U ovom ćemo članku razmotriti neke vrlo korisne efekte za interijer koji se mogu stvoriti pomoću LED trake. Govorit ćemo i o algoritmima, o tome kako matematički proračuni omogućuju LED-ima da stvore iluziju topline i udobnosti, naime, plamen, pravi digitalni plamen.
Svi izvorni kodovi koji će se kasnije raščlaniti mogu preuzmite sa stranice projekta autor (AlexGyver).
Prvo se pozabavimo elektronički komponenta. Za sebe učinite to sami napravite takvu ljepotu kod kuće Sljedeće su komponente potrebne:
- upravljački program za RGB vrpcu;
- RGB traka;
- Napajanje 12V za RGB traku;
- Arduino Nano.
Svatko od vas može preuzeti i preuzeti firmver i nabaviti svoje digitalno ognjište. Mi ćemo upravljati LED trakama s mikrokontrolera, u ovom primjeru Arduino Nano.
Započnimo s najjednostavnijom, nultom dimenzijom - točkom (ili cijelom vrpcom točaka).
Riječ je o najobičnijoj RGB LED traci, koja se napaja sa 12 V i ima trokanalnu kontrolu za svaku boju.
Pomoću PWM signala (imamo ga 8-bitni) možete postaviti svjetlinu svake boje i tako dobiti 16,7 milijuna boja i nijansi. Ali nas zanima vatra, ili bolje rečeno njezina imitacija. Da bi simulirali plamen, odlučeno je raditi u hsv prostoru boja (boja, zasićenost, svjetlina).
Ova 3 parametra omogućuju vam da dobijete 255 osnovnih nijansi, plus svaka nijansa da napravite 255 gradacija zasićenja, tj. miješa s bijelom bojom. Pa, treći parametar je svjetlina, jednostavnim jezikom - mješavina sjene s crnom bojom.
Postoji nekoliko algoritama za pretvaranje iz prikladnog hsv prostora u RGB, samo koristite jedan od njih.
Dalje, morate odrediti ponašanje u požaru. Pretpostavimo da je jačina plamena određena količina, koja u minimalnoj vrijednosti daje LED-ima zasićenu crvenu boju i malu svjetlinu, a u maksimalnoj vrijednosti daje bijelo-žutu i maksimalno svijetlu boju.
Da bismo postigli efekt plamena, moramo ovu vrijednost napraviti nasumičnim oscilatornim pokretima, pokreti moraju biti slučajni, ali istovremeno prilično uglađeni, to jest nešto slično treperavom svjetlu. Nakon ove vrijednosti promijenit će se boja i svjetlina plamena duž gradijenta.
Autor predlaže da se ovaj problem riješi na sljedeći način: postoji tako jednostavan algoritam filtriranja, tekući prosjek, koji oštru promjenu vrijednosti pretvara u gladak proces, samo jedan koeficijent i prilično jednostavan izračun.
Ideja je sljedeća: potrebno je, recimo 5 puta u sekundi, postaviti novi slučajni položaj vrijednosti vatre i negdje oko 50 puta u sekundi filtrirati tu vrijednost, postepeno je mijenjajući. Kao rezultat toga nastaje takav slučajni postupak.
U primjeru iz stvarnog života sve funkcionira kako je predviđeno.
Sada moramo prevesti našu vrijednost u boju plamena prema gore spomenutom zakonu i dobiti jednodimenzionalnu vatru.
Tako programirana LED traka može se sakriti, na primjer, pomoću matične ploče ili nekim izbočenjem. Također, takva vrpca može pružiti pozadinsku rasvjetu, izgleda prilično zanimljivo i neobično.
Također, traka se može poslati na pod s malene udaljenosti i tako postići prilično zanimljiv učinak.
I naravno, komad vrpce može se koristiti za osvjetljavanje kamina ili ga simulirati. A ako uklonite svijetlu boju od žute do narančaste, dobivate imitaciju tinjajućeg ugljena.
Budući da imamo RGB vrpcu, sami možemo napraviti bilo koju boju vatre. Želiš mrtvu zelenu - tako lako!
Trebamo čarobno plavu vatru - nema problema!
Zatim instalirajte program i upravljačke programe, kao što je napisano u uputama na stranica projekta, preuzmite i pokrenite firmver.
Na samom početku postoje sve potrebne postavke. Uz njihovu pomoć možete u potpunosti prilagoditi vatru za sebe, naime: boju, ponašanje i slično.
Zapravo, to je bio najlakši način da se LED traka „zapali“. Pogledajmo sada zanimljivije primjere. Za daljnji rad trebat će vam traka za adresu adrese.
Ova traka omogućuje vam da pojedinačno kontrolirate svaki od njegovih LED dioda i da svaka sadrži jednu od 16,7 milijuna nijansi boja.
Sve je povezano vrlo jednostavno, prema ovoj shemi:
Nisu potrebni pogonitelji, ali preporučuje se otpornik. Možete i bez njega, ali postoji vjerojatnost izgaranja prvog LED-a, a ako se to dogodi, sljedeći također neće raditi.
Na primjer, s direktnim osvjetljenjem, ispod kauča, dobivate odličan pakleni kauč s učinkom mirisavog ugljena.
Također, takva se vrpca može ugurati u redovnu svjetlosni profil i koristiti kao neovisni element interijera.
Izgleda prilično dobro, slažete se, ali pokušajmo ipak postići pojedinačne plamene.
Algoritam ćemo ostaviti isti. Razbijamo vrpcu na zone različite širine, svaka zona imat će svoj slučajni postupak. Kako bismo ovaj postupak još više sličili stvarnom plamenu, napunit ćemo zone od rubova do središta, postupno povećavajući našu slučajnu vrijednost na njegovu trenutnu vrijednost. Također se u procesu izgaranja, veličina zona također bi se trebala nasumično mijenjati.
Ovako to izgleda:
Pogledajmo sada još jedan zanimljiv slučajni postupak nazvan Perlin šum koji je Ken Perlin smislio 1983. godine.
Perlin šuma omogućuje vam stvaranje slučajne izglađene distribucije veličine u bilo kojem broju dimenzija. Dobro poznati oblačni filter u Photoshopu primjer je dvodimenzionalnog Perlinova buke.
Ali Perlin trodimenzionalni šum omogućuje stvaranje, na primjer, planinskog krajolika, štoviše, generira ga vrlo nasumično i beskrajno, a istovremeno gotovo bez stvaranja opterećenja na računalnim komponentama, budući da algoritam nije baš računalno skup.
Plan djelovanja je sljedeći: prvo stvorimo dvodimenzionalno područje Perlinovog šuma i kretat ćemo se duž njega na određeni način, skenirajući liniju piksela i izlučivši ga na LED-ove.
Gore spomenuti algoritam nije jako kompliciran i Težak smiri se s njim.Rezultat je tako vrlo cool efekt, što glatkiji, slučajniji, i već vrlo sličan stvarnom plamenu s krajnjim osvjetljenjem.
S izravnom rasvjetom, izgleda ovako:
Ali sve su to bili algoritmi vatre za jednu vrpcu. A što je s lijepljenjem vrpce cik-cak uzorkom i pokušajem napraviti dvodimenzionalnu vatru na matrici?
Takve matrice mogu se kupiti od Kineza. Iznad matrice postavljamo difuzor i staklo obojeno sa automobilskim filmom, to je pravi amold ekran ultra niske razlučivosti.
Usput, izgleda prilično realno. Pogledajte izvorni video zapis autora za više detalja:
To je sve. Hvala na pažnji. Vidimo se uskoro!