スマートLED WS2812、WS2801、および類似の装飾照明の現代プロジェクトでの類似の使用に関する制限

照明市場で数年間、「スマートLEDストリップ」、「スマートLEDピクセル」などの名前を見つけることができます。 原則として、「スマートピクセル」は、RGB LEDに接続された小型の3チャンネルLEDドライバー(電流安定器、PWM変調器、およびシフトレジスタを内蔵)のアセンブリです。 これらのピクセルに基づいて、多くのメーカーは「スマート」で柔軟なLEDストリップ、LED「ネイル」、LEDクラスターを製造しています。 また、WS2812、WS2813などのチップモデルに適合し、5050 RGB LEDハウジングに直接組み込まれたLEDドライバーを使用することもできます。 小さい寸法、多数のピクセルが直列に接続されている(1000個を超える)、1本のワイヤの制御が容易であり、ソリューションの比較的低コストは、その使用を正当化する以上のものです。







これはHabréに関する私の最初の出版物であり、そこでは私の使用経験を伝え、そのようなピクセルの欠点を強調したいと思います。 過去数年間にわたって、LPD6803、WS2801、WS2811、WS2812(B)、TM1903、UCS1903、TM1804、TM1803、SM16716、およびその他の動作の少ないLEDドライバーで作業することができました。 インターネットでは、「ピクセルアドレッシングを備えたLEDストリップ」などの用語に出くわすことがよくあります。これにはまったく同意しません。これが最初の制限です。



このようなテープ/ピクセルの情報は、シリアルチャネルを介して、つまり24ビット容量のシフトレジスタを介して(原則として)ロードされます。 RGB用の8ビットの3チャネル。 このようなLEDピクセルはアドレスを記憶せず、一貫したベースでのみ動作します。 データラインまたは制御(存在する場合)に制御信号がない場合、レジスタ内の値をRGB LEDのPWM信号に変換するコマンドとして機能します。 このため、ピクセル情報チャネルの1つに障害が発生すると、後続のピクセルは正常に機能しなくなります。 多くの経験の浅いLED「広告主」がこのレーキを踏んで、ストリートスクリーンにそのようなピクセルを使用しました。



下の図は、壊れたバンドを示しています。







2番目の制限は 、使用温度に関連しています。 ほとんどの場合、WS2812Bのように、1本の「DATA」ワイヤのみで制御されるピクセル-低い使用温度は-25度です。 実際には、しばしば-15度から。 これは、チップ内に信号再生の良好なクォーツブロックがないためです。 したがって、低温では、ピクセルは正常に動作しなくなり、「コオロギ」が観察されます。 絵がまったくない状態に。 もう1つは、同期を備えたチップです。たとえば、WS2801、LPD6803です。 信号は適切なレベルで時間内に適切に再生成されます-同期ラインがあるため、再生成は不要です。 この場合の動作温度は-40度からです。 しかし、これらのチップは2倍高価です。



3番目の制限は色深度です。



以下の図は、WS2801チップで組み立てられた画面を示しています。







肉眼では、背景のある画面が点灯していることがわかります。 低レベルのグラデーション「スマートピクセル」(WS2812、WS2801など、ほぼすべて)は、最新の画面のように再現できません。 これは、PWMチップに統合されたジェネレーターのビット深度が低いため(チャネルあたり8ビットのみ)、その結果、完全なガンマ補正が行われないためです。 簡単に言えば、LEDはほんの少しだけ欲しいときに明るくなりすぎて、何もできません。



いずれにしても、目に見えるマイナスは、アニメーションをハードウェアへの出力用に直接準備および変換するための優れたソフトウェアの欠如でした。 これが4番目の制限でした。

最初は、LedEditソフトウェアを使用しました。







「LedEdit」は、ビデオアニメーションを作成および編集し、キャプチャし、ハードウェアに変換する機能を提供します。 しかし、私はこのソフトウェアをコントローラーと一緒にしか使用できません。 また、ビデオキャプチャの品質とフレーム処理の安定性に関して、LedEditソフトウェアの主な欠点を特定しました。



このトピックに非常に興味があり、マイクロコントローラを含むプログラミングの分野で十分な知識を持っていたため、「グラバー」ビデオを作成し、その後「ピクセル」に変換しました。 これはプロのアプローチではないため、1つのプログラムでアニメーションの作成と変換の可能性を組み合わせるというアイデアをすぐに延期しました。 アニメーションは特別なプログラムで作成および編集する必要があります。たとえば、無料のJinx!ソフトウェアを選択しました。







Jinx!ソフトウェアの出力で、各フレームのピクセルの長方形マトリックスのデータのビット表現を表すオープンバイナリ* .outファイルを取得できます。 問題は少し残っています。各フレームの長方形のデータマトリックスを、ピクセルフィールド内の「スマートピクセル」の実際の位置と比較して、ホーンビームアニメーションを生成します。 だから私は無料のLSターミナルソフトウェアに生まれました。







LSターミナルソフトウェアを使用すると、ほとんどの* .avi、* .flvなどのビデオ形式で作業し、多数のポートを使用し、ユーザーがフィールドに配置した数万の「スマートピクセル」のビデオキャプチャを処理できます。 ビデオの処理と視覚化には、OpenCVおよびOpenGLライブラリを使用しました。 SDカードからデータを読み取るマイクロコントローラーを使用して、「スマートピクセル」にデータをアップロードします。



全体として、「スマートピクセル」の主な欠点をすべて挙げてきましたが、それらを括弧の外に置くと、数万の完成したプロジェクトを見ることができます。 私のグラバービデオを使用して作られたそれらのいくつかは次のとおりです。



-LEDスーツの場合:







-WS2812の小さな湾曲したスクリーン:







-このオブジェクトでは、数千の「スマートピクセル」WS2801:






All Articles