W tym artykule rozważymy kilka bardzo przydatnych efektów dla wnętrza, które można stworzyć za pomocą paska LED. Porozmawiamy również o algorytmach, o tym, w jaki sposób obliczenia matematyczne pozwalają diodom LED stworzyć iluzję ciepła i komfortu, a mianowicie płomień, prawdziwy cyfrowy płomień.
Wszystkie kody źródłowe, które zostaną później przeanalizowane, mogą pobierz ze strony projektu autor (AlexGyver).
Najpierw porozmawiajmy e składnik. Do siebie zrób to sam zrobić takie piękno w domu Wymagane są następujące elementy:
- Driver do taśmy RGB;
- taśma RGB;
- Zasilacz 12V dla taśmy RGB;
- Arduin® Nano.
Każdy z was może pobrać i pobrać oprogramowanie wewnętrzne i uzyskać cyfrowe palenisko. W tym przykładzie będziemy kontrolować paski LED z mikrokontrolera Arduino Nano.
Zacznijmy od najprostszego, zerowego wymiaru - punktu (lub całej taśmy punktów).
Jest to najbardziej zwyczajna taśma LED RGB, która jest zasilana napięciem 12V i ma trzykanałowe sterowanie dla każdego koloru.
Używając sygnału PWM (mamy go 8-bit), możesz ustawić jasność każdego koloru, a tym samym uzyskać 16,7 miliona kolorów i odcieni. Ale interesuje nas ogień, a raczej jego naśladowanie. Aby zasymulować płomień, postanowiono pracować w przestrzeni kolorów hsv (kolor, nasycenie, jasność).
Te 3 parametry pozwalają uzyskać 255 podstawowych odcieni plus każdy odcień, aby uzyskać 255 stopni nasycenia, tj. miesza się z białym kolorem. Cóż, trzecim parametrem jest jasność, w prostym języku - mieszanka odcienia z czarnym kolorem.
Istnieje kilka algorytmów konwersji z wygodnej przestrzeni hsv na RGB, wystarczy użyć jednego z nich.
Następnie musisz określić zachowanie się ognia. Załóżmy, że siła płomienia jest pewną wielkością, która w wartości minimalnej daje diodom nasycony czerwony kolor i niską jasność, a w wartości maksymalnej daje biało-żółty i maksymalnie jasny kolor.
Aby uzyskać efekt płomienia, musimy sprawić, aby ta wartość wykonywała losowe ruchy oscylacyjne, ruchy muszą być losowe, ale jednocześnie dość płynne, to znaczy coś podobnego do drżącego światła. Odpowiednio do tej wartości zmieni się kolor i jasność płomienia wzdłuż gradientu.
Autor proponuje rozwiązanie tego problemu w następujący sposób: istnieje taki bardzo prosty algorytm filtrujący, średnia ruchoma, która zamienia ostrą zmianę wartości w płynny proces, tylko jeden współczynnik i dość proste obliczenie.
Chodzi o to, że konieczne jest, powiedzmy 5 razy na sekundę, ustawienie nowej losowej pozycji dla wartości pożaru i około 50 razy na sekundę, aby przefiltrować tę wartość, stopniowo ją zmieniając. W rezultacie powstaje taki losowy proces.
W prawdziwym przykładzie wszystko działa zgodnie z przeznaczeniem.
Teraz musimy przełożyć naszą wartość na kolor płomienia zgodnie z wyżej wspomnianym prawem i uzyskać jednowymiarowy ogień.
Zaprogramowany w ten sposób pasek LED można ukryć, na przykład, przy płycie bazowej lub za pomocą występu. Ponadto taka wstążka może zapewnić oświetlenie tła, wygląda dość interesująco i niecodziennie.
Ponadto taśmę można wysłać na podłogę z niewielkiej odległości, a tym samym osiągnąć dość interesujący efekt.
I oczywiście kawałek taśmy można wykorzystać do oświetlenia kominka lub do jego symulacji. A jeśli usuniesz jasny kolor z żółtego na pomarańczowy, otrzymasz imitację tlących się węgli.
Ponieważ mamy taśmę RGB, możemy samodzielnie stworzyć dowolny kolor ognia. Chcesz martwej zieleni - tak łatwo!
Potrzebujemy magicznie niebieskiego ognia - nie ma problemu!
Następnie zainstaluj program i sterowniki, jak napisano w instrukcjach na strona projektu, pobierz i uruchom oprogramowanie układowe.
Na samym początku są wszystkie niezbędne ustawienia. Za ich pomocą możesz w pełni dostosować ogień do siebie, a mianowicie: kolor, zachowanie i tym podobne.
W rzeczywistości był to najłatwiejszy sposób na „spalenie” paska LED. Teraz spójrzmy na bardziej interesujące przykłady. Do dalszej pracy będziesz potrzebować pasek led adres.
Taśma umożliwia indywidualne sterowanie każdą diodą LED, a każda z nich ma po 16,7 miliona kolorów.
Wszystko jest połączone bardzo prosto, zgodnie z tym schematem:
Nie są potrzebne żadne sterowniki, ale zalecany jest rezystor. Możesz się bez niego obejść, ale istnieje szansa na przepalenie pierwszej diody LED, a jeśli tak się stanie, następne również nie będą działać.
Dzięki bezpośredniemu oświetleniu, na przykład spod sofy, otrzymujesz doskonałą piekielną sofę z efektem tlących się węgli.
Ponadto taką taśmę można przełożyć na zwykłą profil światła i używać jako niezależnego elementu wnętrza.
Wygląda całkiem nieźle, zgadzam się, ale spróbujmy osiągnąć indywidualne płomienie.
Algorytm pozostawiamy bez zmian. Rozbijamy taśmę na strefy o różnych szerokościach, każda strefa będzie miała swój losowy proces. Aby ten proces był jeszcze bardziej podobny do prawdziwego płomienia, wypełnimy strefy od krawędzi do środka, stopniowo zwiększając naszą losową wartość do jej bieżącej wartości. Również w procesie „wypalania” rozmiar stref powinien również zmieniać się losowo.
Tak to wygląda:
Spójrzmy teraz na inny interesujący losowy proces zwany hałasem Perlina, który Ken Perlin wymyślił w 1983 roku.
Hałas Perlina pozwala stworzyć losowo wygładzony rozkład wielkości w dowolnej liczbie wymiarów. Dobrze znany filtr chmur w Photoshopie jest przykładem dwuwymiarowego szumu Perlina.
Ale trójwymiarowy hałas Perlina umożliwia generowanie, na przykład, górzystego krajobrazu oraz generowanie go bardzo przypadkowo i bez końca, a jednocześnie praktycznie bez obciążania komponentów komputerowych, ponieważ algorytm nie jest bardzo drogi obliczeniowo.
Plan działania jest następujący: najpierw utwórz dwuwymiarowy obszar szumu Perlina i poruszaj się wzdłuż niego w określony sposób, skanując linię pikseli i wysyłając ją do diod LED.
Algorytm, jak wspomniano powyżej, nie jest bardzo skomplikowany i Arduino spokojnie sobie z nim poradzić.Rezultatem jest tak bardzo fajny efekt, jak najbardziej płynny, losowy i już bardzo podobny do prawdziwego płomienia z oświetleniem końcowym.
Przy bezpośrednim oświetleniu wygląda to tak:
Ale wszystkie te algorytmy ognia dla jednej taśmy. A co z przyklejeniem taśmy w zygzakowaty wzór i próbą wywołania dwuwymiarowego ognia na matrycy?
Takie matryce można kupić od Chińczyków. Nad matrycą umieszczamy dyfuzor i szkło zabarwione folią samochodową, czyli jest to prawdziwy wyświetlacz o bardzo niskiej rozdzielczości Amolead.
Nawiasem mówiąc, wygląda całkiem realistycznie. Zobacz oryginalny film autora, aby uzyskać więcej informacji:
To wszystko. Dziękuję za uwagę. Do zobaczenia wkrótce!