[发明专利]一种利用电磁铁控制磁流体跟随音乐旋律运动的方法

权利要求书

1.一种利用电磁铁控制磁流体跟随音乐旋律运动的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、音频信号的分帧处理：将输入的音频信号按预设的单帧采样长度进行等长分帧处理，并将分帧后的音频信号按采样时间先后顺序分别命名为：SIG₁、SIG₂、SIG₃、......、SIG_n；

S2、计算每帧的平均音量计值：针对分帧后的若干个音频信号SIG₁、SIG₂、SIG₃、......、SIG_n分别计算每个帧的平均音量计值，并命名为VU₁、VU₂、VU₃、......、VU_n；

S3、获取平均音量计值数列：当采集到的VU值数量达到预设数量R时，将这些采集到的VU值归集为一个VU序列，即：SEQ＝[VU₁，VU₂，VU₃，......，VU_R]；SEQ的长度为R；

S4、利用经验模态分解算法对平均音量计值数列进行信号分解：对得到的VU序列SEQ按经验模态分解算法进行信号分解，得到首条本征模态函数IMF₁；

S5、计算分解后得到的首条本征模态函数IMF₁中的所有局部极大值：根据经验模态分解算法的计算原理可知，IMF1的长度与输入进行分解的所述SEQ的长度一致，即IMF₁的长度为R；遍历IMF₁中的R个数字，并计算其中存在的W个局部极大值；

S6、计算IMF₁的长度值与最后一个局部极大值的位置值的差值：从W个局部极大值中提取最后一个局部极大值的位置m，并计算IMF₁的长度R与最后一个局部极大值的位置m的差值P，即：P＝R-m；

S7、根据得到的差值判断电磁铁的开启状态：若差值P≤开启预设值时，开启电磁铁，吸引处于密封容器中的磁流体运动；若差值P＞开启预设值，关闭电磁铁，磁流体在自身张力和重力作用下自动去复原状态。

2.如权利要求1所述的一种利用电磁铁控制磁流体跟随音乐旋律运动的方法，其特征在于，所述单帧采样长度的预设值设定为50毫秒。

3.如权利要求1所述的一种利用电磁铁控制磁流体跟随音乐旋律运动的方法，其特征在于，所述平均音量计值的具体计算方法为：

S21、根据预设的单帧采样长度和音频自带的PCM采样频率，计算获得单帧所包含的音频采样数量H，即：单帧所包含的音频采样量H＝单帧采样长度*PCM采样频率；并将H个采样音频依次命名为SIG_n[1]、SIG_n[2]、SIG_n[3]、......、SIG_n[H]；其中，n表示第n帧音频信号；

S22、计算H个采样音频的平均绝对值K_n，即：平均绝对值K_n＝(ABS(SIG_n[1])+ABS(SIG_n[2])+ABS(SIG_n[3])+......+ABS(SIG_n[H]))/H，其中ABS()为计算数值的绝对值，符号“+”为标量加法，符号“/”为标量除法；该公式中的平均绝对值K_n为第n帧音频信号的；

S23、根据平均音量计值公式VU_n＝20*lgK_n，分别计算得到步骤S2中的VU₁、VU₂、VU₃、......、VU_n；其中，20为VU_n的计算常量，lg表示10为底的对数。

4.如权利要求1所述的一种利用电磁铁控制磁流体跟随音乐旋律运动的方法，其特征在于，所述经验模态分解算法中单次最大筛选次数设定为10，筛选终止条件设定为标准差SD0.000001。