有趣好玩的基于Arduino音乐可视化项目（01）随着音乐节奏而闪烁的LED节奏灯

eagler8 · 发表于 2021-10-3 09:55:12

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。

初步设想
1、模拟量拾音模块，主要是采用MAX9814和MAX4466；
2、使用Arduino平台，尝试代码编程+仿真编程+图形编程三者结合；
3、开发板是UNO R3、nano V3.0、MEGA2560 R3、ESP8266\ESP32以及掌控板等；
4、实验的可视执行器模块，包括LED发光二极管、RGB彩色LED模块、WS2812彩色灯模块、RGB彩色LED灯带、LED点阵屏模块、OLED有机屏模块、WS2812灯条、WS2812灯环、WS2812像素屏、WS2812炫彩5050灯带以及全彩LED模组P4\P5\P6\P10灯板等。

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eagler8 · 发表于 2021-10-3 13:40:45

《知识点》
音乐可视化（Music visualization）
声音可视化是通过抽象的动态视觉效果来调动观者的多重感官，并通过声音的辅助使得所传递出的信息更加立体。音乐可视化，是指一种以视觉为核心，以音乐为载体，以大众为诉求对象，借助多种新媒体技术等传播媒介，通过画面、影像来诠释音乐内容的、视听结合的大众化传播方式。它能为理解、分析和比较音乐艺术作品形态的表现力和内外部结构提供的一种直观视觉呈现的技术。

1、音乐作品用视觉来欣赏
在传统意义上，音乐属于耳朵，是用听觉体验美感的艺术。人们在欣赏音乐时，往往是在倾听的基础上，通过“音响感知与情绪感受”“形象联想与理性感悟”以及“音乐美的体验与感悟”等阶段，完成对音乐作品由感性到理性的审美体验过程。音乐具有形象思维的特点，在情感的伴随下，通过想象联想，获得音乐形象、生活情景以及意境等形象，音乐可视化变为现实。

2、音乐文化用视觉来理解
视觉与听觉是人类感知外部世界最重要的通道，是人类最自然最常见的行为，对人类认知世界的活动来说是不可替代的。通过各种视听感官认知外部世界，“观看”和“聆听”是最自然、最直接、也是最重要的手段。眼睛像镜头，耳朵如收音器，因此人类所接触到的是经过“视听媒介”的选择、过滤之后具有特定观看角度、聆听维度的拟态世界。古希腊哲学家们认为视觉与理性相连，听觉与灵魂相接，视听能够提供认识对象、认知世界的最多的客观信息，其认知特性是最可依赖的。人类的“看”和“听”不仅是自然生理行为，更是社会行为，是一种文化景观。这种文化景观是人与外部世界交流互动而创造出的意义。

3、音乐信息用视觉来传播
声音和影像、听觉与视觉，在当代社会中，两者共同约定审美趋向，主宰大众文化的美学形态。视觉为人们看见和理解的音乐作品、音乐文化提供了诸多方便，人们将越来越依赖于读图，可以说，可视化将重塑我们的由印刷文化改造过的生活方式。同时，视觉文化以一种人们不易察觉的方式，在观看的同时提供着潜在的意识形态和特定的世界观。尽管音乐艺术本身并不依赖视觉，但却依赖音乐可视化这一理解音乐文化的趋势。视觉化也使人们的认知方式发生了重大改变。过去，音乐被理解为复杂而和谐的数学比例；现在，音乐被理解为美妙而深奥的灵韵；未来，音乐将被理解节奏化的图像，因为可视化已经成为一种世界的表征。（具体见百度百科）

eagler8 · 发表于 2021-10-3 14:58:57

本帖最后由 eagler8 于 2021-10-4 09:17 编辑

音乐可视化系列项目之一：
随着音乐节奏而闪烁的简单LED发光二极管灯

实验材料：
Arduino uno开发板
KY-038声音传感器模块
LED发光二极管
mini面包板及杜邦线

eagler8 · 发表于 2021-10-3 15:05:19

声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象，但不能对噪声的强度进行测量。传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给Arduino uno。

模块特点
1、一路音频信号输出，检测到声音输出音频信号
2、有3mm的安装螺丝孔
3、使用5v直流电源供电
4、模拟量电压信号输出，信号幅度VCC/2
5、有阀值翻转电平输出
6、高感度麦克风，灵敏度高
7、两路红色LED指示：POWER和SENSOR。POWER：上电即亮。SENSOR: 当麦克风感测的声音达到一定值时，此LED亮。
8、内置放大电路，增益可调，性能稳定
9、能直接输出线性模拟量，AD采集的时候，就更加方便了，解决了很多客户，直接采集波形的痛苦。也可以直接作为分贝传感器使用
10、能检测声音大小，是否有声音，口哨声，可检测声音强度；但不能识别特殊频率。
11、可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以及声音放大，声音检测的场合。

eagler8 · 发表于 2021-10-3 15:15:46

KY-038声音传感器模块电原理示意图

eagler8 · 发表于 2021-10-3 16:14:21

  【花雕动手做】看见声音，基于Arduino的系列音乐可视器
  项目之一：随着音乐节奏而闪烁的简单LED发光二极管灯
  实验接线：声音模块数字端口DO接Uno的D2，D11接LED灯

  实验开源代码

/*
【花雕动手做】看见声音，基于Arduino的系列音乐可视器
项目之一：随着音乐节奏而闪烁的简单LED发光二极管灯
实验接线：声音模块数字端口DO接Uno的D2，D11接LED灯
*/
#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);
}
}

复制代码

eagler8 · 发表于 2021-10-3 16:18:28

实验场景图

mhtlov · 发表于 2021-10-3 18:58:23

这个项目好玩

eagler8 · 发表于 2021-10-3 19:14:04

【花雕动手做】看见声音，基于Arduino的系列音乐可视器
项目之一：随着音乐节奏而闪烁的简单LED发光二极管灯

实验视频剪辑

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

eagler8 · 发表于 2021-10-3 19:14:40

mhtlov 发表于 2021-10-3 18:58
这个项目好玩

:handshake: 谢谢老师的鼓励

eagler8 · 发表于 2021-10-3 19:19:38

实验场景图动态图

eagler8 · 发表于 2021-10-3 20:14:13

实验开源图形编程（Mind+、Mixly、编玩边学）

eagler8 · 发表于 2021-10-3 20:16:29

实验开源仿真编程（Linkboy V4.62）

eagler8 · 发表于 2021-10-4 09:46:27

第二项，使用三色LED交通灯模块（红绿黄灯），来试试效果

eagler8 · 发表于 2021-10-4 09:56:17

【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（01）---LED节奏灯
项目之二：随着音乐节奏而闪烁的三色LED灯模块

实验开源代码

/*
【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（01）---LED节奏灯
项目之二：随着音乐节奏而闪烁的三色LED灯模块
实验接线：声音模块数字端口DO接Uno的D2，D11接LED灯
*/
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);
}
}
}

复制代码

eagler8 · 发表于 2021-10-4 10:02:53

实验场景图

eagler8 · 发表于 2021-10-4 10:15:31

【花雕动手做】音乐可视化系列小项目（01）---LED节奏灯
项目之二：随着音乐节奏而闪烁的三色LED灯模块

实验视频剪辑

https://v.youku.com/v_show/id_XNTgxMDMzNDc0NA==.html?firsttime=0

eagler8 · 发表于 2021-10-4 10:19:19

实验场景图动态图

eagler8 · 发表于 2021-10-4 13:33:10

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化项目（01）---LED节奏灯
https://www.mydigit.cn/thread-278513-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化项目（02）---OLED频谱灯
https://www.mydigit.cn/thread-278659-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化项目（03）---RGB律动灯
https://www.mydigit.cn/thread-278910-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化项目（04）---WS2812条灯
https://www.mydigit.cn/thread-279138-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化项目（05）---WS2812柱跳灯
https://www.mydigit.cn/thread-279227-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化项目（06）---点阵频谱灯
https://www.mydigit.cn/thread-279412-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化小项目（07）--大方格频谱灯
https://www.mydigit.cn/thread-283363-1-1.html

【花雕动手做】用快餐盒盖搭建极低成本的多种运动方式实验平台/机器人
https://www.mydigit.cn/thread-227134-1-1.html
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素人学习Aduino编程的简单办法
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Arduino 语法手册的五个版本
https://www.mydigit.cn/thread-35089-1-1.html
ESP8266 Arduino开发环境搭建的五个备选地址
https://www.mydigit.cn/thread-40541-1-1.html
只用一块扩展板完成Arduino的9类37项实验（代码+图形+仿真）
https://www.mydigit.cn/thread-44343-1-1.html

37种传感器实验（Arduino）记录每一次小小的进步
https://www.mydigit.cn/thread-35315-1-1.html
实验一百一十五：震动马达模块高低电平振动小电机智能可穿戴式产品震动提醒模块
https://www.mydigit.cn/thread-76804-1-1.html
实验一百一十六：NRF24L01+ 无线模块功率加强版 2.4G无线收发通信模块黑金刚
https://www.mydigit.cn/thread-76843-1-1.html
实验一百一十七：蓝色诺基亚5110屏 LCD液晶屏模块兼容3310 LCD
https://www.mydigit.cn/thread-77142-1-1.html
实验一百一十八：US-015 高分辨超声波测距模块超声波传感器 US-020升级版
https://www.mydigit.cn/thread-77594-1-1.html
实验一百一十九：HB100微波雷达感应模块 10.525GHz多普勒探测器探头传感器
https://www.mydigit.cn/thread-78082-1-1.html
实验一百二十： SIM800L GPRS 转接板GSM模块 microSIM卡带天线4频通讯模块
https://www.mydigit.cn/thread-75498-1-1.html
实验一百二十一：五向导航按键模块 5D摇杆单片机独立键盘开关按钮 Your Cee
https://www.mydigit.cn/thread-78274-1-1.html
实验一百二十二： BBC microbit micro:bit，bit go,bit club python图形编程开发板
https://www.mydigit.cn/thread-76145-1-1.html
实验一百二十三： P10单红V706模组 32*16单元板LED显示屏
https://www.mydigit.cn/thread-78460-1-1.html
实验一百二十四： PS2鼠标键盘插座接口 PS2模块
https://www.mydigit.cn/thread-78589-1-1.html
实验一百二十五：升级版 WeMos D1 R2 WiFi UNO 开发板基于ESP8266
https://www.mydigit.cn/thread-78843-1-1.html
实验一百二十六：JQ6500语音模块 MP3模块 MCU串口控制播报一对一5路控制音乐IC
https://www.mydigit.cn/thread-79043-1-1.html
实验一百二十七：JoyStick Shield PS2游戏摇杆扩展板模拟键盘鼠标功能大摇杆
https://www.mydigit.cn/thread-79290-1-1.html
实验一百二十八：日本夏普SHARP PM2.5 灰尘/粉尘传感器 GP2Y1014AU0F 带线
https://www.mydigit.cn/thread-79385-1-1.html
实验一百二十九：GY-302 数字量光强度检测光照传感器 BH1750FVI 光线检测模块
https://www.mydigit.cn/thread-79661-1-1.html
实验一百三十：XD-203多功能扩展板Multi-function Shield模块（12合1版）
https://www.mydigit.cn/thread-79777-1-1.html
实验一百三十一：24位 WS2812 5050 RGB LED 内置全彩驱动彩灯圆形开发板
https://www.mydigit.cn/thread-80667-1-1.html
实验一百三十二：WT588D语音模块语音芯片可反复擦写高音质语音下载16P-16M 蓝板HW-708
https://www.mydigit.cn/thread-81018-1-1.html
实验一百三十三：夏普GP2Y0A02YK0F 红外测距传感器模块 20-150cm 距离传感器
https://www.mydigit.cn/thread-81360-1-1.html
实验一百三十四：2004A液晶屏 20X4 J204A字符显示液晶模块 204A LCD/LCM 蓝屏5V（带背光 IIC/I2C）
https://www.mydigit.cn/thread-81914-1-1.html
实验一百三十五：ESP8266机智云开发板 ESP12F wifi模块（支持云端的智能硬件开发套件）
https://www.mydigit.cn/thread-82229-1-1.html
实验一百三十六：基于STM32F103RCT6及多种传感器的UFUN2.0升级开发板
https://www.mydigit.cn/thread-100457-1-1.html
实验一百三十七：IIC I2C电平转换模块 5-3v系统兼容 2路
https://www.mydigit.cn/thread-121468-1-1.html
实验一百三十八：中文TTS文本转语音合成模块替代SYN6288和XFS5152
https://www.mydigit.cn/thread-121781-1-1.html
实验一百三十九：电流互感器模块 5A量程单相交流电流传感器模块
https://www.mydigit.cn/thread-122217-1-1.html
实验一百四十：YL-004老款20按键独立键盘跑马灯矩阵键盘模块
（4*4矩阵键盘+4位独立按键+8位跑马灯组合模块）
https://www.mydigit.cn/thread-122307-1-1.html
实验一百四十一：KY-027 魔术光杯 for UNO 魔术光环模块
https://www.mydigit.cn/thread-122579-1-1.html
实验一百四十二：LCD1602 字符液晶屏输入输出扩展板 LCD Keypad Shield
https://www.mydigit.cn/thread-123105-1-1.html
实验一百四十三：I2C接口I/O扩展模块支持级联PCF8574T模块
https://www.mydigit.cn/thread-127953-1-1.html
实验一百四十四：Ethernet W5100S 网络扩展板 SD卡扩展模块支持MEGA
https://www.mydigit.cn/thread-130504-1-1.html
实验一百四十五：0.91寸OLED液晶屏显示模块 IIC 12832液晶屏兼容3.3v-5V
https://www.mydigit.cn/thread-124905-1-1.html
实验一百四十六：MT8870 DTMF语音解码板模块电话拨号控制音频解码处理电路
https://www.mydigit.cn/thread-128475-1-1.html
实验一百四十七：64位 WS2812B 8x8 RGB 5050 LED模块 ws2812s像素点阵屏
https://www.mydigit.cn/thread-127681-1-1.html
实验一百四十八：E18-D80NK 漫反射式红外光电开关避障传感器模块
https://www.mydigit.cn/thread-126831-1-1.html
实验一百四十九：MAX3232电平转TTL电平转换板 mini RS232 MCU串口转换模块
https://www.mydigit.cn/thread-126424-1-1.html
实验一百五十：AS608光学指纹识别模块智能锁/考勤门禁开发/指纹采集模块
https://www.mydigit.cn/thread-124272-1-1.html
实验一百五十一：ESP-32掌控板盛思 MicroPython微控制器开发板
https://www.mydigit.cn/thread-136590-1-1.html
实验一百五十二：GY-25 串口直接输出角度数据倾斜度角度传感器模块 MPU-6050
https://www.mydigit.cn/thread-218333-1-1.html
实验一百五十三：Maixduino AI开发板 k210 RISC-V AI+lOT ESP32视觉听觉开发套装
https://www.mydigit.cn/thread-129551-1-1.html
实验一百五十四：ML8511紫外线传感器模块模拟量输出UV Sensor Breakou
https://www.mydigit.cn/thread-143285-1-1.html
实验一百五十五：KA2284 电平指示模块 5点LED电量/音频音乐旋律显示器
https://www.mydigit.cn/thread-223567-1-1.html
实验一百五十六：恒压型LED无级触摸调光PWM控制板电容式触摸开关器模块
https://www.mydigit.cn/thread-223681-1-1.html
实验一百五十七：SG3525 PWM控制器模块频率可调占空比可调波形发生器
https://www.mydigit.cn/thread-129257-1-1.html
实验一百五十八：QMC5883L电子指南针罗盘模块三轴磁场传感器GY-271
https://www.mydigit.cn/thread-230781-1-1.html
实验一百五十九：MAX9814麦克风放大器模块 MIC话筒声音放大/咪头传感器 CMA-4544PF-W
https://www.mydigit.cn/thread-129060-1-1.html
实验一百六十二：S12SD紫外线传感器模块太阳光强度检测传感器模块高灵敏LM358放大
https://www.mydigit.cn/thread-143194-1-1.html
实验一百六十四：Seeeduino Lotus开发板传感器9件套主板+扩展板二合一
https://www.mydigit.cn/thread-141403-1-1.html
实验一百七十：L293D四路电机驱动模块扩展板 motor control shield 马达板
https://www.mydigit.cn/thread-205585-1-1.html
实验一百七十一：HLK-V20 AI智能离线语音识别模块 150条本地指令离线识别
https://www.mydigit.cn/thread-206726-1-1.html
实验一百七十二：MX1508 四通道双路有刷直流马达驱动模块 2路直流电机驱动模块双H桥步进电机正反转PWM调速
https://www.mydigit.cn/thread-216710-1-1.html
实验一百七十三：2262/2272四路无线遥控套件 M4非锁接收板四键无线遥控器发射模块
https://www.mydigit.cn/thread-224877-1-1.html
实验一百七十四：DRV8833 电机驱动板模块小体积高性能 2路直流电机驱动板自平衡小车代替TB6612FNG
https://www.mydigit.cn/thread-220662-1-1.html
实验一百七十五：LD3320 语音识别模块非特定人声语音控制智能家居开发板
https://www.mydigit.cn/thread-225247-1-1.html
实验二百零一：OPT101模拟光照传感器 TEMT6000光强度模块单片光电二极管 YourCee
https://www.mydigit.cn/thread-278450-1-1.html
实验二百零七：I2C红色8*8LED点阵模块ht16k33驱动1088BS树莓派物联网可扩展编程
https://www.mydigit.cn/thread-274979-1-1.html