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2019年学院暑期美国国际科技大学实训项目纪实(二)

发布时间:2019-07-27 02:02:26 发布者:学生科 作者:叶峻江 查看:1979

    转眼一周时间已过,同学们已经适应在ITU的学习实训生活。此次在国际科技大学(ITU)的实训分为两个部分,一个是利用MATLAB制作电子音乐,另一个则是利用Arduino IDE进行机器人车的编程设计

无所不能的MATLAB

    提到MATLAB大家都不陌生,MATLAB经常使于进行高等数学的学习和各种建模项目。但是同学们从未想过,MATLAB竟然可以用于制作电子音乐,甚至能够很真实地模拟实体乐器的音色,这就像为我们打开了新世界的大门。

    ITU的Dr. John Kim教授从基础的乐理向我们介绍编曲的入门知识,通过教学,我们了解了音乐的曲调、节奏和简单的识谱要领,为后面的音乐制作打下坚实的基础。这时其实在我们的心中会充满疑问,这些由单个音符组成的完整歌曲,究竟是如何在MATLAB中得以实现的?在Kim教授接下来的讲解中,我们得到了想要的答案。

    Kim教授介绍到:声音是由物体震动所产生的,而声音具有音量大小、音调高低的区别。在一首乐曲中,不同的音符音调的高低也不同,那么一首乐曲的灵魂便是每种音符音调高低的支配者——声音的频率。是的,MATLAB便是利用这一原理,通过配置不同的频率参数,从而产生不同音调的音符,再将这些音符通过一定的节奏处理,从而形成一首完整的乐曲。Dr. John Kim以美国经典民谣《Old McDonald Had A Farm》为例,向大家展示了使用MATLAB进行简单编曲的过程。

 

通过讲解,我们学习到了一种称为ADSR(声音包络处理)的电子音乐制作方法,对音乐进行混频后的单音进行包络处理,让人听起来有打击感。在掌握了MATLAB编曲的基本操作方法后,同学们便开始实践编曲创作的过程。同学们平日的文化修养相当丰富,所选择的歌曲大都是世界名曲、经典歌曲等,但是实现的过程就相对比较具有挑战性。依靠课堂上所学习的基础知识可能略显不足,于是同学们充分发挥了自主学习能力和创新能力,通过举一反三、查阅资料等方式,刻苦钻研,基本解决了很多比较复杂的问题,其中包括高音部分和低音部分的契合、单声道和双声道的转换、音色的调整和节奏的改变等等。成果展示中,可谓是大饱“耳”福,同学们向大家展示的编曲成果甚至就如原曲一般动听,乐曲中的各种细节都得到了恰当的处理,John Kim教授连连称赞:“That’s wonderful !”“Very nice !”能得到教授的肯定,同学们的脸上洋溢着满足的笑容。

   通过本次对MATLAB编曲的学习实践,让同学们体验到了MATLAB功能的强大不再仅限于解决纯粹的数学问题,丰富了同学们的视野,将硬核技术性的编程与艺术无缝结合,并提高了同学们团队团队协作能力,提升了沟通交流的水平。同学们一定会受益终身。

神奇的Arduino机器人

   人工智能(Artificial Intelligence)可以说是现代科技最热门的话题。在项目实训的第二个课题中,由Kevin Huang老师带领同学们学习了利用Arduino IDE进行机器人车的编程设计。

    Kevin老师首先将30名同学分为五个小组,再向每个小组派发了一整套机器人小车的零件,并给出图纸,要求小组按照图纸正确组装机器人小车。每个小组的同学通过相互协作,群策群力,很快就将完整的机器人小车组装完毕,得到了Kevin老师的表扬。

接下来Kevin Huang老师向大家介绍了用于机器人编程的工具——Arduino IDE,与此同时,针对直接控制对象机器人小车,讲解了基础的程序语法、参数的设定和定义函数等等。

 

 

严格按照理论与实际相结合的教学模式,在讲述完基础理论知识后,Kevin Hang老师便给出同学们练习题目:“通过相关数据的测量与编程实践,使得小车能够在规定的一分钟的时间按照直径为1米的圆形轨迹行驶一周。”

针对这一课题,同学们展开了激烈的讨论,从需要测量的参数到程序编写的细节,不断迸发思想碰撞的火花。小组内成员轮流陈述个人观点,再经过长时间的讨论,最终得出一致的解决方案并进行实际操作。同学们热衷于达成目标,不断尝试,最终功夫不负有心人,所有小组都达成了课题目标。

在实际的成果展示和技术交流中,每个小组展示了组内对于该课题的实现方法,其中包含对于参数的测量、机器人控制程序的编写方式等。我们看到的是同学们对于同一课题使用了不同的实现方法,却达成了同样的目标,俗话说:“条条大路通罗马”,在科研项目上,更加具有这样的特点。同学们通过实践,用行动证明了这一点,也充分展现了当代大学生发散的思维、高超的智慧和紧密的团队协作精神

 

    作为信息与软件工程学院的学生,在大一大二的课程学习中,同学们掌握了多种编程语言以及软件开发相关技术,但是在人工智能领域却很少涉足。本次实训是很多同学第一次接触通过编写程序控制实体机器人按照指令做出相应动作的项目实践。通过本课题的学习,同学们对于计算机软件领域有了更加完整的认识,并对人工智能领域充满了浓厚的兴趣,同时体会到了团队的力量是远远大于个人的。有了这份兴趣和团队成员间的信任,在接下来的实训学习中,同学们一定能够披荆斩棘,收获成功的喜悦。