專利名稱：一種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具及其控制方法。其涉及能支撐人體井能載動(dòng)人體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)家具，運(yùn)動(dòng)家具涉及辦公、家庭、休閑、娛樂、保健等應(yīng)用場(chǎng)合，比如可運(yùn)動(dòng)的凳子、椅子、沙發(fā)、床、兒童車、搖籃、秋天、搖椅、轉(zhuǎn)椅等等。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中與本發(fā)明比較接近的有兩個(gè)專利技木。一個(gè)是專利號(hào)為97199159. 6，公開號(hào)為CN1234747的自動(dòng)擺動(dòng)秋天，該發(fā)明專利公開了在傳統(tǒng)秋千的基礎(chǔ)上增加擺動(dòng)馬達(dá)，改進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制方式的一種技術(shù)方案。其推動(dòng)裝置用以對(duì)秋天座架在一預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)施加ー轉(zhuǎn)矩，促使秋天座架在沿著擺動(dòng)弧作擺動(dòng)時(shí)受到一角推力以維持秋天座架來回?cái)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 另ー個(gè)是專利號(hào)為CN01240098. X，公開號(hào)為CN2477047Y的電動(dòng)搖椅，該實(shí)用新型專利公開了在傳統(tǒng)搖椅的基礎(chǔ)上增加電機(jī)，改進(jìn)傳動(dòng)方式的一種技術(shù)方案。其控制方式是通過電機(jī)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，從而帶動(dòng)電動(dòng)搖椅周期性的搖動(dòng)。上述兩個(gè)專利實(shí)現(xiàn)了家具的運(yùn)動(dòng)特性以及簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制，所述專利的運(yùn)動(dòng)家具做周期性運(yùn)動(dòng)，這樣一方面長(zhǎng)時(shí)間的周期性重復(fù)給用戶帶來單調(diào)的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，另一方面家具的運(yùn)動(dòng)不能跟人的精神或情感產(chǎn)生互動(dòng)，讓用戶對(duì)運(yùn)動(dòng)家具形成一種機(jī)械化的意識(shí)而產(chǎn)生枯燥乏味的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種運(yùn)動(dòng)豐富并能跟人的情感或精神形成互動(dòng)的運(yùn)動(dòng)家具。為解決上述問題，鑒于音樂對(duì)人精神或情感的影響作用，本發(fā)明采用基于音樂特征控制家具運(yùn)動(dòng)的方法，把家具的運(yùn)動(dòng)和音樂的要素聯(lián)系在一起。音樂發(fā)展的歷史悠久，全世界創(chuàng)作的音樂不計(jì)其數(shù)并廣泛流傳在人們的生活中，用音樂特征控制家具運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)給用戶帶來單調(diào)的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。本發(fā)明第一種技術(shù)解決方案是ー種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具，其包括控制器，驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)以及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于控制器包括節(jié)拍同步信號(hào)接收器和節(jié)拍動(dòng)作控制器，節(jié)拍同步信號(hào)接收器用于接收節(jié)拍同步信號(hào)，接收的節(jié)拍同步信號(hào)提供給節(jié)拍動(dòng)作控制器，節(jié)拍動(dòng)作控制器用于經(jīng)由內(nèi)部預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑生成動(dòng)作特征，再根據(jù)生成的動(dòng)作特征控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作姆ー步的運(yùn)動(dòng)速度。所述第一種技術(shù)解決方案在其控制器中采用的控制方法包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)；根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征；根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作姆ー步的運(yùn)動(dòng)速度。所述第一種技術(shù)解決方案及其控制方法實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)家具的節(jié)拍動(dòng)作同步于音樂的節(jié)拍，人對(duì)音樂的感受首先來自節(jié)拍，運(yùn)動(dòng)家具隨音樂節(jié)拍的動(dòng)與靜，疏與密，快與慢，長(zhǎng)與短的交替變化而動(dòng)作。在家具運(yùn)動(dòng)時(shí)，節(jié)拍動(dòng)作跟音樂節(jié)拍同步進(jìn)行，運(yùn)動(dòng)家具的節(jié)拍動(dòng)作具有ー個(gè)加速過程和ー個(gè)減速過程，能讓人輕易的感受到節(jié)拍動(dòng)作之間明顯的間隔，從而方便用戶把節(jié)拍動(dòng)作的動(dòng)感和音樂節(jié)拍的聽感聯(lián)系在一起。不同的音樂，其節(jié)拍的疏密，快慢，長(zhǎng)短不同，其控制的節(jié)拍動(dòng)作也不同，從而使得運(yùn)動(dòng)家具的運(yùn)動(dòng)不會(huì)重復(fù)單調(diào)。作為對(duì)第一種技術(shù)解決方案的改進(jìn)的第二種技術(shù)解決方案是基于第一種技術(shù)解決方案，其控制器還包括節(jié)拍強(qiáng) 度信號(hào)接收器和節(jié)拍強(qiáng)度轉(zhuǎn)換器。該第二種技術(shù)解決方案在其控制器中采用的控制方法包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)；接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)；把強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征；根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征，根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作每ー步的運(yùn)動(dòng)速度。這樣進(jìn)一步增加了基于音樂節(jié)拍強(qiáng)度的控制方式，讓運(yùn)動(dòng)家具的節(jié)拍運(yùn)動(dòng)與節(jié)拍同步的同時(shí)還隨著節(jié)拍強(qiáng)度變化，節(jié)拍強(qiáng)度越大，節(jié)拍動(dòng)作的特征(如幅度、速度、加速度等)也越大。這樣進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)拍動(dòng)作的音樂節(jié)奏感。作為對(duì)第一種技術(shù)解決方案的改進(jìn)的第三種技術(shù)解決方案是基于第一種技術(shù)解決方案，其控制器還包括旋律音高信號(hào)接收器和旋律音高轉(zhuǎn)換器。該第三種技術(shù)解決方案在其控制器中采用的控制方法包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)；接收旋律音高信號(hào)；把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征；根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征，根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作每ー步的運(yùn)動(dòng)速度。這樣在第一種技術(shù)解決方案的基礎(chǔ)上增加了基于音樂的旋律音高控制方式，讓運(yùn)動(dòng)家具的節(jié)拍運(yùn)動(dòng)與節(jié)拍同步的同時(shí)還隨著旋律音高變化。這樣讓運(yùn)動(dòng)家具的運(yùn)動(dòng)跟隨音樂旋律變化，進(jìn)ー步豐富節(jié)拍動(dòng)作的音樂旋律感。作為對(duì)第二種技術(shù)解決方案的改進(jìn)的第四種技術(shù)解決方案是基于第二種技術(shù)解決方案，控制器還包括旋律音高信號(hào)接收器和旋律音高轉(zhuǎn)換器。該第四種技術(shù)解決方案在其控制器中采用的控制方法包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)；接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)；把強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征；接收旋律音高信號(hào)；把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征；根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征，根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作姆ー步的運(yùn)動(dòng)速度。這樣在第二種技術(shù)解決方案的基礎(chǔ)上增加了基于音樂的旋律音高控制方式，讓運(yùn)動(dòng)家具的節(jié)拍運(yùn)動(dòng)與節(jié)拍同步的同吋，隨節(jié)拍強(qiáng)度和旋律音高變化。旋律音高不同，節(jié)拍動(dòng)作運(yùn)行的行程區(qū)段不同，這樣讓運(yùn)動(dòng)家具的運(yùn)動(dòng)增加了音樂旋律的控制，在加強(qiáng)節(jié)拍動(dòng)作的音樂節(jié)奏感的同時(shí)進(jìn)ー步豐富節(jié)拍動(dòng)作的音樂旋律感。作為對(duì)前述四種技術(shù)解決方案中的任一種技術(shù)解決方案的改進(jìn)的第五種技術(shù)解決方案是基于被改進(jìn)的技術(shù)解決方案，控制器還包括音樂特征提取模塊。這樣增加了音樂特征提取功能，讓音樂特征提取與基于音樂特征控制運(yùn)動(dòng)部分都置于控制器中，更為方便用戶的操作使用。作為對(duì)前述五種技術(shù)解決方案中的任一種技術(shù)解決方案的改進(jìn)的第六種技術(shù)解決方案是基于被改進(jìn)的技術(shù)解決方案，控制器還包括音樂頻譜燈光控制模塊。該音樂頻譜燈光控制模塊對(duì)播放的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)頻譜分析，然后根據(jù)音樂的頻譜和強(qiáng)度控制音樂頻譜指示燈光的開關(guān)或亮度，從而讓音樂的聲音，節(jié)拍動(dòng)作，音樂燈光三者聯(lián)動(dòng)起來，運(yùn)動(dòng)家具從聽覺，動(dòng)感，視覺上給人帶來多層面的體驗(yàn)。


圖I是本發(fā)明第一種實(shí)施方式的方框 圖2是節(jié)拍動(dòng)作的樣例示意 圖3是動(dòng)作方向隨機(jī)變化方式的示意 圖4是動(dòng)作方向直行變化方式的示意 圖5是控制方式例一的控制示意 圖6是控制方式例ニ的控制示意圖； 圖7是控制方式例三的控制示意 圖8是本發(fā)明第二種實(shí)施方式的方框 圖9是輸入的節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)強(qiáng)弱拍格式示意 圖10是輸入的節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)單強(qiáng)度值格式示意 圖11是輸入的節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)多強(qiáng)度值格式示意 圖12是本發(fā)明第三種實(shí)施方式的方框 圖13是提取音樂旋律特征的流程 圖14是ー個(gè)絕對(duì)音高格式所映射的舉例音高表；
圖15是ー個(gè)絕對(duì)音高格式所映射的舉例音高區(qū)段表；
圖16是本發(fā)明第四種實(shí)施方式的方框 圖17是本發(fā)明第五、六種實(shí)施方式的參考方框 圖18是本發(fā)明第一種實(shí)施方式的流程 圖19是本發(fā)明第二種實(shí)施方式的流程 圖20是本發(fā)明第三種實(shí)施方式的流程 圖21是本發(fā)明第四種實(shí)施方式的流程圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明ー種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的第一種實(shí)施方式如圖I所示，圖示中的一種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具包括控制器110，驅(qū)動(dòng)器120，電機(jī)130以及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)140。所述的音樂特征是指ー個(gè)或多個(gè)音樂基本要素的特征，音樂的基本要素是指音樂的節(jié)奏，旋律，和聲等。旋律是不同的音高和不同時(shí)值的単音的連續(xù)進(jìn)行，旋律體現(xiàn)音樂的主要思想，旋律進(jìn)行的方式多種多樣，如級(jí)進(jìn)(例12345)，跳進(jìn)(例135)，同音重復(fù)(例1155)等，表征旋律的音樂特征有多種，如旋律音高，音高時(shí)值等。節(jié)奏是音樂中的聲音強(qiáng)弱，時(shí)間長(zhǎng)短的階段性變化，如音樂的快慢激烈緩柔，表征節(jié)奏的音樂特征有多種，如節(jié)拍時(shí)值，節(jié)拍時(shí)間對(duì)準(zhǔn)，節(jié)拍強(qiáng)弱，強(qiáng)弱變化趨勢(shì)等，節(jié)拍是指音樂規(guī)律性的強(qiáng)弱交替的運(yùn)動(dòng)，一首音樂中的每個(gè)節(jié)拍由時(shí)值相對(duì)固定的單位構(gòu)成，節(jié)拍時(shí)值可以是四分音符、二分音符，也可以是八分音符。所述的節(jié)拍動(dòng)作是與音樂節(jié)拍具有同步關(guān)系的動(dòng)作，動(dòng)作是運(yùn)動(dòng)家具在同一方向上的一段連續(xù)的運(yùn)動(dòng)，該段運(yùn)動(dòng)包含至少ー個(gè)加速和至少ー個(gè)減速的過程。圖2所示為節(jié)拍動(dòng)作的幾個(gè)樣例示意圖，圖2中橫坐標(biāo)表示時(shí)間軸，節(jié)拍為單位，縱坐標(biāo)表示節(jié)拍動(dòng)作的速度大小，其中符號(hào)代表節(jié)拍動(dòng)作的方向。第一個(gè)節(jié)拍時(shí)值中的節(jié)拍動(dòng)作包含兩個(gè)加速和兩個(gè)減速的過程以及正的方向；第四個(gè)節(jié)拍時(shí)值中的節(jié)拍動(dòng)作包含兩個(gè)加速和兩個(gè)減速的過程以及負(fù)的方向；第三個(gè)節(jié)拍時(shí)值中的節(jié)拍動(dòng)作有兩個(gè)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)140是本實(shí)施方式運(yùn)動(dòng)家具中執(zhí)行運(yùn)動(dòng)功能的機(jī)構(gòu)部分。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)140包括有一個(gè)承載人體并能相對(duì)地板運(yùn)動(dòng)的基座和傳遞電機(jī)動(dòng)カ的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接電機(jī)并推動(dòng)基座相對(duì)于地板運(yùn)動(dòng)并在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)140的運(yùn)動(dòng)行程中的每個(gè)位置都能有效傳遞電機(jī)動(dòng)力，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用齒輪傳動(dòng)，齒條傳動(dòng)，帶傳動(dòng)等多種機(jī)構(gòu)形式。例如電動(dòng)兒童車中的帶有車輪的底盤和連接電機(jī)與底盤車輪的傳動(dòng)裝置，二者共同構(gòu)成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。例如加裝有電機(jī)和傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)椅，其轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置一起構(gòu)成運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)140的優(yōu)選為專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210267711. 6的申請(qǐng)專利中權(quán)利要求8所述的ー種家具的運(yùn)動(dòng)裝置中的機(jī)構(gòu)部分，該申請(qǐng)專利與本申請(qǐng)專利的申請(qǐng)人或?qū)＠麢?quán)人為同一人。驅(qū)動(dòng)器120和電機(jī)130是本實(shí)施方式運(yùn)動(dòng)家具中的動(dòng)カ源，驅(qū)動(dòng)器120提供運(yùn)動(dòng) 所需的電能，電機(jī)130則把驅(qū)動(dòng)器120提供的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)器120接受控制器110的控制指令，輸出電機(jī)120的驅(qū)動(dòng)電壓電流，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。電機(jī)130可以是直流電機(jī)，可以是交流電機(jī)，也可以是伺服電機(jī)，優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)器120為與電機(jī)130適配的驅(qū)動(dòng)器?？刂破?10是本實(shí)施方式運(yùn)動(dòng)家具的控制中心，由電子器件和電路板組成。如圖I所示控制器110包括節(jié)拍同步信號(hào)接收器201和節(jié)拍動(dòng)作控制器202。節(jié)拍同步信號(hào)接收器201是ー個(gè)從外部接收節(jié)拍同步信號(hào)的接收器。所述的節(jié)拍同步信號(hào)是由外部模塊根據(jù)音樂節(jié)拍的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息生成，并作為啟動(dòng)節(jié)拍動(dòng)作的時(shí)間參考信號(hào)，實(shí)現(xiàn)音樂節(jié)拍和節(jié)拍動(dòng)作在時(shí)間上保持一定的相對(duì)關(guān)系。節(jié)拍同步信號(hào)是ー種音樂特征，同時(shí)也是一種動(dòng)作特征。節(jié)拍同步信號(hào)接收器201接收的節(jié)拍同步信號(hào)的供給裝置可以是控制器110內(nèi)置的其它模塊或器件，也可以是控制器110之外的裝置，如電腦，音頻分析裝置，帶有提取音樂特征功能的音樂播放設(shè)備等。節(jié)拍動(dòng)作控制器202用于經(jīng)由預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑生成動(dòng)作特征，再根據(jù)生成的動(dòng)作特征控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作姆ー步的運(yùn)動(dòng)速度。節(jié)拍動(dòng)作具有一個(gè)動(dòng)作方向D，方向D有兩個(gè)值，比如定義為正方向和反方向。節(jié)拍動(dòng)作的初始時(shí)間點(diǎn)與節(jié)拍同步信號(hào)在時(shí)間上具有一定的相對(duì)關(guān)系，該相對(duì)的同步時(shí)間間隔T取值范圍一般不超過節(jié)拍時(shí)值，節(jié)拍動(dòng)作之前和之后的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)的速度可以為零，也可以不為零。節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)行過程由連續(xù)的一歩一歩運(yùn)動(dòng)組成，節(jié)拍動(dòng)作的每ー步具有一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度，ー個(gè)n步的節(jié)拍動(dòng)作有n個(gè)速度,從第一步的速度Vl開始,到最后ー步的速度Vn，組成ー個(gè)速度的集合P(n)，P(n) = {VI，V2，…Vn}，一個(gè)節(jié)拍動(dòng)作對(duì)應(yīng)ー個(gè)速度集合P(n)，速度集合中的元素可以相同，也可以不同，如V2>V1，V3=V4等。本實(shí)施方式中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在ー個(gè)行程位置和一定的負(fù)載下運(yùn)動(dòng)時(shí)有一個(gè)極限速度，并在各運(yùn)行速度變化時(shí)有一個(gè)極限加速度，速度集合P (n)不應(yīng)超過該極限值，即滿足每ー步的速度Vn不大于極限速度，速度變化時(shí)An不大于極限加速度，其中Vn表示速度集合P (n)中的第n步的速度值，An表示速度為Vn時(shí)的加速度。動(dòng)作特征是指節(jié)拍動(dòng)作的特性，比如上述的節(jié)拍動(dòng)作的方向D，節(jié)拍同步信號(hào)，節(jié)拍動(dòng)作相對(duì)同步信號(hào)的同步時(shí)間間隔T，節(jié)拍動(dòng)作的速度集合P (n)。節(jié)拍動(dòng)作的速度集合P(n)具有多種特征，其特征也屬于節(jié)拍動(dòng)作的動(dòng)作特征，比如節(jié)拍動(dòng)作的歩數(shù)N，節(jié)拍動(dòng)作的最大速度Vm，節(jié)拍動(dòng)作某一歩的加速度A (速度變化量)，節(jié)拍動(dòng)作的目的位置，節(jié)拍動(dòng)作的周期，節(jié)拍動(dòng)作在某個(gè)速度時(shí)運(yùn)行的歩數(shù)Nv等等。節(jié)拍動(dòng)作控制器202生成動(dòng)作特征的途徑可以是內(nèi)部預(yù)設(shè)產(chǎn)生，也可以是外部模塊提供。生成的動(dòng)作特征可以是固定不變的，也可以是變化的。生成的動(dòng)作特征可以隨節(jié)拍變化，一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)動(dòng)作特征的ー個(gè)值；動(dòng)作特征也可以在節(jié)拍內(nèi)隨時(shí)間變化，一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)動(dòng)作特征的多個(gè)值。采用外部模塊提供的動(dòng)作特征可以是動(dòng)作方向D、節(jié)拍同步信號(hào)、節(jié)拍動(dòng)作相對(duì)同步信號(hào)的同步時(shí)間間隔T、節(jié)拍動(dòng)作的步數(shù)N、節(jié)拍動(dòng)作的最大速度Vm、節(jié)拍動(dòng)作某一歩的加速度A、節(jié)拍動(dòng)作的目的位置、節(jié)拍動(dòng)作的周期、節(jié)拍動(dòng)作在某個(gè)速度時(shí)運(yùn)行的歩數(shù)Nv等等。外部模塊提供的動(dòng)作特征可以是ー個(gè)或多個(gè)。采用內(nèi)部預(yù)設(shè)生成的 動(dòng)作特征可以是動(dòng)作方向D、節(jié)拍動(dòng)作相對(duì)同步信號(hào)的時(shí)間間隔T、節(jié)拍動(dòng)作的步數(shù)N、節(jié)拍動(dòng)作的最大速度Vm、節(jié)拍動(dòng)作某一歩的加速度A、節(jié)拍動(dòng)作的目的位置、節(jié)拍動(dòng)作的周期、節(jié)拍動(dòng)作在某個(gè)速度時(shí)運(yùn)行的歩數(shù)Nv等等。預(yù)設(shè)生成的動(dòng)作特征可以是ー個(gè)或多個(gè)。在采用預(yù)設(shè)途徑生成動(dòng)作特征的過程中，包含以下步驟預(yù)設(shè)哪些動(dòng)作特征是固定的，并預(yù)設(shè)固定動(dòng)作特征的固定值；預(yù)設(shè)哪些動(dòng)作特征是變化的，并預(yù)設(shè)其變化方式；對(duì)于預(yù)設(shè)變化的動(dòng)作特征，根據(jù)變化方式計(jì)算當(dāng)前節(jié)拍或當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)作特征值。例如
第一個(gè)具體例由節(jié)拍同步信號(hào)接收器201提供節(jié)拍同步信號(hào)，節(jié)拍動(dòng)作的動(dòng)作方向設(shè)定為隨節(jié)拍變化，同步時(shí)間間隔T設(shè)定為固定值，速度集合P(n)設(shè)定為不變的集合；第二個(gè)具體例由節(jié)拍同步信號(hào)接收器201提供節(jié)拍同步信號(hào)，節(jié)拍動(dòng)作的動(dòng)作方向設(shè)定為隨節(jié)拍變化，同步時(shí)間間隔T設(shè)定為可變，速度集合P(n)設(shè)定為不變的集合；
第三個(gè)具體例由節(jié)拍同步信號(hào)接收器201提供節(jié)拍同步信號(hào)，節(jié)拍動(dòng)作的動(dòng)作方向設(shè)定為隨節(jié)拍變化，同步時(shí)間間隔T設(shè)定為不變，速度集合P(n)設(shè)定為可變；
第四個(gè)具體例由節(jié)拍同步信號(hào)接收器201提供節(jié)拍同步信號(hào)，節(jié)拍動(dòng)作的動(dòng)作方向設(shè)定為隨節(jié)拍變化，同步時(shí)間間隔T設(shè)定為可變，速度集合P(n)設(shè)定為可變。針對(duì)動(dòng)作方向D，其變化方式有多種，如
隨機(jī)方式，如圖3所不,姆個(gè)節(jié)拍動(dòng)作先隨機(jī)確定ー個(gè)動(dòng)作方向，然后執(zhí)行ー個(gè)方向確認(rèn)步驟根據(jù)當(dāng)前位置和剛確定的動(dòng)作方向以及節(jié)拍動(dòng)作的總步數(shù)計(jì)算出目的位置，如果目的位置超出設(shè)定行程的上下限位置，則把剛確定的動(dòng)作方向取反，如未超出則動(dòng)作方向不變；
直行方式，如圖4所示，在初始節(jié)拍動(dòng)作時(shí)設(shè)定ー個(gè)動(dòng)作方向，然后執(zhí)行前述的方向確認(rèn)步驟，后續(xù)的每個(gè)節(jié)拍動(dòng)作中，重復(fù)執(zhí)行前述的方向確認(rèn)步驟；
M/N拍換向方式，在初始的節(jié)拍設(shè)定個(gè)動(dòng)作方向，然后在執(zhí)打M個(gè)節(jié)拍動(dòng)作后更換成相反的方向，再在執(zhí)行N個(gè)節(jié)拍動(dòng)作后更換成相反的方向，后續(xù)的節(jié)拍重復(fù)上述換向過程。如1/1拍換向正反正反；1/2拍換向正反反正反反；2/2拍換向正正反反正正反反等；隨動(dòng)作特征換向方式，例如根據(jù)目的位置與當(dāng)前位置的差距來決定動(dòng)作方向，目的位置值大于當(dāng)前位置值時(shí)，取正方向，目的位置值小于當(dāng)前位置值時(shí)，取反方向。
當(dāng)方向?yàn)橥獠磕K提供時(shí)，方向的變化將取決于外部模塊。針對(duì)節(jié)拍動(dòng)作相對(duì)同步信號(hào)的同步時(shí)間間隔T，可以有多種設(shè)定方式，如
固定方式，同步時(shí)間間隔T設(shè)定為一恒定值，如0ms, 5ms, 20ms等；
隨機(jī)方式，同步時(shí)間間隔T隨節(jié)拍變化，在ー個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)隨機(jī)取值(如0到100ms)，并滿足同步時(shí)間間隔T與節(jié)拍動(dòng)作周期時(shí)間之和不大于節(jié)拍時(shí)值的條件；
周期變化方式，同步時(shí)間間隔T隨節(jié)拍周期性變化，比如T = N %100(ms)，式中N是節(jié)拍進(jìn)行的個(gè)數(shù)，%是取模運(yùn)算符號(hào)；
隨動(dòng)作特征變化方式，例如同步時(shí)間間隔T隨節(jié)拍時(shí)值變化，如T = M/10(ms)，式中M為節(jié)拍時(shí)值，単位為ms，節(jié)拍時(shí)值M由外部模塊提供。 當(dāng)同步時(shí)間間隔T為外部模塊提供吋，同步時(shí)間間隔T的變化將取決于外部模塊。針對(duì)速度集合P(n)，可以是ー個(gè)固定的集合，如P(n) = {100，100，100，100，150，150，100，100，100}，集合中元素的單位為歩/秒。速度集合P(n)也可以是變化的，與速度集合P(n)相關(guān)的動(dòng)作特征的變化會(huì)導(dǎo)致速度集合P (n)的變化。與速度集合P (n)相關(guān)的動(dòng)作特征的變化有多種方式，當(dāng)動(dòng)作特征為步數(shù)時(shí)，歩數(shù)的變化方式有隨機(jī)變化方式；隨節(jié)拍變化方式，該方式一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)ー個(gè)步數(shù)值；隨節(jié)拍內(nèi)的時(shí)間變化方式，該方式一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)多個(gè)步數(shù)值等等。當(dāng)步數(shù)為外部模塊提供時(shí)，歩數(shù)值的變化方式取決于外部模塊。當(dāng)動(dòng)作特征為目的位置吋，目的位置的變化方式有隨機(jī)變化方式；隨節(jié)拍變化方式等等。當(dāng)目的位置為外部模塊提供吋，目的位置的變化方式取決于外部模塊。對(duì)于預(yù)設(shè)生成的可變的動(dòng)作特征，節(jié)拍動(dòng)作控制器202根據(jù)預(yù)設(shè)的變化方式計(jì)算出當(dāng)前節(jié)拍或當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)作特征值。對(duì)于從外部接收的動(dòng)作特征，直接接收即為生成。對(duì)于節(jié)拍動(dòng)作控制器202根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作姆ー步的運(yùn)動(dòng)速度做以下說明。節(jié)拍動(dòng)作的同步是對(duì)節(jié)拍動(dòng)作初始時(shí)間點(diǎn)的確定，節(jié)拍同步信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)加上同步時(shí)間間隔T可得出的新的時(shí)間點(diǎn)作為節(jié)拍動(dòng)作的初始時(shí)間點(diǎn)。作為ー個(gè)優(yōu)選的同步方式是同步時(shí)間間隔T設(shè)定為零(生成動(dòng)作特征以及控制的時(shí)間忽略不計(jì))，節(jié)拍動(dòng)作控制器202在接收到ー個(gè)新的節(jié)拍同步信號(hào)時(shí)，開始生成動(dòng)作特征，再根據(jù)生成的動(dòng)作特征控制節(jié)拍動(dòng)作的執(zhí)行。節(jié)拍動(dòng)作的方向控制是直接按照方向動(dòng)作特征輸出方向控制信號(hào)。節(jié)拍動(dòng)作的速度集合P(n)控制是根據(jù)與速度集合P(n)相關(guān)的動(dòng)作特征來完成節(jié)拍動(dòng)作的一步步的運(yùn)動(dòng)控制。所述與速度集合P(n)相關(guān)的動(dòng)作特征可以是預(yù)設(shè)產(chǎn)生，也可以是從外部接收。對(duì)于根據(jù)動(dòng)作特征控制節(jié)拍動(dòng)作的速度集合P (n)的控制方式有多種，不同的動(dòng)作特征，控制方式可以不同，同樣的動(dòng)作特征，控制方式也有多種，舉例如下?？刂品绞嚼辉O(shè)定動(dòng)作特征為隨節(jié)拍變化的歩數(shù)N，設(shè)定速度集合P (n)有ー個(gè)加速段，ー個(gè)減速段以及ー個(gè)最大速度。節(jié)拍動(dòng)作控制器202根據(jù)步數(shù)N控制節(jié)拍動(dòng)作的各段的歩數(shù)，從而調(diào)整速度集合P (n)。如圖5所示，V為速度，T為節(jié)拍時(shí)值，針對(duì)輸入的4個(gè)不同歩數(shù)，控制生成有4個(gè)不同的速度集合P(n):當(dāng)歩數(shù)小時(shí)，速度集合P(n)僅由加速段和減速段組成，如虛線I所示的速度集合P (n)；當(dāng)步數(shù)增大時(shí)，如線2所示的速度集合P (n)，有ー個(gè)加速段，一個(gè)減速段，以及ー個(gè)最高速度的勻速段；當(dāng)步數(shù)更大時(shí)，如線3所示的速度集合P(n)，增加了勻速段的運(yùn)行步數(shù)；在ー個(gè)節(jié)拍時(shí)值內(nèi)，速度集合P(n)有ー個(gè)最大的步數(shù)，如線4所示的速度集合P (n)?？刂品绞嚼?設(shè)定動(dòng)作特征為隨節(jié)拍變化的速度Vm，設(shè)定速度集合P (n)有ー個(gè)加速段，一個(gè)減速段，ー個(gè)速度Vm的勻速段。節(jié)拍動(dòng)作控制器202根據(jù)輸入的速度Vm來控制節(jié)拍動(dòng)作的最大速度，從而調(diào)整速度集合P (n)。如圖6所示，V為速度，T為節(jié)拍時(shí)值，針對(duì)輸入的4個(gè)不同Vm,控制生成4個(gè)不同的速度集合P (n):當(dāng)Vm最 大時(shí),如線I所示的速度集合P(n);當(dāng)Vm變小時(shí)，如線2所示的速度集合P (n);當(dāng)Vm更小時(shí)，如線3、4所示的速度集合P(n)。控制方式例三設(shè)定動(dòng)作特征為在一個(gè)節(jié)拍內(nèi)可變化的步數(shù)，速度集合P (n)的設(shè)定同控制方式例一。節(jié)拍動(dòng)作控制器202先從ー個(gè)節(jié)拍內(nèi)輸入的多個(gè)步數(shù)中選擇ー個(gè)步數(shù)值，再根據(jù)該選擇的步數(shù)生成速度集合P (n)。針對(duì)ー個(gè)節(jié)拍內(nèi)的多個(gè)步數(shù)值，有多種選擇方式，如単一選擇法，從ー個(gè)節(jié)拍中的多個(gè)步數(shù)值中選取第n個(gè)值，比如第一個(gè)，選取后采用控制方式一中的控制方法生成速度集合P (n);如峰值重復(fù)選擇法，先設(shè)定ー個(gè)節(jié)拍中的多個(gè)步數(shù)值中前n個(gè)值有效，在第一個(gè)步數(shù)值NI接收到時(shí)，設(shè)定NI為峰值，然后根據(jù)峰值生成速度集合P (n)，在第二個(gè)步數(shù)值N2到來時(shí)，比較N2與峰值的大小，如果N2大于峰值，則用N2取代峰值，再重新根據(jù)峰值生成速度集合P (n)，后續(xù)的步數(shù)值到來吋，重復(fù)前述比較、取代、生成速度集合P(ri)的過程，直到最后ー個(gè)有效的歩數(shù)Nn。如圖5及圖7所示，在第一個(gè)步數(shù)值NI到來時(shí)，節(jié)拍動(dòng)作控制器202設(shè)定NI為峰值，并根據(jù)峰值開始生成圖11中的虛線I所示的速度集合P(n)，在tl時(shí)間點(diǎn)收到第二個(gè)步數(shù)N2，比較N2和峰值后，用N2取代峰值，井根據(jù)峰值重新生成速度集合P (n)，圖7 (a)所示面積I為從啟動(dòng)到tl時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)運(yùn)行的歩數(shù)，圖7(b)為重新生成的速度集合P (n)，在t2時(shí)間點(diǎn)收到第三個(gè)步數(shù)N3吋，比較N3和峰值后，用N3取代峰值，井根據(jù)峰值重新生成速度集合P (n)，圖7 (d)所示面積2為tl到t2時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)運(yùn)行的歩數(shù)，圖7(e)為重新生成的速度集合P (n)，后續(xù)接收新的步數(shù)值吋，重復(fù)上述過程，如果該步數(shù)值不大于峰值，則不改變峰值，也不重新生成速度集合P (n)。通過上述對(duì)本實(shí)施方式的說明，本實(shí)施方式控制器110的控制流程如圖18所示，包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)Sio ;根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征Sll ;根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步,方向以及節(jié)拍動(dòng)作姆ー步的運(yùn)動(dòng)速度S12。本發(fā)明ー種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的第二種實(shí)施方式如圖8所示，該實(shí)施方式是基于第一種實(shí)施方式，控制器110還包括節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器203和節(jié)拍強(qiáng)度轉(zhuǎn)換器204。節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器203是ー個(gè)從外部接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)的接收器。節(jié)拍同步強(qiáng)度接收器203接收的節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)的供給裝置可以是控制器110中的其它模塊或器件，如音樂特征提取模塊，也可以是控制器110之外的裝置，如電腦，音頻分析裝置，帶有提取音樂特征功能的音樂播放設(shè)備等。節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)是指音樂節(jié)拍中的音頻功率的量化信號(hào)。節(jié)拍聲音功率越大，節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)的值越大。節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)可以有多種格式，如
強(qiáng)弱拍格式，這種格式一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)ー個(gè)強(qiáng)弱幅度值，強(qiáng)弱幅度值可以設(shè)定為ー個(gè)或多個(gè)固定的數(shù)值。ー個(gè)具體實(shí)例如圖9所示，該格式有ニ種固定值一個(gè)是強(qiáng)拍時(shí)的幅度值，一個(gè)是弱拍時(shí)的幅度值。該格式也可以有三種固定值ー個(gè)強(qiáng)拍值，對(duì)應(yīng)強(qiáng)拍時(shí)的幅度；ー個(gè)弱拍值，對(duì)應(yīng)弱拍時(shí)的幅度；一個(gè)零值，對(duì)應(yīng)無音時(shí)的幅度；
單強(qiáng)度值格式，該格式一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)ー個(gè)強(qiáng)弱幅度值，每個(gè)節(jié)拍的強(qiáng)弱幅度值跟隨節(jié)拍強(qiáng)度變化，ー個(gè)具體實(shí)例如圖10所示；
多強(qiáng)度值格式，該格式一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)多個(gè)強(qiáng)弱幅度值，該強(qiáng)弱幅度值跟隨節(jié)拍內(nèi)各時(shí)間片段的節(jié)拍強(qiáng)度變化，ー個(gè)具體實(shí)例如圖11所示。對(duì)于強(qiáng)弱拍格式和單強(qiáng)度值格式，由于都是一個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)ー個(gè)強(qiáng)度幅度值，該節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)中同時(shí)包含著節(jié)拍同步信號(hào)信息，所以在這種情況下，節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器可以包含節(jié)拍同步信號(hào)接收器。對(duì)于多強(qiáng)度值格式，由于ー個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)多個(gè)強(qiáng)度幅度值，所以需要一個(gè)同步信號(hào) 來同步接收節(jié)拍強(qiáng)度值。節(jié)拍強(qiáng)度轉(zhuǎn)換器204用于把節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器203接收到的節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征，轉(zhuǎn)換后的動(dòng)作特征提供給節(jié)拍動(dòng)作控制器202。節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)可以轉(zhuǎn)換成的動(dòng)作特征有多種，如節(jié)拍動(dòng)作的步數(shù)N，節(jié)拍動(dòng)作的最大速度Vm，節(jié)拍動(dòng)作的加速度A，節(jié)拍動(dòng)作的目的位置，節(jié)拍動(dòng)作的周期，節(jié)拍動(dòng)作在某個(gè)速度時(shí)運(yùn)行的歩數(shù)Nv等等，其轉(zhuǎn)換的方式有多種，如數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)換方式，如數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式y(tǒng) = f(x),y = f(x，t)等等，其中y表示節(jié)拍動(dòng)作的歩數(shù)，X表示節(jié)拍強(qiáng)度值，t表示其它自變量(如節(jié)拍時(shí)值等，當(dāng)用到該參數(shù)時(shí)，該自變量參數(shù)可以是設(shè)定或者外部輸入)，通過計(jì)算函數(shù)等號(hào)右側(cè)的表達(dá)式，可以得出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作特征值。如查表轉(zhuǎn)換方式，該方式也可以屬于數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)換方式中的ー種，先建立一個(gè)數(shù)據(jù)表，然后根據(jù)輸入的節(jié)拍強(qiáng)度值來查找數(shù)據(jù)表，輸出數(shù)據(jù)表中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表還可以是多維數(shù)據(jù)表，根據(jù)節(jié)拍強(qiáng)度值和其它音樂特征來從多維數(shù)據(jù)表中查找對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，所述的其它音樂特征比如是節(jié)拍時(shí)值。還比如是多種轉(zhuǎn)換方式的組合，如先采用查表轉(zhuǎn)換方式得到ー個(gè)中間數(shù)據(jù)，然后通過以該中間數(shù)據(jù)為自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)式計(jì)算得到最終的動(dòng)作特征值。本實(shí)施方式的控制流程如圖19所示，包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)SlO ;接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)S20 ;把節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征S21 ;根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征S11,根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作每ー步的運(yùn)動(dòng)速度S12。所述控制流程是在第一種實(shí)施方式的控制流程的步驟SlO和步驟Sll之間增加了步驟接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)S20和把強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征S21。本發(fā)明ー種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的第三種實(shí)施方式如圖12所不，該實(shí)施方式基于第一種實(shí)施方式，控制器110還包括旋律音高信號(hào)接收器205和旋律音高轉(zhuǎn)換器206。旋律音高信號(hào)接收器205 —個(gè)從外部接收旋律音高信號(hào)的接收器。旋律音高信號(hào)接收器205接收的旋律音高信號(hào)的供給裝置可以是控制器110中的其它模塊或器件，如音樂特征提取模塊，也可以是控制器110之外的裝置，如電腦，音頻分析裝置，帶有提取音樂特征功能的音樂播放設(shè)備等。音樂旋律提取的技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有許多，如《現(xiàn)代圖書情報(bào)技木》2007年第3期總第148期中發(fā)表的ー種新的音樂旋律提取方法及其應(yīng)用，該文中所述的旋律提取過程如圖13所示
音頻文件的預(yù)處理主要包括兩部分內(nèi)容，一是將音頻音樂文件進(jìn)行加窗處理，得到一個(gè)音頻片段系列，ニ是對(duì)得到的序列中的每ー幀進(jìn)行快速傅里葉變換，得到ー個(gè)時(shí)序頻譜集合;
基頻提取算法采用的是德國(guó)曼海姆大學(xué)研究人員提出的ー種算法，利用樂音和諧型規(guī)律，把十二平均律中音程為純五度、純四度、大三度和小三度的音之間的頻率比近似的轉(zhuǎn)化為小整數(shù)比。其它音程轉(zhuǎn)化成頻率整數(shù)比時(shí)，這樣的兩個(gè)音之間就不會(huì)有和諧性，因而也不是樂音；
音頻音樂文件經(jīng)過預(yù)處理過程之后得到的時(shí)序頻譜集合中的每ー個(gè)頻譜，通過上述基頻提取算法處理之后，就可以得到ー個(gè)與之對(duì)應(yīng)的基頻，整個(gè)集合就是ー個(gè)基頻的時(shí)序序列。這個(gè)基頻序列實(shí)際上就是被處理音頻音樂文件的音高隨時(shí)間變化的函數(shù)； 上述得到的基頻序列需要經(jīng)過音名轉(zhuǎn)換算法的處理，轉(zhuǎn)換成音名序列，音名轉(zhuǎn)換算法的內(nèi)容如下首先，以頻率與音名的對(duì)應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)，把與某一音名的音程絕對(duì)值小于50音分的基頻認(rèn)定為是屬于這一音名，這樣可以把基頻時(shí)序序列中的所有頻率成分包含進(jìn)來，以避免漏掉重要的基頻成分；其次，從橫向和縱向兩個(gè)方向掃描得到音名序列，排除反常點(diǎn)。經(jīng)過音名轉(zhuǎn)換算法的處理，基頻的時(shí)序序列被轉(zhuǎn)換成音名的時(shí)序序列，序列中的音名采用作者提出的數(shù)值音名表示法來表示，即用I到88這88個(gè)自然數(shù)來表示鋼琴上的88個(gè)琴鍵對(duì)應(yīng)的音；
音名時(shí)序序列需要經(jīng)過音符切分才能夠得到旋律。筆者提出了ー種音符切分算法，該算法順序掃描音名時(shí)序序列，探測(cè)音名的變化，當(dāng)發(fā)生音名變化時(shí)，如果變化之前的連續(xù)相同音名數(shù)量超過10個(gè)(時(shí)間上相當(dāng)于100ms)，就認(rèn)為前面的相同音名序列是ー個(gè)音符。音名時(shí)序序列經(jīng)過算法處理后得到音符時(shí)序序列，也就是用數(shù)值名表示法的旋律。比如《電聲技術(shù)》2005年12月期刊中的文章編號(hào)為1002-8684 (2005)12-0004-04的基于旋律的音樂檢索系統(tǒng)一文，文中采用三步輪廓法來表示旋律，該文的筆者使用ー個(gè)字符串來表示一段樂曲的旋律輪廓(音程走向)，如用字符U表示當(dāng)前音符比前一音符音調(diào)上升(up) ,D表示當(dāng)前音符比前一音符音調(diào)降低(down) ,S表示當(dāng)前音符與前一音符音調(diào)相同(same)。因此，每段樂曲的旋律輪廓就是ー個(gè)由U，D，S組成的字符串。旋律音高信號(hào)接收器205接收的旋律音高信號(hào)格式可以分為兩大類，ー類為相對(duì)音高的格式，一類為絕對(duì)音高的格式。相對(duì)音高格式是相鄰兩個(gè)旋律音高間的相對(duì)信息，其可以有多種具體模式，如音高相對(duì)增減的簡(jiǎn)單模式，前述三步輪廓法所表示的旋律就屬于這一種；如音高相對(duì)增減音程的模式，該模式不僅包括音高的增減關(guān)系，還包括音高增減的音程大小，具體例如U1U2D1U3D4SSSD2,該例中的U表示増加，D表示減小，S表示不變，U和D后面的數(shù)字表示十二分音程的數(shù)量，Ul表示音高増加ー個(gè)半音，U2表示音高増加ー個(gè)全音，后面的如此類推。絕對(duì)音高格式是把音樂的旋律音高變化范圍映射到ー個(gè)固定的音高區(qū)間。映射的方式可以有多種，比如對(duì)所有旋律音高采用八度音程等同替換，使得絕大多數(shù)的旋律音高落在所設(shè)定的音高區(qū)間之內(nèi)，超出部分可以用區(qū)間邊界的音高替代。該固定的音高區(qū)間可以設(shè)定音樂的主旋律音高變化范圍，具體例如圖8所示，圖14中音高區(qū)間為三個(gè)八度音程，音頻從220Hz到1661. 2Hz，分為36個(gè)音高值，編號(hào)從0到35，圖9中音高區(qū)間為三個(gè)八度音程，音頻從220Hz到1670Hz，分為12個(gè)音高區(qū)段值，編號(hào)從0到11。旋律音高轉(zhuǎn)換器206用于把旋律音高接收器205接收到的旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征，并把轉(zhuǎn)換后的動(dòng)作特征提供給節(jié)拍動(dòng)作控制器202。轉(zhuǎn)換的方式可以有多種，如
數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)換方式，如數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式y(tǒng) = f(x),y = f(x, t)等等，其中y表示節(jié)拍動(dòng)作的步數(shù)，X表示旋律音高值，t表示其它自變量(當(dāng)用到該參數(shù)時(shí),該自變量參數(shù)可以是設(shè)定或者外部輸入)，通過計(jì)算函數(shù)等號(hào)右側(cè)的表達(dá)式，可以得出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作特征值；如查表轉(zhuǎn)換方式，該方式也可以屬于數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)換方式中的ー種，先建立一個(gè)數(shù)據(jù)表，然后根據(jù)輸入的節(jié)拍強(qiáng)度值來查找數(shù)據(jù)表，輸出數(shù)據(jù)表中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表還可以是多維數(shù)據(jù)表，根據(jù)節(jié)拍強(qiáng)度值和其它音樂特征來從多維數(shù)據(jù)表中查找對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，所述的其它音樂特征比如是節(jié)拍時(shí)值；比如多種轉(zhuǎn)換方式的組合，如先采用查表轉(zhuǎn)換方式得到ー個(gè)中間數(shù)據(jù)，然 后通過以該中間數(shù)據(jù)為自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)式計(jì)算得到最終的動(dòng)作特征值。對(duì)于相對(duì)音高格式的旋律音高，可以轉(zhuǎn)換成帶符號(hào)的動(dòng)作特征，音高相對(duì)增加時(shí)符號(hào)取正，音高相對(duì)減小時(shí)符號(hào)取負(fù)，轉(zhuǎn)換成的動(dòng)作特征有多種，如節(jié)拍動(dòng)作的歩數(shù)N，節(jié)拍動(dòng)作的最大速度Vm，節(jié)拍動(dòng)作的加速度A，節(jié)拍動(dòng)作的目的位置，節(jié)拍動(dòng)作的周期，節(jié)拍動(dòng)作在某個(gè)速度時(shí)運(yùn)行的歩數(shù)Nv等等，對(duì)于帶符號(hào)的動(dòng)作特征，節(jié)拍動(dòng)作控制器202可以根據(jù)符號(hào)來確定方向，井根據(jù)動(dòng)作特征的絕對(duì)值來控制節(jié)拍動(dòng)作的速度集合P (n)。對(duì)于絕對(duì)音高格式的旋律音高，轉(zhuǎn)換成的動(dòng)作特征有多種，如節(jié)拍動(dòng)作的歩數(shù)N，節(jié)拍動(dòng)作的最大速度Vm，節(jié)拍動(dòng)作的加速度A，節(jié)拍動(dòng)作的目的位置，節(jié)拍動(dòng)作的周期，節(jié)拍動(dòng)作在某個(gè)速度時(shí)運(yùn)行的歩數(shù)Nv等等，具體例如圖14所示的絕對(duì)音高信號(hào)，可以轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的目的位置，首先在本實(shí)施方式的有效運(yùn)動(dòng)行程中選取一段行程來對(duì)應(yīng)圖14所示的絕對(duì)音高表，分別設(shè)定ー個(gè)旋律音高對(duì)應(yīng)ー個(gè)行程位置。轉(zhuǎn)換時(shí)根據(jù)旋律音高來查找對(duì)應(yīng)的行程位置，并設(shè)定為當(dāng)前節(jié)拍動(dòng)作的目的位置。節(jié)拍動(dòng)作控制器202根據(jù)目的位置和當(dāng)前位置來控制方向和節(jié)拍動(dòng)作的速度集合P (n)。當(dāng)ー個(gè)節(jié)拍對(duì)應(yīng)多個(gè)旋律音高的動(dòng)作特征值時(shí)，旋律音高轉(zhuǎn)換器206可以只提供ー個(gè)動(dòng)作特征值，比如是在節(jié)拍內(nèi)的第一個(gè)值或第n個(gè)值。當(dāng)ー個(gè)旋律音高的時(shí)值為多個(gè)節(jié)拍時(shí)，該旋律音高時(shí)值范圍內(nèi)的多個(gè)節(jié)拍旋律音高為同一值。本實(shí)施方式的控制流程如圖20所示，包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)SlO ;接收旋律音高信號(hào)S30 ;把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征S31 ;根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征S11,根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作每ー步的運(yùn)動(dòng)速度S12。所述控制流程是在第一種實(shí)施方式的控制流程的步驟SlO和步驟Sll之間增加了步驟接收旋律音高信號(hào)S30和把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征S31。本發(fā)明ー種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的第四種實(shí)施方式如圖16所不，該實(shí)施方式基于第二種實(shí)施方式，控制器110還包括旋律音高信號(hào)接收器205和旋律音高轉(zhuǎn)換器206。本實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)在ー個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)中體現(xiàn)出音樂的節(jié)奏和旋律特征。其實(shí)現(xiàn)方式有多種，具體例如節(jié)拍同步信號(hào)接收器201如前所述，接收節(jié)拍同步信號(hào)；節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器203如前所述，接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)；強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換器204如前所述，本具體例中把節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成節(jié)拍動(dòng)作的歩數(shù)N ;旋律音高接收器205如前所述，接收旋律音高信號(hào)，本具體例中旋律音高信號(hào)為絕對(duì)音高格式；旋律音高轉(zhuǎn)換器206如前所述，把絕對(duì)音高格式的旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成目的位置。本具體例中的節(jié)拍動(dòng)作設(shè)定有一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程范圍，該范圍的行程設(shè)定為ー個(gè)固定值，其基點(diǎn)設(shè)定為旋律音高轉(zhuǎn)換成的目的位置。比如一個(gè)運(yùn)動(dòng)家具的行程全長(zhǎng)為0到1080歩，節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)行程范圍設(shè)定為200歩，該范圍的基點(diǎn)設(shè)定為旋律音高轉(zhuǎn)換器206轉(zhuǎn)換成的目的位置。當(dāng)旋律音高為同一個(gè)音高時(shí)，例如該音高對(duì)應(yīng)如圖14所示編號(hào)I的絕對(duì)音高，轉(zhuǎn)換為目的位置，目的位置值為行程的第30歩，節(jié)拍動(dòng)作在其運(yùn)動(dòng)行程范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，也就是從行程的第30步到第230步之間運(yùn)動(dòng),上限為第230步，下限為第30步，節(jié)拍動(dòng)作控制器202在該范圍內(nèi)根據(jù)節(jié)拍強(qiáng)度值轉(zhuǎn)換后的歩數(shù)控制節(jié)拍運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方式同第一種實(shí)施方式中的說明，方向采用直行方式；當(dāng)旋律音高變化時(shí)，節(jié)拍動(dòng)作的方向由目的位置和當(dāng)前位置的差距確定，差距為正時(shí)方向取正方向，差距為負(fù)時(shí)方向取負(fù)方向，差距的絕對(duì)值與節(jié)拍強(qiáng)度值之和作為節(jié)拍動(dòng)作的歩數(shù)，如果步數(shù)在ー個(gè)節(jié)拍時(shí)值內(nèi)不能完成時(shí)則減少步數(shù)直到在ー個(gè)節(jié)拍時(shí)值內(nèi)可以完成該步數(shù)。本實(shí)施方式的控制流程如圖21所示，包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)SlO ;接 收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)S20 ;把節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征S21 ;接收旋律音高信號(hào)S30 ;把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征S31 ;根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征S11，根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作姆ー步的運(yùn)動(dòng)速度S12。。所述控制流程是在第二種實(shí)施方式的控制流程的步驟S21和步驟Sll之間增加了步驟接收旋律音高信號(hào)S30和把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征S31。本發(fā)明基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的第五種實(shí)施方式，如圖17所示，該實(shí)施方式基于前述四種實(shí)施方式中的任ー種，控制器110還包括音樂特征提取模塊207。音樂特征提取模塊207用于從播放的音頻中實(shí)時(shí)提取音樂特征值，提取的音樂特征包括節(jié)拍同步信號(hào)。針對(duì)第二、四種實(shí)施方式，音樂特征提取模塊提取的音樂特征還可以包括節(jié)拍強(qiáng)度。節(jié)拍節(jié)拍時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信號(hào)和節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)的提取技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有許多，如
《數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用》學(xué)術(shù)論壇上發(fā)表的一種音樂速度與節(jié)拍類型的自動(dòng)檢測(cè)算法，中圖分類號(hào)TP39，文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A，文章編號(hào)1007-9416 (2009) 08-0039-03 ；
《青海師范大學(xué)學(xué)報(bào)》(自然科學(xué)版)2008年第3期中發(fā)表的ー種基于譜分析的音樂節(jié)奏識(shí)別算法，中圖分類號(hào)TP912. 3，文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A，文章編號(hào)1001-7542 (2008)03-0015-03 ；《信號(hào)處理》第26卷第8期2010年8月發(fā)表的一種高效的音樂節(jié)拍檢測(cè)算法及其在DSP中的實(shí)現(xiàn)，中圖分類號(hào)TN912. 1，文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A，文章編號(hào)1003-0530 (2010) 08-1246-06。針對(duì)第三、四種實(shí)施方式，音樂特征提取模塊提取的音樂特征還可以包括旋律音高。旋律特征提取的技術(shù)實(shí)現(xiàn)在前面的第三種實(shí)施方式中已說明。另外，音樂特征的提取目前已經(jīng)在電腦應(yīng)用方面得以體現(xiàn)，有許多音頻分析應(yīng)用軟件。本發(fā)明基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的第六種實(shí)施方式，如圖17所示，該實(shí)施方式基于前述五種實(shí)施方式中的任ー種，控制器110還包括音樂頻譜燈光控制模塊208。音樂頻譜燈光控制模塊208用于對(duì)播放的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)頻譜分析，然后根據(jù)音樂的頻譜和強(qiáng)度控制音樂頻譜指示燈光的開關(guān)或亮度。例如把整個(gè)頻譜分成各個(gè)頻率段，每個(gè)頻率段對(duì)應(yīng)ー個(gè)燈具或?qū)?yīng)燈光的ー種色彩，在音樂播放的過程中，實(shí)時(shí)的對(duì)音頻進(jìn)行頻譜分析，如果某頻段的幅度值超過設(shè)定的閥值，則控制打開該頻段對(duì)應(yīng)的燈光，并根據(jù)當(dāng)前的強(qiáng)度控制該燈光的亮度；再例如許多功放設(shè)備中的頻譜指示陣列LED，陣列LED中的列表示頻點(diǎn)，同一列點(diǎn)亮的LED數(shù)目表示該頻點(diǎn)的強(qiáng)度。上述各實(shí)施方式中的控制器110還可以包括用戶接ロ模塊，用戶接ロ模塊是方便用戶使用運(yùn)動(dòng)家具所建立的用戶和運(yùn)動(dòng)家具之間的聯(lián)系途徑。用戶通過該接口下達(dá)控制命令，如運(yùn)動(dòng)控制模式選擇、運(yùn)動(dòng)幅度選擇、運(yùn)動(dòng)暫停等等；運(yùn)動(dòng)家具通過該接ロ給用戶指示狀態(tài)，如故障指示、運(yùn)行狀態(tài)指示等等。用戶接ロ模塊可以是按鍵接ロ模式，語音控制接ロ模式，也可以是遙控接ロ模式。上述各實(shí)施方式中的控制器110還可以包括檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置包括位置檢測(cè)和復(fù)位檢測(cè)，位置檢測(cè)是指運(yùn)動(dòng)家具運(yùn)動(dòng)位置的檢測(cè)，該檢測(cè)可采用多種檢測(cè)技術(shù)，如安裝在電機(jī)軸上的編碼器、安裝在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸上的光碼盤以及安裝在底座上的光感應(yīng)頭等配合控制裝置的運(yùn)算處理能獲取運(yùn)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)位置信息。所述復(fù)位檢測(cè)是指在重新上電 時(shí)，控制裝置無法預(yù)知運(yùn)動(dòng)裝置的當(dāng)前位置，這個(gè)時(shí)候需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)使得運(yùn)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)經(jīng)過某ー個(gè)預(yù)設(shè)的固定位置，在該固定位置檢測(cè)到有效信號(hào)后停止運(yùn)動(dòng)，這時(shí)該固定位置即為復(fù)位位置，作為隨后運(yùn)動(dòng)的初始位置。復(fù)位位置可以設(shè)在運(yùn)動(dòng)裝置中的有效行程中的某一點(diǎn)上，該點(diǎn)具有唯一性，也就是在整個(gè)行程中具有不可重復(fù)性。復(fù)位位置檢測(cè)可采用多種技術(shù)手段，如光電感應(yīng)開關(guān)，磁接近開關(guān)，電容式接近感應(yīng)開關(guān)等。檢測(cè)裝置還可以包括體重檢測(cè)，紅外感應(yīng)器，運(yùn)動(dòng)失步、丟步檢測(cè)器。紅外感應(yīng)器在周圍有人靠近時(shí)發(fā)出信號(hào)。上述各實(shí)施方式中的控制器110還可以包括其它的運(yùn)動(dòng)控制方式，如手動(dòng)控制方式，其通過接ロ模塊手動(dòng)操作電位器或按鍵來控制運(yùn)動(dòng)的位置。如當(dāng)電位器的每個(gè)電位對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)家具的ー個(gè)行程位置，改變電位器的電位，運(yùn)動(dòng)家具就開始一段運(yùn)動(dòng)以達(dá)到改變后的電位對(duì)應(yīng)的行程位置。靈活方便的實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制家具的運(yùn)動(dòng)或位置?？刂破?10包括的其它控制方式還比如可編輯程控方式，先編輯運(yùn)動(dòng)家具的動(dòng)作，如動(dòng)作方向，速度集合P (n)，然后把一個(gè)或多個(gè)編輯好的動(dòng)作按次序組合起來，循環(huán)執(zhí)行該動(dòng)作組合。
權(quán)利要求
1.一種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具，包括控制器(110)，驅(qū)動(dòng)器(120)，電機(jī)(130 )以及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(140 )，其特征在于控制器(110)包括節(jié)拍同步信號(hào)接收器(201)和節(jié)拍動(dòng)作控制器(202)，節(jié)拍同步信號(hào)接收器(201)用于接收節(jié)拍同步信號(hào)，接收的節(jié)拍同步信號(hào)提供給節(jié)拍動(dòng)作控制器(202)，節(jié)拍動(dòng)作控制器(202)用于經(jīng)由內(nèi)部預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑生成動(dòng)作特征，再根據(jù)生成的動(dòng)作特征控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作每一步的運(yùn)動(dòng)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)動(dòng)家具，其特征在于所述控制器(110)還包括節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器(203)和節(jié)拍強(qiáng)度轉(zhuǎn)換器(204)，節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器(203)用于從外部接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)，節(jié)拍強(qiáng)度轉(zhuǎn)換器(204)用于把節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)接收器(203)接收到的節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征，轉(zhuǎn)換后的動(dòng)作特征提供給節(jié)拍動(dòng)作控制器(202)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的運(yùn)動(dòng)家具，其特征在于所述控制器(110)還包括旋律音高信號(hào)接收器(205)和旋律音高轉(zhuǎn)換器(206)，旋律音高信號(hào)接收器(205)用于從外部接收旋律音高信號(hào)，旋律音高轉(zhuǎn)換器(206)用于把旋律音高接收器(205)接收到的旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn) 換成動(dòng)作特征，并把轉(zhuǎn)換后的動(dòng)作特征提供給節(jié)拍動(dòng)作控制器(202)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)家具，其特征在于所述控制器(110)還包括旋律音高信號(hào)接收器(205)和旋律音高轉(zhuǎn)換器(206)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的運(yùn)動(dòng)家具，其特征在于控制器(110)還包括音樂特征提取模塊(207)，音樂特征提取模塊(207)用于從播放的音頻中實(shí)時(shí)提取音樂特征信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的運(yùn)動(dòng)家具，其特征在于控制器(110)還包括音樂頻譜燈光控制模塊(208)，音樂頻譜燈光控制模塊(208)用于對(duì)播放的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)頻譜分析，然后根據(jù)音樂的頻譜和強(qiáng)度控制音樂頻譜指示燈光的開關(guān)或亮度。
7.一種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的控制方法，其特征在于包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)(Sio);根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征(511);根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作每一步的運(yùn)動(dòng)速度(512)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于還包括以下步驟接收節(jié)拍強(qiáng)度信號(hào)(S20);把強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征(S21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于還包括以下步驟接收旋律音高信號(hào)(S30);把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征(S31)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于還包括以下步驟接收旋律音高信號(hào)(S30);把旋律音高信號(hào)轉(zhuǎn)換成動(dòng)作特征(S31)。
全文摘要
一種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具包括控制器(110)，驅(qū)動(dòng)器(120)，電機(jī)(130)以及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(140)，控制器(110)包括音樂特征信號(hào)接收器和節(jié)拍動(dòng)作控制器(202)。一種基于音樂特征控制節(jié)拍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)家具的控制方法的流程包括以下步驟接收節(jié)拍同步信號(hào)；根據(jù)預(yù)設(shè)產(chǎn)生和從外部模塊接收的途徑來生成動(dòng)作特征；根據(jù)生成的動(dòng)作特征來控制節(jié)拍動(dòng)作的同步，方向以及節(jié)拍動(dòng)作每一步的運(yùn)動(dòng)速度。這樣上述運(yùn)動(dòng)家具及其控制方法就可以提供一種運(yùn)動(dòng)豐富并能跟人的情感或精神形成互動(dòng)的運(yùn)動(dòng)家具。運(yùn)動(dòng)家具還可以包括音樂頻譜燈光控制模塊(208)，從而讓音樂的聲音，節(jié)拍動(dòng)作，音樂燈光三者聯(lián)動(dòng)起來，運(yùn)動(dòng)家具從聽覺，動(dòng)感，視覺上給人以多層面的體驗(yàn)。
文檔編號(hào)G05B19/04GK102866645SQ20121034970
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者胡云瀟 申請(qǐng)人:胡云瀟