本發明屬于數據處理領域，具體涉及一種基于音頻信號的拍打機控制方法。
背景技術：
1、近年來，音樂與身心健康的關系受到了廣泛關注。眾多研究表明，音樂能夠影響人的情緒與生理反應，有助于減輕壓力、改善情緒并促進身體的放松與恢復。基于此，結合音樂節奏的拍打機逐漸成為養生理療領域的熱門產品。這類設備能夠在用戶享受音樂的同時，提供符合節奏的身體拍打，增強音樂的愉悅感，提高理療效果。
2、盡管傳統的拍打機在一定程度上能夠提供放松與舒適感，但現有的設備在根據音樂節奏進行拍打時，仍然存在明顯的技術缺陷。現有設備通常無法實時分析音頻信號，難以迅速響應音樂節奏的變化。這導致拍打節奏與音樂節奏不匹配，影響用戶的體驗效果。而且現有的拍打機在節拍輸出上依賴固定的設定，缺乏動態調整能力，無法適應多變的音樂特性，導致在實際使用中不能精準控制拍打強度和頻率。
3、基于此，亟須對現有拍打機控制方法做出改進，解決現有技術存在的技術缺陷。
技術實現思路
1、本發明目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種基于音頻信號的拍打機控制方法，解決現有技術無法匹配音頻信號的技術缺陷。
2、為了實現上述技術目的，本申請實施了如下技術方案：
3、一種基于音頻信號的拍打機控制方法，包含如下步驟：
4、s101、將通過數據庫或者外部音頻采樣獲取的音頻信號進行去噪處理獲得原始信號，對原始信號進行重構獲得基信號；
5、s201、將基信號通過在時間和頻率上的變化進行頻域展開并計算展開后的基信號在每個時間窗口上的頻譜能量，獲得基信號的短時能量頻譜；
6、s301、將短時能量頻譜通過峰值檢測提取位置信號，通過對每個位置信號的能量峰值進行檢測并根據預設的判斷閾值對每個位置上的能量峰值進行判斷對比得出每個節拍對應的時間信號；
7、s401、根據每個節拍對應的時間信號構建節拍信號并將節拍信號輸出到拍打機的控制單元；
8、控制單元將節拍信號轉換為驅動信號，驅動信號驅動拍打機對用戶實現拍打。
9、上述技術方案產生了如下技術效果：
10、本發明的基于音頻信號的拍打機控制方法，通過實時分析音頻信號，能夠迅速響應音樂節奏的變化，確保拍打節奏與音樂節奏高度匹配，從而顯著提升了用戶的體驗效果。此外，該方法通過動態調整節拍輸出，適應了多變的音樂特性，實現了對拍打強度和頻率的精準控制。相較于傳統拍打機，本發明不僅提高了設備的智能化水平，還進一步增強了音樂理療的效果，為用戶帶來了更加舒適和愉悅的使用體驗。
11、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，在步驟s101中通過離散小波變換將音頻信號逐層拆分并通過逐層計算獲得拆分后的每一層音頻信號的近似系數與每一層音頻信號的細節系數；
12、將每一層音頻信號中的細節系數進行去噪處理，結合去噪處理后后的每一層音頻信號中的細節系數和拆分后的每一層音頻信號的近似系數獲得原始信號。
13、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，每一層音頻信號中的近似系數的計算方式為：
14、
15、其中，2i與2i+1用來表示在x[n]表示的音頻信號中處理的樣本對；n和i為音頻信號中的樣本索樣，表達每個樣本所在的位置；cj[i]表示在第j層的近似系數；
16、細節系數的計算方式為：
17、
18、其中，dj[i]表示在第j層的細節系數，表示當前j層級時音頻信號的高頻特征。
19、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，細節系數的去噪方法為：將每一層音頻信號的細節系數的值大于或者等于第一閾值的部分進行保留，將每一層音頻信號的細節系數的值小于第一閾值的部分進行去除。
20、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，將原始信號進行逆小波變換重構獲得基信號，逆小波變換的表達形式為：
21、
22、其中，x‘[n]為經過去噪處理后的基信號，l為小波變換的層數，cj為第j層的近似系數，dj為第j層的細節系數。
23、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，小波的類型為haar小波。
24、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，在步驟s101中，基信號通過短時傅里葉變換在時間和頻率上的變化進行展開，短時傅里葉的表現形式為：
25、
26、其中，zxx[f,t]表示基信號在頻率f和時刻t下的頻域表示；x[m]表示基信號在時刻m的值；w[m-n]表示窗函數在m-n時刻的值；e-j2πfm用于完成基信號從時域到頻域的變換，f是頻率。
27、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，基于頻譜能量計算方法對每個時間窗口的頻譜能量進行計算；
28、頻譜能量計算方法的表達式為：
29、e[n]＝∑|zxx[f,n]|2
30、其中，e[n]為基信號在樣本索樣節點n上的頻譜能量值；zxx[f,t]表示基信號在頻率f和時刻t下的頻域表示。
31、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，在步驟s301中判斷閾值的取值范圍為0.5-0.7。
32、作為對本發明一種基于音頻信號的拍打機控制方法的進一步改進，驅動信號的表達式為：
33、
34、其中，p[i]為離散序列且滿足p[i]∈{0,1}；s(t)為控制單元輸出的驅動信號，δ(t-ti)為狄拉克脈沖函數，與節拍信號中的時間信號對應，amode為拍背模式信息。
1.一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，包含如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，在所述步驟s101中通過離散小波變換將所述音頻信號逐層拆分并通過逐層計算獲得拆分后的每一層所述音頻信號的近似系數與每一層所述音頻信號的細節系數；
3.根據權利要求2所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，每一層所述音頻信號中的所述近似系數的計算方式為：
4.根據權利要求2所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，所述細節系數的去噪方法為：將每一層所述音頻信號的所述細節系數的值大于或者等于第一閾值的部分進行保留，將每一層所述音頻信號的所述細節系數的值小于第一閾值的部分進行去除。
5.根據權利要求2所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，將所述原始信號進行逆小波變換重構獲得所述基信號，逆小波變換的表達形式為：
6.根據權利要求2所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，所述小波的類型為haar小波。
7.根據權利要求1所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，在步驟s101中，所述基信號通過短時傅里葉變換在時間和頻率上的變化進行展開，所述短時傅里葉的表現形式為：
8.根據權利要求1所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，基于頻譜能量計算方法對每個時間窗口的所述頻譜能量進行計算；
9.根據權利要求1所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，在步驟s301中所述判斷閾值的取值范圍為0.5-0.7。
10.根據權利要求1所述的一種基于音頻信號的拍打機控制方法，其特征在于，所述驅動信號的表達式為：