【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯

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偶然脑子发热心血来潮，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。

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
项目所需材料如下：

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实验场景动态图

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pooooyhb 发表于 2021-10-17 00:26
花雕牛比，羡慕可是学不会呀

:handshake:老师早上好！谢谢支持与鼓励

pooooyhb

花雕牛比，羡慕可是学不会呀

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  【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   十六段arduinoFFT高速频谱灯

   实验场景动态图

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  【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   十六段arduinoFFT高速频谱灯

   实验视频剪辑

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  【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   十六段arduinoFFT浮点频谱灯

   实验场景动态图

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  【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   十六段arduinoFFT浮点频谱灯

   实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxMzAwMzEyOA==.html?firsttime=0

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  【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   项目之三：arduinoFFT浮点频谱灯

   实验场景动态图

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aladdincp 发表于 2021-10-13 18:01
高手 能否加你微信 ~~~

谢谢鼓励，可以加啊:handshake:

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  【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   项目之三：arduinoFFT浮点频谱灯

   实验视频剪辑

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高手 能否加你微信 ~~~

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  【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   项目之三：arduinoFFT浮点频谱灯

   实验开源代码

1. /*
   
2.   【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   
3.   项目之三：arduinoFFT浮点频谱灯
   
4. */
   
5. 
   
6. #include <arduinoFFT.h>
   
7. #include <MD_MAX72xx.h>
   
8. #include <SPI.h>
   
9. 
   
10. #define SAMPLES 64            
    
11. #define HARDWARE_TYPE MD_MAX72XX::FC16_HW   
    
12. #define MAX_DEVICES  4   
    
13. #define CLK_PIN   13  
    
14. #define DATA_PIN  11  
    
15. #define CS_PIN    10  
    
16. #define  xres 32      
    
17. #define  yres 8      
    
18. 
    
19. 
    
20. int MY_ARRAY[]={0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255};
    
21. int MY_MODE_1[]={0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255};
    
22. int MY_MODE_2[]={0, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1};
    
23. int MY_MODE_3[]={0, 128, 192, 160, 144, 136, 132, 130, 129};
    
24. int MY_MODE_4[]={0, 128, 192, 160, 208, 232, 244, 250, 253};
    
25. int MY_MODE_5[]={0, 1, 3, 7, 15, 31, 63, 127, 255};
    
26. 
    
27. 
    
28. double vReal[SAMPLES];
    
29. double vImag[SAMPLES];
    
30. char data_avgs[xres];
    
31. 
    
32. int yvalue;
    
33. int displaycolumn , displayvalue;
    
34. int peaks[xres];
    
35. const int buttonPin = 2;   
    
36. int state = HIGH;            
    
37. int previousState = LOW;   
    
38. int displaymode = 1;
    
39. unsigned long lastDebounceTime = 0;  
    
40. unsigned long debounceDelay = 50;   
    
41. 
    
42. 
    
43. MD_MAX72XX mx = MD_MAX72XX(HARDWARE_TYPE, CS_PIN, MAX_DEVICES);   
    
44. arduinoFFT FFT = arduinoFFT();                                    
    
45. 
    
46. 
    
47. 
    
48. void setup() {
    
49.    
    
50.     ADCSRA = 0b11100101;      
    
51.     ADMUX = 0b00000000;      
    
52.     pinMode(buttonPin, INPUT);
    
53.     mx.begin();           
    
54.     delay(50);            
    
55. }
    
56. 
    
57. void loop() {
    
58.    // ++ Sampling
    
59.    for(int i=0; i<SAMPLES; i++)
    
60.     {
    
61.       while(!(ADCSRA & 0x10));        
    
62.       ADCSRA = 0b11110101 ;               
    
63.       int value = ADC - 512 ;                 
    
64.       vReal[i]= value/8;                     
    
65.       vImag[i] = 0;                        
    
66.     }
    
67.   
    
68.     FFT.Windowing(vReal, SAMPLES, FFT_WIN_TYP_HAMMING, FFT_FORWARD);
    
69.     FFT.Compute(vReal, vImag, SAMPLES, FFT_FORWARD);
    
70.     FFT.ComplexToMagnitude(vReal, vImag, SAMPLES);
    
71.    
    
72.     int step = (SAMPLES/2)/xres;
    
73.     int c=0;
    
74.     for(int i=0; i<(SAMPLES/2); i+=step)  
    
75.     {
    
76.       data_avgs[c] = 0;
    
77.       for (int k=0 ; k< step ; k++) {
    
78.           data_avgs[c] = data_avgs[c] + vReal[i+k];
    
79.       }
    
80.       data_avgs[c] = data_avgs[c]/step;
    
81.       c++;
    
82.     }
    
83.      
    
84.     for(int i=0; i<xres; i++)
    
85.     {
    
86.       data_avgs[i] = constrain(data_avgs[i],0,80);            
    
87.       data_avgs[i] = map(data_avgs[i], 0, 80, 0, yres);      
    
88.       yvalue=data_avgs[i];
    
89. 
    
90.       peaks[i] = peaks[i]-1;   
    
91.       if (yvalue > peaks[i])
    
92.           peaks[i] = yvalue ;
    
93.       yvalue = peaks[i];   
    
94.       displayvalue=MY_ARRAY[yvalue];
    
95.       displaycolumn=15-i;
    
96.       mx.setColumn(displaycolumn, displayvalue);              
    
97.      }   
    
98.      
    
99.     displayModeChange ();         
    
100. }
     
101. 
     
102. void displayModeChange() {
     
103.   int reading = digitalRead(buttonPin);
     
104.   if (reading == HIGH && previousState == LOW && millis() - lastDebounceTime > debounceDelay)
     
105.   
     
106.   {
     
107. 
     
108.    switch (displaymode) {
     
109.     case 1:   
     
110.       displaymode = 2;
     
111.       for (int i=0 ; i<=8 ; i++ ) {
     
112.         MY_ARRAY[i]=MY_MODE_2[i];
     
113.       }
     
114.       break;
     
115.     case 2:   
     
116.       displaymode = 3;
     
117.       for (int i=0 ; i<=8 ; i++ ) {
     
118.         MY_ARRAY[i]=MY_MODE_3[i];
     
119.       }
     
120.       break;
     
121.     case 3:   
     
122.       displaymode = 4;
     
123.       for (int i=0 ; i<=8 ; i++ ) {
     
124.         MY_ARRAY[i]=MY_MODE_4[i];
     
125.       }
     
126.       break;
     
127.     case 4:   
     
128.       displaymode = 5;
     
129.       for (int i=0 ; i<=8 ; i++ ) {
     
130.         MY_ARRAY[i]=MY_MODE_5[i];
     
131.       }
     
132.       break;
     
133.     case 5:   
     
134.       displaymode = 1;      
     
135.       for (int i=0 ; i<=8 ; i++ ) {
     
136.         MY_ARRAY[i]=MY_MODE_1[i];
     
137.       }
     
138.       break;
     
139.   }
     
140. 
     
141.     lastDebounceTime = millis();
     
142.   }
     
143.   previousState = reading;
     
144. }

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   实验场景动态图

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【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   项目之十六段音乐可视化动态频谱仪（使用FFT算法）

   实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxMjkxMjkxNg==.html?firsttime=0

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   实验场景动态图

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【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   项目之二：FFT算法，八段音乐可视化动态频谱仪

   实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XN ... hcb.playlsit.page.1、

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【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   项目之二：FFT算法，八段音乐可视化动态频谱仪

   实验开源代码

1. /*
   
2. 【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   
3. 项目之二：FFT算法，八段音乐可视化动态频谱仪
   
4. */
   
5. 
   
6. #include <arduinoFFT.h>
   
7. 
   
8. #include <MD_MAX72xx.h>
   
9. 
   
10. #include <SPI.h>
    
11. 
    
12. MD_MAX72XX disp = MD_MAX72XX(MD_MAX72XX::FC16_HW, 10, 4);
    
13. 
    
14. arduinoFFT FFT = arduinoFFT();
    
15. 
    
16. double realComponent[64];
    
17. 
    
18. double imagComponent[64];
    
19. 
    
20. int spectralHeight[] = {0b00000000,0b10000000,0b11000000,
    
21. 
    
22.                         0b11100000,0b11110000,0b11111000,
    
23. 
    
24.                         0b11111100,0b11111110,0b11111111};
    
25. 
    
26. int index, c, value;
    
27. 
    
28. void setup()
    
29. 
    
30. {
    
31. 
    
32.   disp.begin();
    
33. 
    
34.   Serial.begin(9600);
    
35. 
    
36. }
    
37. 
    
38. void loop()
    
39. 
    
40. {
    
41. 
    
42.   int sensitivity = map(analogRead(A6),0,1023,50,100);
    
43. 
    
44.   Serial.println (analogRead(A6));
    
45. 
    
46.   for(int i=0; i<64; i++)
    
47. 
    
48.   {
    
49. 
    
50.     realComponent[i] = analogRead(A7)/sensitivity;
    
51. 
    
52.     imagComponent[i] = 0;
    
53. 
    
54.   }
    
55. 
    
56.   FFT.Windowing(realComponent, 64, FFT_WIN_TYP_HAMMING, FFT_FORWARD);
    
57. 
    
58.   FFT.Compute(realComponent, imagComponent, 64, FFT_FORWARD);
    
59. 
    
60.   FFT.ComplexToMagnitude(realComponent, imagComponent, 64);
    
61. 
    
62.   for(int i=0; i<32; i++)
    
63. 
    
64.   {
    
65. 
    
66.     realComponent[i] = constrain(realComponent[i],0,80);
    
67. 
    
68.     realComponent[i] = map(realComponent[i],0,80,0,8);
    
69. 
    
70.     index = realComponent[i];
    
71. 
    
72.     value = spectralHeight[index];
    
73. 
    
74.     c = 31 - i;
    
75. 
    
76.     disp.setColumn(c, value);
    
77. 
    
78.   }
    
79. 
    
80. }

复制代码

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【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（06）---点阵频谱灯
   项目之两位点阵屏八段分频音乐频谱仪

   实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxMjgzMTQ5Mg==.html?firsttime=0

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实验场景动态图