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2019年學院暑期美國國際科技大學實訓項目紀實(二)

發布時間:2019-07-27 02:02:26 發布者:學生科 作者:葉峻江 查看:385

    轉眼一周時間已過,同學們已經適應在ITU的學習實訓生活。此次在國際科技大學(ITU)的實訓分為兩個部分,一個是利用MATLAB制作電子音樂,另一個則是利用Arduino IDE進行機器人車的編程設計

無所不能的MATLAB

    提到MATLAB大家都不陌生,MATLAB經常使于進行高等數學的學習和各種建模項目。但是同學們從未想過,MATLAB竟然可以用于制作電子音樂,甚至能夠很真實地模擬實體樂器的音色,這就像為我們打開了新世界的大門。

    ITU的Dr. John Kim教授從基礎的樂理向我們介紹編曲的入門知識,通過教學,我們了解了音樂的曲調、節奏和簡單的識譜要領,為后面的音樂制作打下堅實的基礎。這時其實在我們的心中會充滿疑問,這些由單個音符組成的完整歌曲,究竟是如何在MATLAB中得以實現的?在Kim教授接下來的講解中,我們得到了想要的答案。

    Kim教授介紹到:聲音是由物體震動所產生的,而聲音具有音量大小、音調高低的區別。在一首樂曲中,不同的音符音調的高低也不同,那么一首樂曲的靈魂便是每種音符音調高低的支配者——聲音的頻率。是的,MATLAB便是利用這一原理,通過配置不同的頻率參數,從而產生不同音調的音符,再將這些音符通過一定的節奏處理,從而形成一首完整的樂曲。Dr. John Kim以美國經典民謠《Old McDonald Had A Farm》為例,向大家展示了使用MATLAB進行簡單編曲的過程。

 

通過講解,我們學習到了一種稱為ADSR(聲音包絡處理)的電子音樂制作方法,對音樂進行混頻后的單音進行包絡處理,讓人聽起來有打擊感。在掌握了MATLAB編曲的基本操作方法后,同學們便開始實踐編曲創作的過程。同學們平日的文化修養相當豐富,所選擇的歌曲大都是世界名曲、經典歌曲等,但是實現的過程就相對比較具有挑戰性。依靠課堂上所學習的基礎知識可能略顯不足,于是同學們充分發揮了自主學習能力和創新能力,通過舉一反三、查閱資料等方式,刻苦鉆研,基本解決了很多比較復雜的問題,其中包括高音部分和低音部分的契合、單聲道和雙聲道的轉換、音色的調整和節奏的改變等等。成果展示中,可謂是大飽“耳”福,同學們向大家展示的編曲成果甚至就如原曲一般動聽,樂曲中的各種細節都得到了恰當的處理,John Kim教授連連稱贊:“That’s wonderful !”“Very nice !”能得到教授的肯定,同學們的臉上洋溢著滿足的笑容。

   通過本次對MATLAB編曲的學習實踐,讓同學們體驗到了MATLAB功能的強大不再僅限于解決純粹的數學問題,豐富了同學們的視野,將硬核技術性的編程與藝術無縫結合,并提高了同學們團隊團隊協作能力,提升了溝通交流的水平。同學們一定會受益終身。

神奇的Arduino機器人

   人工智能(Artificial Intelligence)可以說是現代科技最熱門的話題。在項目實訓的第二個課題中,由Kevin Huang老師帶領同學們學習了利用Arduino IDE進行機器人車的編程設計。

    Kevin老師首先將30名同學分為五個小組,再向每個小組派發了一整套機器人小車的零件,并給出圖紙,要求小組按照圖紙正確組裝機器人小車。每個小組的同學通過相互協作,群策群力,很快就將完整的機器人小車組裝完畢,得到了Kevin老師的表揚。

接下來Kevin Huang老師向大家介紹了用于機器人編程的工具——Arduino IDE,與此同時,針對直接控制對象機器人小車,講解了基礎的程序語法、參數的設定和定義函數等等。

 

 

嚴格按照理論與實際相結合的教學模式,在講述完基礎理論知識后,Kevin Hang老師便給出同學們練習題目:“通過相關數據的測量與編程實踐,使得小車能夠在規定的一分鐘的時間按照直徑為1米的圓形軌跡行駛一周。”

針對這一課題,同學們展開了激烈的討論,從需要測量的參數到程序編寫的細節,不斷迸發思想碰撞的火花。小組內成員輪流陳述個人觀點,再經過長時間的討論,最終得出一致的解決方案并進行實際操作。同學們熱衷于達成目標,不斷嘗試,最終功夫不負有心人,所有小組都達成了課題目標。

在實際的成果展示和技術交流中,每個小組展示了組內對于該課題的實現方法,其中包含對于參數的測量、機器人控制程序的編寫方式等。我們看到的是同學們對于同一課題使用了不同的實現方法,卻達成了同樣的目標,俗話說:“條條大路通羅馬”,在科研項目上,更加具有這樣的特點。同學們通過實踐,用行動證明了這一點,也充分展現了當代大學生發散的思維、高超的智慧和緊密的團隊協作精神

 

    作為信息與軟件工程學院的學生,在大一大二的課程學習中,同學們掌握了多種編程語言以及軟件開發相關技術,但是在人工智能領域卻很少涉足。本次實訓是很多同學第一次接觸通過編寫程序控制實體機器人按照指令做出相應動作的項目實踐。通過本課題的學習,同學們對于計算機軟件領域有了更加完整的認識,并對人工智能領域充滿了濃厚的興趣,同時體會到了團隊的力量是遠遠大于個人的。有了這份興趣和團隊成員間的信任,在接下來的實訓學習中,同學們一定能夠披荊斬棘,收獲成功的喜悅。


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