Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε μερικά πολύ χρήσιμα εφέ για το εσωτερικό που μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας ταινίες LED. Θα μιλήσουμε επίσης για αλγόριθμους, σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι μαθηματικοί υπολογισμοί επιτρέπουν στις λυχνίες LED να δημιουργήσουν την ψευδαίσθηση της ζεστασιάς και της άνεσης, δηλαδή μια φλόγα, μια πραγματική ψηφιακή φλόγα.
Όλοι οι κώδικες πηγής που θα αναλυθούν αργότερα μπορούν κατεβάστε από τη σελίδα του έργου συγγραφέας (AlexGyver).
Αρχικά, ας αντιμετωπιστούμε ε συνιστώσα. Για τον εαυτό σας το κάνετε μόνοι σας να κάνει τέτοια ομορφιά στο σπίτι Απαιτούνται τα ακόλουθα στοιχεία:
- Οδηγός για ταινία RGB.
- Κασέτα RGB.
- Τροφοδοσία 12V για ταινία RGB.
- Arduin® Nano.
Οποιοσδήποτε από εσάς μπορεί να κατεβάσει και να κατεβάσει το υλικολογισμικό και να πάρει την ψηφιακή σας εστία. Θα ελέγξουμε τις λωρίδες LED από τον μικροελεγκτή, σε αυτό το παράδειγμα Arduino Nano.
Ας ξεκινήσουμε με την απλούστερη, μηδενική διάσταση - ένα σημείο (ή μια ολόκληρη ταινία με πόντους).
Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη λωρίδα LED RGB, η οποία τροφοδοτείται από τάση 12V και έχει τριακάναλο έλεγχο για κάθε χρώμα.
Χρησιμοποιώντας το σήμα PWM (το διαθέτουμε 8-bit), μπορείτε να ρυθμίσετε τη φωτεινότητα κάθε χρώματος και έτσι να έχετε 16,7 εκατομμύρια χρώματα και αποχρώσεις. Αλλά μας ενδιαφέρει η φωτιά ή μάλλον η απομίμηση. Για να προσομοιώσουμε μια φλόγα, αποφασίσαμε να δουλέψουμε στον χώρο χρώματος hsv (χρώμα, κορεσμός, φωτεινότητα).
Αυτές οι 3 παράμετροι σας επιτρέπουν να αποκτήσετε 255 βασικές αποχρώσεις, συν κάθε σκιά για να κάνετε 255 διαβαθμίσεις κορεσμού, δηλ. αναμιγνύεται με λευκό χρώμα. Λοιπόν, η τρίτη παράμετρος είναι η φωτεινότητα, σε μια απλή γλώσσα - ένα μείγμα σκιάς με μαύρο χρώμα.
Υπάρχουν διάφοροι αλγόριθμοι για τη μετατροπή από ένα βολικό χώρο hsv σε RGB, απλώς χρησιμοποιήστε ένα από αυτά.
Στη συνέχεια, πρέπει να καθορίσετε τη συμπεριφορά της φωτιάς. Ας υποθέσουμε ότι η αντοχή της φλόγας είναι μια ορισμένη ποσότητα, η οποία στην ελάχιστη τιμή δίνει στις λυχνίες LED κορεσμένο κόκκινο χρώμα και χαμηλή φωτεινότητα, και στη μέγιστη τιμή δίνει λευκό-κίτρινο και μέγιστο φωτεινό χρώμα.
Προκειμένου να επιτύχουμε το φαινόμενο της φλόγας, πρέπει να κάνουμε την τιμή αυτή να κάνει τυχαίες ταλαντευτικές κινήσεις, οι κινήσεις πρέπει να είναι τυχαίες, αλλά ταυτόχρονα αρκετά ομαλές, δηλαδή κάτι παρόμοιο με ένα τρεμοπαίζει. Μετά από αυτήν την τιμή, αντίστοιχα, το χρώμα και η φωτεινότητα της φλόγας κατά μήκος της κλίσης θα αλλάξουν.
Ο συγγραφέας προτείνει να λυθεί αυτό το πρόβλημα ως εξής: υπάρχει ένας πολύ απλός αλγόριθμος φιλτραρίσματος, ένας μέσος όρος που μετατρέπει μια απότομη μεταβολή της αξίας σε μια ομαλή διαδικασία, μόνο ένας συντελεστής και ένας αρκετά απλός υπολογισμός.
Η ιδέα είναι η εξής: είναι απαραίτητο, για παράδειγμα 5 φορές ανά δευτερόλεπτο, να ορίσετε μια νέα τυχαία θέση για την αξία της φωτιάς και περίπου 50 φορές ανά δευτερόλεπτο για να φιλτράρετε αυτή την τιμή, αλλάζοντας τη σταδιακά. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια τέτοια τυχαία διαδικασία.
Σε ένα παράδειγμα της πραγματικής ζωής, τα πάντα λειτουργούν σύμφωνα με τον προορισμό τους.
Τώρα πρέπει να μεταφράσουμε την αξία μας στο χρώμα της φλόγας σύμφωνα με τον προαναφερθέντα νόμο και να πάρουμε μια μονοδιάστατη φωτιά.
Η λωρίδα LED που έχει προγραμματιστεί με αυτόν τον τρόπο μπορεί να κρυφτεί, για παράδειγμα, από το baseboard ή από κάποια προεξοχή. Επίσης, μια τέτοια κορδέλα μπορεί να προσφέρει φωτισμό φόντου, φαίνεται αρκετά ενδιαφέρουσα και ασυνήθιστη.
Επίσης, η ταινία μπορεί να αποσταλεί στο πάτωμα από μικρή απόσταση, και έτσι να επιτύχει ένα αρκετά ενδιαφέρον αποτέλεσμα.
Και φυσικά, ένα κομμάτι ταινίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να φωτίζει ένα τζάκι ή να το προσομοιώνει. Και αν αφαιρέσετε το λαμπερό χρώμα από κίτρινο σε πορτοκαλί, παίρνετε μια απομίμηση των καπνιστών άνθρακα.
Δεδομένου ότι έχουμε RGB ταινία, μπορούμε να κάνουμε οποιοδήποτε χρώμα φωτιάς από μόνη της. Θέλετε νεκρό πράσινο - τόσο εύκολα!
Χρειαζόμαστε μια μαγική μπλε φωτιά - κανένα πρόβλημα!
Στη συνέχεια, εγκαταστήστε το πρόγραμμα και τα προγράμματα οδήγησης, όπως περιγράφεται στις οδηγίες σελίδα του έργου, κατεβάστε και τρέξτε το υλικολογισμικό.
Στην αρχή υπάρχουν όλες οι απαραίτητες ρυθμίσεις. Με τη βοήθειά τους, μπορείτε να προσαρμόσετε πλήρως τη φωτιά για τον εαυτό σας, συγκεκριμένα: χρώμα, συμπεριφορά και τα παρόμοια.
Στην πραγματικότητα, αυτός ήταν ο ευκολότερος τρόπος για να φτιάξετε τη λωρίδα LED "καίνε". Τώρα ας δούμε πιο ενδιαφέροντα παραδείγματα. Για περαιτέρω εργασία θα χρειαστείτε διεύθυνση οδήγησε λωρίδα.
Αυτή η ταινία σας επιτρέπει να ελέγχετε ξεχωριστά κάθε ένα από τα LED του και το καθένα περιλαμβάνει ένα από τα 16,7 εκατομμύρια αποχρώσεις του χρώματος.
Όλα συνδέονται πολύ απλά, σύμφωνα με αυτό το σχήμα:
Δεν απαιτούνται οδηγοί, αλλά συνιστάται αντίσταση. Μπορείτε να το κάνετε χωρίς αυτό, αλλά υπάρχει μια πιθανότητα εξουθένωσης του πρώτου LED, και αν συμβεί αυτό, τότε οι επόμενες δεν θα λειτουργήσουν.
Με άμεσο φωτισμό, για παράδειγμα, από κάτω από τον καναπέ, παίρνετε έναν εξαιρετικό δελεαστικό καναπέ με αποτέλεσμα να καπνίζετε κάρβουνα.
Επίσης, μια τέτοια ταινία μπορεί να μεταφερθεί σε τακτική φωτεινό προφίλ και να χρησιμοποιηθεί ως ανεξάρτητο στοιχείο του εσωτερικού.
Φαίνεται αρκετά καλό, συμφωνώ, αλλά ας προσπαθήσουμε ακόμα να επιτύχουμε μεμονωμένες φλόγες.
Θα αφήσουμε τον αλγόριθμο τον ίδιο. Βγάζουμε την ταινία σε ζώνες με διαφορετικά πλάτη, κάθε ζώνη θα έχει τη δική της τυχαία διαδικασία. Για να γίνει αυτή η διαδικασία ακόμα περισσότερο σαν μια πραγματική φλόγα, θα γεμίσουμε τις ζώνες από τις άκρες στο κέντρο, αυξάνοντας σταδιακά την τυχαία τιμή στην τρέχουσα τιμή της. Επίσης, κατά τη διαδικασία "καύσης", το μέγεθος των ζωνών θα πρέπει επίσης να αλλάξει τυχαία.
Έτσι φαίνεται:
Τώρα ας δούμε μια άλλη ενδιαφέρουσα τυχαία διαδικασία που ονομάζεται Perlin θόρυβος, την οποία ο Ken Perlin ήρθε με το 1983.
Ο θόρυβος Perlin σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια τυχαία ομαλοποιημένη κατανομή μεγέθους σε οποιοδήποτε αριθμό διαστάσεων. Το γνωστό φίλτρο νέφους στο Photoshop είναι ένα παράδειγμα δισδιάστατου θορύβου Perlin.
Αλλά ο τρισδιάστατος θόρυβος του Perlin καθιστά δυνατή την παραγωγή, για παράδειγμα, ενός ορεινού τοπίου και την παραγωγή του πολύ τυχαία και ατέλειωτα και ταυτόχρονα χωρίς να δημιουργείται φορτίο στα εξαρτήματα του υπολογιστή, καθώς ο αλγόριθμος δεν είναι πολύ υπολογιστικά δαπανηρός.
Το σχέδιο δράσης είναι το εξής: αρχικά δημιουργούμε μια δισδιάστατη περιοχή του θορύβου Perlin και θα μετακινηθούμε κατά μήκος αυτού με κάποιο τρόπο, σαρώνουμε τη γραμμή των εικονοστοιχείων και τα βγάζουμε στα LED.
Ο αλγόριθμος όπως αναφέρθηκε παραπάνω δεν είναι πολύ περίπλοκος και Arduino χειριστείτε ήρεμα.Το αποτέλεσμα είναι ένα τόσο δροσερό αποτέλεσμα, όσο το δυνατόν πιο ομαλό, τυχαίο και ήδη πολύ παρόμοιο με την πραγματική φλόγα με τελικό φωτισμό.
Με άμεσο φωτισμό, μοιάζει με αυτό:
Αλλά όλα αυτά ήταν αλγόριθμοι πυρκαγιάς για μια ταινία. Και τι γίνεται με την προσκόλληση της ταινίας σε σχήμα ζιγκ-ζαγκ και προσπαθώντας να φτιάξετε δισδιάστατη φωτιά στη μήτρα;
Τέτοιες μήτρες μπορούν να αγοραστούν από τους Κινέζους. Πάνω από τη μήτρα τοποθετούμε ένα diffuser και το γυαλί που είναι χρωματισμένο με αυτοκινητοβιομηχανία, δηλαδή είναι μια πραγματική ακουστική οθόνη εξαιρετικά χαμηλής ανάλυσης.
Παρεμπιπτόντως, φαίνεται αρκετά ρεαλιστικό. Δείτε το αρχικό βίντεο του δημιουργού για περισσότερες λεπτομέρειες:
Αυτό είναι όλο. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας. Θα σας δω σύντομα!