++i) {
sample = (float)analogRead(MIC_PIN);
micLev = ((micLev * 67) + sample) / 68;
sample -= micLev;
value = bassFilter(sample);
value = abs(value);
envelope = envelopeFilter(value);
if (i == 200) {
beat = beatFilter(envelope);
thresh = 0.02f * 75.;
if (beat > thresh) {
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
int strt = random8(NUM_LEDS / 2);
int ende = strt + random8(NUM_LEDS / 2);
for (int i = strt; i < ende; i++) {
uint8_t index = inoise8(i * 30, millis() + i * 30);
leds[i] = ColorFromPalette(currentPalette, index, 255, LINEARBLEND);
}
} else {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
}
i = 0;
}
EVERY_N_SECONDS(5) {
uint8_t baseC = random8();
targetPalette = CRGBPalette16(CHSV(baseC + random8(32), 255, random8(128, 255)),
CHSV(baseC + random8(64), 255, random8(128, 255)),
CHSV(baseC + random8(64), 192, random8(128, 255)),
CHSV(baseC + random8(), 255, random8(128, 255)));
}
EVERY_N_MILLISECONDS(50) {
uint8_t maxChanges = 24;
nblendPaletteTowardPalette(currentPalette, targetPalette, maxChanges);
}
EVERY_N_MILLIS(50) {
fadeToBlackBy(leds, NUM_LEDS, 64);
FastLED.show();
}
for (unsigned long up = time + SAMPLEPERIODUS; time > 20 && time < up; time = micros()) { }
} // for i
} // loop()[/code]
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作者
实验的视频记录（1分08秒）
https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5MzQ5OTUxNg==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1
[media=x,500,375]https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5MzQ5OTUxNg==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1[/media]
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作者
实验场景图 动态图

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作者
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（14）---水杯水瓶灯
项目之四：MegunoLink柱状音乐灯
[code]/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（14）---水杯水瓶灯
项目之四：MegunoLink柱状音乐灯
*/
#include
#include
#include
#define N_PIXELS 120
#define MIC_PIN A0
#define LED_PIN 6
#define NOISE 10
#define TOP (N_PIXELS+2)
#define LED_TYPE WS2811
#define BRIGHTNESS 22
#define COLOR_ORDER GRB
CRGB leds[N_PIXELS];
int lvl = 0, minLvl = 0, maxLvl = 10;
ExponentialFilter ADCFilter(5, 0);
void setup() {
FastLED.addLeds(leds, N_PIXELS).setCorrection(TypicalLEDStrip);
FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
}
void loop() {
int n, height;
n = analogRead(MIC_PIN);
n = abs(1023 - n);
n = (n <= NOISE) ? 0 : abs(n - NOISE);
ADCFilter.Filter(n);
lvl = ADCFilter.Current();
// Serial.print(n);
// Serial.print(" ");
// Serial.println(lvl);
height = TOP * (lvl - minLvl) / (long)(maxLvl - minLvl);
if (height < 0L) height = 0;
else if (height > TOP) height = TOP;
for (uint8_t i = 0; i < N_PIXELS; i++) {
if (i >= height) leds[i] = CRGB(0, 0, 0);
else leds[i] = Wheel( map( i, 0, N_PIXELS - 1, 30, 150 ) );
}
FastLED.show();
}
CRGB Wheel(byte WheelPos) {
if (WheelPos < 85)
return CRGB(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
else if (WheelPos < 170) {
WheelPos -= 85;
return CRGB(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
} else {
WheelPos -= 170;
return CRGB(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
}
}[/code]
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作者
实验的视频记录(3分58秒)
https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5MzM5NTUyNA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1
[media=x,500,375]https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5MzM5NTUyNA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1[/media]
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实验场景图 动态图

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作者
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（14）---水杯水瓶灯
项目程序之四：十位水杯音乐反应灯
模块接线：WS2812B接D7
MAX4466 UNO
VCC 5V
GND GND
OUT A0
[code]/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（14）---水杯水瓶灯
项目程序之四：十位水杯音乐反应灯
模块接线：WS2812B接D7
MAX4466 UNO
VCC 5V
GND GND
OUT A0
*/
#include
#define LED_PIN 7
#define NUM_LEDS 120
CRGB leds[NUM_LEDS];
uint8_t hue = 0;
int soundsensor = A0;
void setup() {
delay(2000);
FastLED.setBrightness(130);
pinMode(soundsensor, INPUT);
FastLED.addLeds(leds, NUM_LEDS);
}
void loop() {
int sensval = digitalRead(soundsensor);
if (sensval == 1) {
Serial.println("ON");
leds[0] = CRGB :: Red;
fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Blue);
rainbow_moving();
FastLED.show();
delay(10);
}
else {
leds[0] = CRGB :: Black;
fill_solid(leds, NUM_LEDS, CRGB :: Black);
FastLED.show();
delay(10);
}
}
void rainbow_moving() {
for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
leds[i] = CHSV(hue + (i * 10), 255, 255);
}
EVERY_N_MILLISECONDS(10) {
hue++;
}
}[/code]
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作者
简单测试十个灯环120颗LED

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作者
没想到，安装灯环就用了大半天功夫........

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作者
水瓶灯座初步成型了

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作者
定制的十片灯环，终于到了

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作者
实验的视频记录（1分13秒）
https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5MjQ2OTEyMA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1
[media=x,500,375]https://v.youku.com/v_show/id_XNTg5MjQ2OTEyMA==.html?spm=a2hcb.playlsit.page.1[/media]
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作者
实验场景图 动态图（水杯+水瓶）

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作者
没想到效果比预料的好

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作者
为打这个孔，特意收了几个大规格扩孔器........

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作者
准备用它来做十位120颗LED彩色音乐节奏灯的底座。

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作者
[backcolor=rgb(255, 255, 255)][font="]找到一个其他家用电器上的塑料盒子。[/font][/backcolor][backcolor=rgb(255, 255, 255)][font="]
[/font][/backcolor]

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