Чего только самобытные мастера не придумают. От трехцветных моргалок до лазерных многолучевых установок с управлением по MIDI интерфейсу.
Как большой поклонник, так называемых адресных светодиодов, хочу показать вам очень простую и удивительную цветомузыку. Я вообще такой ни разу не видел. Пока не собрал за один вечер. Итак, визуализатор звука!
Инструкция
Схема очень простая!
Вам понадобятся Arduino Nano, или Uno. Или какая там у вас есть? Два потенциометра, пять резисторов, пару конденсаторов и линейка (лента) из 180 светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180.
В визуализаторе с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье выделяются 8 частот (порог чувствительности на каждую частоту свой, снижается от 1 к 8), преобразуются в цвет и выводятся на линейку светодиодов по одному из восьми алгоритмов. Скетч писал Майкл Крампас, парни из Чип и Дипа добавили функционал, а библиотека для светодиодов и быстрого преобразования Фурье (FFT) написана в Адафрут для проекта Piccolo. Библиотека FFT для 128 точек, адаптированная для AVR микроконтроллеров написана на ассемблере.
Сам скетч и библиотеку FFT нужно скачать здесь и здесь.
Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч и наслаждайтесь шоу.
Это всего лишь развлечение!
В момент первого включения нужно сделать пару настроек:
Яркость: удерживайте кнопку color при включении питания. На первых 8 светодиодах будет отображаться радуга светодиодов. С помощью ручки param измените яркость. По завершении нажмите кнопку color еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.
Длина светодиодной полосы: удерживайте кнопку pattern при включении питания. Отобразится один, два или три красных светодиода. Используйте ручку param, чтобы выбрать длину светодиодной полосы в зависимости от количества красных светодиодов:
1=60 светодиодов
2=120 светодиодов
3=180 светодиодов
По завершении нажмите кнопку pattern еще раз, и ваша конфигурация будет сохранена в памяти.
Алгоритмы
Танцы плюс: пики звуковых сигналов испускаются из центра полосы и исчезают по мере приближения к концам. Скорость пика пропорциональна величине звукового сигнала этого пика.
Танцы минус: то же, что и Dance Party, но пики сигналов испускаются с одного конца.
Импульс: пики сигналов отображаются как яркие импульсы, которые поступают из центра полосы. Ширина импульса зависит от уровня сигнала.
Световая полоса: в пиках освещается вся полоса.
Цветные полоски: пики сигналов отображаются как цветные полосы, которые исчезают.
Цветные полоски 2: подобно цветные полоски, но каждая полоска сжимается и исчезает.
Вспышки: пики сигналов отображаются в виде светодиодной вспышки в случайном месте. Начальный цвет белый, а затем исчезает через другой цвет.
Светлячки: пики сигналов отображаются как одиночные светодиоды в случайном месте, и они перемещаются влево или вправо и исчезают. Их скорость зависит от величины сигнала.
Цветовые схемы
Случайная двухцветная схема: выбраны два случайных цвета и только они используются для отображения пиков сигнала. Со временем будут выбраны новые цвета. Используйте param, чтобы настроить скорость изменения цветовой схемы. Если ручка потенциометра «параметры» в верхнем положении, цвета будут меняться часто и каждый пик сигнала будет иметь новый цвет. Рекомендую установить ручку в средину.
Радуга: все пики сигналов отображаются как один и тот же цвет (с небольшим количеством случайных вариаций) и этот цвет меняется как радуга с течением времени. Скорость изменения цвета устанавливается потенциометром param.
Цветные частоты: в этом режиме каждый пик сигнала окрашивается в зависимости от частотной полосы где он находится. Самая низкая полоса красного цвета, и дальше вверх по спектру. Есть 8 полос частот: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, белый. Этот цветовой режим наиболее интересен, когда частотная характеристика настроена на все полосы частот.
Диапазон частот: вы можете управлять тем диапазоном частот, на который откликается цветомузыка. Чтобы установить диапазон нажмите и удерживайте обе кнопки. Используйте ручку param, чтобы выбрать, сколько из восьми частотных диапазонов будет показываться. Если вы хотите выделить бас и ритм музыки, установите частотную характеристику только на самые низкие 2 или 3 полосы. Если вы хотите показать все частоты в музыке (например, вокал и более высокие инструменты), выберите все полосы частот.
Это видеоинструкция по настройке и она же демонстрация визуализатора в работе. Там в конце две музыкальные композиции с разными алгоритмами.
Ещё одна композиция
Парни! И дамы конечно. Я очень хочу, чтобы вы успели сделать эту простую конструкцию к новогоднему празднику. Не пожалеете! Гости будут в шоке!
С наступающим 2018 годом!
Добавлено 15.12.2017 Эпилог или разбор полётов
1. Как изменить подсветку в паузах?
2. Можно ли изменить динамику?
3. Как подключить ленту с количеством светодиодов отличным от 60/120/180?
Плюс опубликована обновленная схема. Не волнуйтесь, добавили всего один резистор.
Осталось две недели до Нового года. Успеете собрать?
Комментарии (100)
alexhott
11.12.2017 19:27а у меня мечта елочку пятью метрами обмотать и запустить огоньки бегать
ABATAPA
11.12.2017 22:18Мечта… Цена реалищации такой мечты — ~1000 руб лента, 150 руб. Arduino nano, и рублей 300 на все остальное. Итого — до 1500 руб. Для мечты — копейки.
Так почему бы не идти к мечте?
turpa
12.12.2017 10:59Три года назад я обмотал елку 6 метрами, получилось прикольно но мало. Два года назад я обмотал елку 12 метрами, получилось неплохо. А год назад жена сказала «Хватит наматывать эти бинты на елку, вешаем обычную гирлянду!» :(
Дело в том, что в качестве проводов китайцы распаивают трехжильный шлейф мутно-прозрачно-белого цвета 8-10 мм шириной. По хорошему его бы заменить на что-нибудь менее заметное, темно-зеленое, желательно с более тонким сигнальным проводником, но, увы, я такого не смог найти. Так что в этом году, видимо, елку опять будет украшать самая обычная гирлянда из магазина.
Кстати, может быть кто-нибудь подскажет, плоские шлейфы где-нибудь изготовляют на заказ, чтобы можно было самостоятельно выбрать количество, цвета и сечение жил?
vconst
12.12.2017 11:33Можно купить герметичную ленту и вымочить ее в зеленой краске, а потом проскрести «окошки» на месте светодиодов.
AbnormalHead
14.12.2017 23:44Закажите примерно такое.
По ws2811 находится много вариантов реализации гирлянд. Можно просто купить модулей и самому спаять необходимую гирлянду.
TxN
11.12.2017 19:30Тоже делал визуализатор, но зависящий от компьютера, и всего на десяти 5-мм светодиодных модулях (ничего лучше в ближайшем радиолабазе не нашлось), но зато каждому соорудил печатный корпус с отражателем и рассеивателем, и поставил их башенкой. Получилась скорее не цветомузыка, а своеобразная лампа, на которую приятно залипать. По-моему, получилось довольно симпатично, но довести до ума руки так и не дошли. Из достоинств — ничего, кроме ардуины и адресуемых светодиодов не надо, для не дружащих с паяльником (вроде меня) — самое то, для работы хватает питания от USB. Алгоритм самописный, на основе FFT, ничего хитрого.
Ролик:
youtu.be/Wlx0bndeyC8
Снимал на китайский тапок, в реальности выглядит более насыщенно и ярко, и разница в яркости между центром и краями не так видна.
ed007
11.12.2017 20:15Почему-то большинство разработчиков выбирает для rgb случайные цвета. Представьте музыку без нот/аккордов — будет какафония. Так и для глаз наверняка существуют особо приятные цвета.
ploop
11.12.2017 20:22Прикольно конечно, но в основном за счёт самой ленты. Алгоритм вялый, сразу видно.
VioletGiraffe
12.12.2017 10:57А мне очень понравились некоторые из визуализаций, хочу повторить, но с наскока пока не знаю, как запрограммировать. Как раз едет мне такая лента, и именно цветомузыку я и хотел сделать, но у меня на уме были существенно попроще виды визуализации, с управлением только цветом и яркостью статичных диодов, а тут всякие бегущие эффекты. С фантазией у разработчиков этих эффектов всё в порядке :)
altcms
11.12.2017 20:52Хорошая идея, но слишком поздно. Полазил по нашим магазинам, нет такой ленты в продаже, а с Китая не успеет дойти.
REPISOT
11.12.2017 21:07Если оно все равно подключается к ПК шнуром, почему бы не сделать этот шнур — USB, а всю обработку — в программу для компа? а еще лучше соединить по BT или WiFi.
tolegs Автор
11.12.2017 21:16Не подключается оно к ПК. Разве один раз для загрузки скетча. Далее всегда автономно. Поэтому может лучше использовать Arduino Mini без USB.
rocknsalt
11.12.2017 21:28прошу прощения, возможно что-то упустил. а как без пк он слышит звук?
tolegs Автор
11.12.2017 21:34Он подключается к выходам усилителя.
rocknsalt
11.12.2017 21:36ах, я просто думал на дискотеке такую поставить, тогда видимо не судьба, или через микрофон как то придумать, но наверное будут искажения
vassabi
11.12.2017 21:57вы сюда посмотрите: 20 лет тому назад он делал цветомузыку:
Отдельный и немного спорный вопрос в необходимости внешней синхронизация (например с музыкой). Мне кажется что зачастую она совершенно необязателна — значительное число людей, видевших эту мигалку под музыку, были уверены в наличии такой связи — я думаю потому что мозг не любит асинхронности и сам подыскивает (кажущуюся) закономерность между видимым и слышимым. Даже при явном расхождении (быстрая музыка при медленном переключении или наоборот) всегда кажется что оно срабатывает на какие-нибудь особо ударные доли.
impetus
11.12.2017 21:12Эх, было дело когда-то этих визуализаций понапридумывал…
(Не судите строго — сайтик 97-го года, 20 лет уже прошло, блин...)
wholeman
11.12.2017 21:32А для ESP8266 или 32 подобного нету? Чтобы обойтись без кнопок и потенциометров, и рулить через веб-интерфейс.
tolegs Автор
11.12.2017 22:04Так. Начинается. На вечеринке руки должны быть свободны, а ты в смартфон уставишься). Нету!
wholeman
11.12.2017 22:10Лучше уж в смартфон, чем быть привязанным к панели управления.
tolegs Автор
11.12.2017 22:36Ну хорошо — пока нету. А за идею спасибо.
wholeman
15.12.2017 12:14Видимо, пока сделаю связку ESP8266+Arduino pro mini. Только мне не нравится, что нет разделения по каналам. У Ардуины же восемь аналоговых входов — можно и два канала сделать. Только FFT, наверно, не потянет — придётся делать RC-фильтры. Потом на Raspberry Pi переделаю — всё равно собираюсь на ней медиацентр делать.
sim2q
12.12.2017 04:41На вечеринке руки должны быть свободны, а ты в смартфон уставишься). Нету!
дельный коммент широкого применения:)
LeXeR3
11.12.2017 23:27+1Выглядит неплохо:)
Жалко, что поздновато выложили, светодиоды с Китая уже вряд ли успеют дойти, а у нас их или в принципе нет в продаже или по завышенным в 2-3 раза ценам.
А ещё я упустил момент, как сигнал с аудиоустройства подаётся? В видео тоже упоминаний не нашёл.
Года три назад пытался сделать подобную светомузыку на светодиодах Ws2801, правда с участием компьютера. Делал плагин для Aimp, который обрабатывал данные преобразованием Фурье и пересылал их дальше на Arduino. В целом получилось, но до ума так и не довёл. Ну и в описанной мной схеме очень смущала зависимость от ПК.
HiMem-74
12.12.2017 08:21Отчетливо видно, что алгоритм слишком медленный, не отыгрывает быстрые пики звука, а это как раз самое интересное!
Если бы я взялся реализовывать устройство, то вместо ресурсоемкого БПФ сделал бы 8 «аппаратных» полосно-пропускающих фильтров, например Чебышева (линейность АЧХ нам не особо нужна). Так получилось бы и такты сэкономить и быстрые пики поймать и визуализацию поинтереснее запилить.
ReshekPC
12.12.2017 10:31Привет, а вот где брать 60/120/180. На ebay только 30/60/144 LEDs
WildHorn
12.12.2017 11:21«30/60/144 LEDs» — это количество светодиодов на метр. Соответственно, например, 5 метров ленты при 60 LEDs — это 300 светодиодов, а при 144 LEDs — уже 720. А резать и склеивать ленту можно как угодно, там допустимый шаг разрезов в 1 диод.
EnigMan
12.12.2017 16:21Я так понимаю, что древовидную структуру тоже можно спаять? Не для применения в обсуждаемом проекте, а для подсветки растений, например.
WildHorn
12.12.2017 18:00«Как угодно» — я имел в виду «можно отрезать любое количество диодов». В RGB лентах к каждому диоду (точнее к каждой RGB тройке диодов) подключён свой контролёр. Он принимает 3 байта с шины данных, зажигает по ним светодиоды, а все последующие байты из посылки запихивает дальше в линию.
EnigMan
12.12.2017 18:40+1Помятуя о том, как работают эти ленты я подумал, что если к одному концу отрезка ленты припаять две ленты сразу, то каждая такая ветка получит от основания одинаковый набор байт и будет исполнять его симметрично. Например если мы по ленте пустим огонек, то на развилке он раздвоится и по каждой ветке побежит свой. Или я неправильно рассуждаю?
Saenco
15.12.2017 16:24Тут можно взять: 30/60/74/96/100/144.
Если нужен свой размер, всегда можно лишнее отрезать или допаять.
ru.aliexpress.com/item/1m-4m-5m-WS2812B-Smart-led-pixel-strip-Black-White-PCB-30-60-144-leds-m/2036819167.html?aff_platform=link-c-tool&cpt=1513344192018&sk=YFAI6ub&aff_trace_key=fd8dbe41c9274043a6e5f2dea6003b64-1513344192018-06576-YFAI6ub&terminal_id=f56fcf340f9d4ad99dd1cf657645e744
past
12.12.2017 12:01Посмотрите бибилиотеку FastLED https://github.com/FastLED/FastLED/blob/master/examples/Ports/PJRCSpectrumAnalyzer/PJRCSpectrumAnalyzer.ino
madf
12.12.2017 12:08Это всё весьма однообразно. Раньше меня всякие цветомузыки увлекали (видимо из-за недоступности) — вырос, теперь больше нравится более глобальный подход:
fotofan
12.12.2017 13:01На вкус и цвет все фломастеры разные. Мне больше по душе полоска. Отчасти, как отсылка к «Близким контактам третьей степени»
tolegs Автор
12.12.2017 16:36Сейчас вспомнил. Если кто делал футболку для кибер Золушки, загрузите скетч в неё (футболку) geektimes.ru/post/289791
vyacheslavteplyakov
13.12.2017 10:23Я фанат адресных RGB, под новый год лучше брать те что в виде елочной гирлянды, отдельными «лампочками» на проводах они универсальнее чем просто лента. Все эффекты на них смотрятся классно.
Это лично мое восприятие или реально так? Мне кажется что почти все алгоритмы или опаздывают или вообще на музыку не вяжутся, за исключением точек разбегающихся из середины…
Вообще на эту тему есть пушечная штука www.solderlab.de/index.php/software/glediator
очень рекомендуюtolegs Автор
13.12.2017 10:34О да. Этот гледиатор — Вещь!
видеоинструкция — youtu.be/9JOQZcKlQS8vyacheslavteplyakov
13.12.2017 11:19Я все панель мечтаю построить, но маленькую не интересно, а большую кусаются цены на диоды. Есть ещё классные проекты переделки столиков из IKEA в RGB панели со встроенными эффектами и даже играми вроде тетриса и даже с тач сенсором проект есть
www.youtube.com/watch?v=DTb0k_P1wlY
vlivyur
13.12.2017 10:44Такое же ощущение. Особенно хорошо видно на 20й минуте в Пещере горного короля, где лампочки в такт совсем не попадают. Хотя в начале было всё нормально.
arduino_lipetsk
13.12.2017 10:37Выглядит очень эффектно. Но не работает. нано на 328. Лента WS2813 рабочая 180 диодов, примеры из неопиксела отрабатывает нормально. Кнопки работают, на ленте ни одного светодиода не загорается как кнопки не нажимай. Нет времени разбираться пока.
kiborg
13.12.2017 15:06+1Может кто даст ссылку то на такую ленту?
dimaviolinist
13.12.2017 16:50Вам понадобятся Arduino Nano, или Uno. Или какая там у вас есть? Два потенциометра, пять резисторов, пару конденсаторов и линейка (лента) из 180 светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180.
GennPen
14.12.2017 09:06Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180.
Отрезать можно любое кол-во. Ленты обычно продаются метрами. На метр бывает 30/60/96/144 светодиода. Максимум 5 метров(на 144 — 2 метра)
mike_y_k
13.12.2017 18:59У меня не совсем каноническая реализация получилась — на arduino с STM32 и число светодиодов задавалось в коде.
Ну и входа для звука пока тоже нет.
Но в качестве генератора разных световых эффектов уже работает.
Может еще и ADC для звука задействую. Но тогда стоит разработку минимум с 2.1 источника начинать.
safronovve
13.12.2017 19:34Спасибо, заинтересовало. Давным давно делал цветомузыки, для автономии (от источника) применял микрофон с усилителем и регулятором чувствительности. Хорошо смотрелось не только под музыку, но и под беседу.
Cyber_SAM
14.12.2017 12:02Уже месяц кручу в голове такую идею. Хочется в авто подсветку салона сделать, со цветомузыкой, но не завязывать на магнитолу, а от микрофона чтобы сигнал был. (Для противников всего мигающего в авто, будет несколько режимов переключающихся с пульта: цветомузыка/просто подсветка/всё выкл.) Такую схемку обязательно соберу, благо есть всё в наличии.
kraiv
13.12.2017 21:13А чем обусловлена такая ёмкость у конденсатора С2? 10 мкФ — это принципиально? Ещё, на видео вы говорите про усилитель, на схеме его нет, я правильно понимаю, что, например, с аудиовыхода смартфона или компьютера уровень сигнала все же будет достаточным для нормальной работы вашей схемы?
Bonifacas
15.12.2017 14:21Схема понятна, но я не нашел никаких намеков или ссылок о том, как загрузить программу в Arduino? Что делать с DOC002963439.zip и DOC002963438.zip?
vconst
Может я чушь скажу, но можно ли управлять светодиодной лентой без адресных чипов? Генерировать что-то типа «стоячей волны» подаваемой в ленту? Похожий эффект был не у меня, но в одной из статей, где пытались сделать ШИМ на частотах в десятки килогерц, лента светилась неравномерно и при этом неравномерность перемещалась по ее длине. Не уверен в его причине, но мало ли… Проблема пропала при снижении частоты до килогерц.
Mulin
Интуитивно чую, что там надо припаять параллельно каждому светодиоду кондер. Но
вот прям обосновать, а нафига, не смогу.
vconst
Припаять для того, чтобы пропал эффект неравномерности? Я бы наоборот хотел ее усилить. Да и это довольно муторно — припаивать несколько сотен конденсаторов на ленту, где из выходов только контакты светодиодной сборки.
semen-pro
Можно попробовать линии задержки, колебательные контуры, кварцевые резонаторы и прочие нелинейные элементы. А управлять частотой.
tolegs Автор
На этой линейке в 180 светодиодов нет конденсаторов. Посадочные места есть, а кондёры не подпоял. Неравномерность заметна лишь на одном алгоритме — Импульс. Это когда яркие полосы из цента.
Krokodilewhile
А попадались ли вам готовые ленты с такой же частотой размещения светодиодов?
Чтоб не паять руками три сотни деталюшек
tolegs Автор
Нет. они обычно реже. Раза в два. Самая плотная 60 на метр
BigBeaver
144 же.
BigBeaver
Одноцветная уже по 240 не редкость.
Впрочем, уже и адресную на 198 сделали. В течение года ждем на али. В целом, есть потенциал до 400 на метр.
tolegs Автор
Здорово. Ждём!
tolegs Автор
Интересно. У меня есть ШИМ с изменением частоты. Попробую обязательно. Хотя физика не понятна…
izzholtik
На каждый светодиод напаивается LC, управляются изменением частоты сигнала.
Ezhyg
И именно так раньше и делалась простая (да и не очень) цветомузыка и без всяких ородруин и прочих контроллеров! :)
Gdalex
Я еще в школе, когда вел дискотеки, использовал стартеры от ламп дневного света и конденсаторы разной емкости. Тоже по тем временам очень неплохо смотрелось :)
Но, самая крутая светомузыка была на двигателе с редуктором от самописца и вытравленных на круглом куске текстолита шаблоне. Двигатель крутил шаблон, контакты замыкались по вытравленной программе. Для смены эффекта менялся шаблон :-). Это потом уже появились ППЗУ, тиристоры и прочее..
vconst
Повторяю — в теории я разбираюсь слабо, эти мысли мне навеяло видео о том, как в трубу с газом пускали низкочастотную стоячую волну и она модулировала высоту пламени. Может и неправильно все понимаю.
Semerkhet
Нда, в детстве дгуг, со слов его отца, говорил что в елочной гирлянде крайние лампочки светят сильнее от того, что электричество именно к ним подходит, а остальным достается что осталось.
Подозреваю что ваш «феномен» несколько связан с частотой «мигания» и частотой опроса камеры. Вы без труда сможете получить подобное, засняв на телефон телевизор (большой такой, несовременный, с кинескопом)
BigBeaver
kontnoor
Та же диодная лента на 10 метрах заметно просаживается по яркости
BigBeaver
Так потому, что медь жалеют. Она рассичтана на каскадирование по 5-6 обычно. Иногда это даже сообщают в документации.
Semerkhet
В том то и дело, что в нашем с ним детстве были только обычные советские гирлянды из лампочек на 13,6в последовательно штук 17.
vconst
Люди описывали то, что видели своими глазами, а не только как эффект на видео. При уменьшении частоты с десятков килогерц до единиц килогерц — эффект пропал, а на видео должно быть наоборот — он должен был усилиться.
BigBeaver
На килогерцах не должно быть такого эффекта со сколь-нибудь разумными расстояниями (длинами ленты). Но, в целом, идея выглядит жизнеспособной, хоть получить именно адресной управление и не выйдет.
vconst
На десятках килогерц.
BigBeaver
Все равно мало, кмк. Дециметровые волны это сотни мегагерц. Спектр импульса, конечно, растянут, но какая там мощность в высоких гормониках? Довольно смешная. Колебания на доли процентов яркости глаз не заметит.
vconst
Может я и не прав, но все равно любопытно.
BigBeaver
Про интересность согласен. Есть и другие эффекты. Например, берем ленту, подключенную к какому-нибудь дешевому импульснику. Все выклчаем, но не выдергиванием из разетки, а просто один провод разрываем кнопкой — ничего не горит. Подносим к ленте палец — один сегмент загорается.
olartamonov
Поздравляю вас с изобретением отвёртки-пробника.
BigBeaver
Ну для меня это давно не новость)
tolegs Автор
Ты настоящий гик
San66
Элементарно, если вспомнить, что адресация бывает не только абсолютной, но и относительной.