[发明专利]智能架子鼓音效系统及其实现方法

权利要求书

1.一种智能架子鼓音效系统，包括装于模拟鼓棒中的微处理器、与微处理器连接的传感器和气压计，所述微处理器通过蓝牙与上位机连接，其中：

传感器和气压计用于捕捉用户使用鼓棒时的姿态变化数据；

微处理器用于对采集的姿态变化数据进行处理，整合两个鼓棒数据并进行数据分析；

蓝牙用于实现与上位机的通信；

其特征在于，智能架子鼓音效的实现方法包括如下步骤：

步骤S1，数据采集和处理：采集模拟鼓棒的X、Y、Z三轴的加速度、角度和高度值，并求出以下三个值：

az＝((AzH＜＜8)|AzL)/32768*16*g

其中az为Z轴加速度、A_Z为传感器传回的Z轴加速度值，H、L表示数据的高低位、g为重力加速度值；

Yaw＝((YawH＜＜8)|YawL)/32768*180

其中：Yaw为偏航角，单位为°；

H＝((H3＜＜24)|(H2＜＜16)|(H1＜＜8)|H0)

其中H为高度值，单位为cm，采用32进制，H3、H2、H1、H0为高度数据的高低位；

将Z轴加速度az，角度的3个方向值Yawx,Yawy,Yawz以及高度H分别用q1,q2,q3,q4,q5表示，同时将第i时刻的动作数据用向量表示，在一段连续的时间内，若干个时间点的Qi列向量进行组合形成时间-数据矩阵w[k][j]，其中k＝5,j为第j个时间点，于是，w[1][j]代表着第j个时间点的加速度值，w[2][j]代表着第j个时间点的x轴角度值，依次类推；

步骤S2，进行姿态分析：

判断步骤S1所得的w[1][j]是否满足条件：

w[1][j]w[1][j-1]w[1][j]w[1][j+1]w[1][j]min

w[1][j]-minD

其中D为识别判定中，新数据与波谷之间的差值需要满足的阈值；min为识别判定中，波谷的最大限制，

若不满足条件，则返回步骤S1；若满足条件，则认定该点为敲击点，记录数据j，并由此找出与j相对应的角度Yaw和高度H；依次记录为t1，t2，t3…，tm，以此确定敲击方向和高度；

步骤S3,依据敲击方向和高度执行发声函数，确定镲和鼓的发音选择，返回步骤S1。

2.根据权利要求1所述的智能架子鼓音效系统，其特征在于：所述微处理器是STM32微型处理器。

3.根据权利要求1所述的智能架子鼓音效系统，其特征在于：所述传感器是MPU6050九轴传感器。

4.根据权利要求1所述的智能架子鼓音效系统，其特征在于：所述气压计是MAS5611-01BA03气压计。

5.根据权利要求1所述的智能架子鼓音效系统，其特征在于：

在步骤S1之前，包括步骤S0-1,单次敲击动作阈值确认：

使用者按照提示，用四肢分别控制相应模块单独敲击十次，在这个过程中，不断地采集数据并进行滤波处理，确定每次敲击过程中数据变化的波峰、波谷以及波谷变化到波峰所需要的时间，舍弃前三次的数据，根据剩下的数据做如下设定：

min＝剩余数据中波谷的最大值；

D＝min+(剩余数据每组的波峰与波谷的差值的平均值)*30％。

6.根据权利要求5所述的智能架子鼓音效系统，其特征在于：

在步骤S1之前，包括步骤S0-2，多次敲击动作阈值优化：

在步骤S0-1成功之后的0.1s至0.17s之内判定另一次敲击，该次敲击的相应阈值min和D改为min*110％，D*90％作为相应的min和D。

7.根据权利要求5所述的智能架子鼓音效系统，其特征在于：

包括如下可选的步骤S0-3,确定敲击方向角度阈值:

步骤S0-3-1:将鼓棒水平放置，在5秒时间内保持不变，得到初始位置偏航角角度值μ，

在使用过程中，根据用户每次的敲击动作，得到敲击点的偏航角角度值λ

步骤S0-3-2:计算得到差值σ＝λ-μ；

步骤S0-3-3:将使用者前方[-90°，90°]的区域平分为6个角度部分，角度阈值取值点分别为：-60°,-30°,0°,30°,60°的位置，根据计算得到6个不同点的角度阈值σ值。