Всем привет.
Ну вот наконец то наступили праздничные дни и я могу написать подробности по сборке своей цветомузыки на ардуино и ws2812b.

Цветомузыку собрал примерно за 3 часа, остальное время ушло на разбор и модификацию кода, а так же на поездку в магазин за профилем и кнопками.

Особенность этой цветомузыки в том, что ее не нужно подключать к источнику аудио сигнала, так как она получает аудио данные, благодаря встроенному в нее модулю микрофона. Он подключен через усилитель напряжения к АЦП ардуины. Усилитель собран на транзисторе КТ3102, у которого есть зарубежные аналоги.

Для выбора режимов на цветомузыке имеются две кнопки, color и pattern. Кнопка color переключает цветовые схемы, их всего 3, а кнопка patern переключает динамические режимы цветомузыки, их всего 8.

Для настройки чувствительности и яркости установлен потенциометр param, это переменный резистор с изменяемым сопротивлением от 0 до 10 кОм. Он так же подключен к АЦП и в зависимости от его положения происходит программная обработка параметров. Можно модифицировать код и установить вместо потенциометра энкодер, но это уже будет реализовано в другом проекте.

В настройках так же можно выбирать используемое в ленте количество светодиодов 60, 120 или 180 и регулировать частотный фильтр, настроенный на 8 частотных диапазонов, для этого применяется программный фильтр частот на базе алгоритма быстрого преобразования Фурье.

Светодиодная лента основана на полноцветных, управляемых адресных светодиодах ws2812b. Плотность ленты я выбрал 60 светодиодов на 1 метр. На мой взгляд это оптимальное соотношение для многих задач. К питанию светодиодной ленты нужно отнестись серьезно, так как на максимуме она потребляет до 3,6 А на 1 метр. Конечно вероятность такого сценария что цветомузыка включит все светодиоды белым цветом и еще на полную мощность, равна нулю. Но тем не менее лучше сразу приобрести хороший блок питания. Как минимум на 5 Вольт и 5 Ампер.

Схема цветомузыки.
По схеме комментировать особо нечего. Нужно только настроить среднюю точку усилителя на транзисторе КТ3102. Настройка сводится к подбору резистора смещения 200 кОм или резистора нагрузки 1 кОм, нужно добиться половины напряжения питания на коллекторе транзистора или входе A0. Транзистор можно заменить любым n-p-n аналогом.

Потенциометр лучше использовать линейный с сопротивлением от 10 до 50 кОм.

Если Вы в своем проекте будете использовать контроллер Arduino pro mini, то припаяйте сразу керамический конденсатор 0,1 мкФ на 20-й вывод (ARef) микроконтроллера ATmega328.

Основные комплектующие




Адаптер питания 5 В, 10 А очень давно куплен на алиэкспресс

Скетч для Ардуино ws2812b
Я использовал в своем проекте, с небольшими модификациями. Оригинальный скетч можно скачать с гитхаба
Еще нужно добавить в папку libraries, используемые в проекте дополнительные библиотеки и

Если Вы в скетче не прописали параметры своей светодиодной ленты, то их можно изменить. Для этого нажмите кнопку pattern, не отпуская ее включите питание. Вращая потенциометр нужно выбрать плотность используемой светодиодной ленты, по светящимся красным светодиодам: первый - 60, второй - 120 или третий - 180 светодиодов. Для сохранения параметров в EEPROM еще раз нажмите кнопку pattern.

Для регулировки яркости нужно нажать и удерживать кнопку color, после чего включаем питание. По умолчанию в скетче прописано 8 светодиодов которые будут светиться основными цветами. Ручкой потенциометра param можно изменить их яркость. Для сохранения параметров в EEPROM нажмите еще раз кнопку color.

Цветовую схему лучше выбрать 3-ю, так как она наиболее красочная. В этом режиме каждому цвету соответствует свой частотный диапазон. Всего 8 частотных диапазонов, перечисляю их цвета от самого низкого до самого высокого: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, белый.
Если удерживать кнопки color, pattern и вращать потенциометр param, то можно ограничивать частотный диапазон убирая высокие - средние и так далее до самых низких частот(красный светодиод). Например если Вам нужно что бы цветомузыка реагировала только на низкие звуки, то достаточно оставить только низкий диапазон частот.

Видео демонстрирующее возможности цветомузыки.
Сразу прошу извинить меня за качество ролика, снимал дешевым смартфоном.

Надеюсь я ничего не упустил. Если у Вас возникнут вопросы, я с удовольствием на них отвечу.
Обсуждение на

Дополнительно

• В: Купил ленту, на ней контакты G, R, B, 12. Как подключить?
  О: Это не та лента, можешь выкинуть

  В: Прошивка загружается, но выползает рыжими буквами ошибка “Pragma message….”
  О: Это не ошибка, а информация о версии библиотеки

  В: Что делать, чтобы подключить ленту своей длины?
  О: Посчитать количество светодиодов, перед загрузкой прошивки изменить самую первую в скетче настройку NUM_LEDS (по умолчанию стоит 120, заменить на своё). Да, просто заменить и всё!!!

  В: Сколько светодиодов поддерживает система?
  О: Версия 1.1: максимум 450 штук, версия 2.0: 350 штук

  В: Как увеличить это количество?
  О: Варианта два: оптимизировать код, взять другую библиотеку для ленты (но придётся переписать часть). Либо взять Arduino MEGA, у неё больше памяти.

  В: Какой конденсатор ставить на питание ленты?
  О: Электролитический. Напряжение 6.3 Вольт минимум (можно больше, но сам кондер будет крупнее). Ёмкость – минимум 1000 мкФ, а так чем больше тем лучше.

  В: Как проверить ленту без Arduino? Горит ли лента без Arduino?
  О: Адресная лента управляется по спец протоколу и работает ТОЛЬКО при подключении к драйверу (микроконтроллеру)

• МОЖНО СОБРАТЬ СХЕМУ БЕЗ ПОТЕНЦИОМЕТРА! Для этого параметру POTENT (в скетче в блоке настроек в настройках сигнала) присваиваем 0. Будет задействован внутренний опорный источник опорного напряжения 1.1 Вольт. Но он будет работать не с любой громкостью! Для корректной работы системы нужно будет подобрать громкость входящего аудио сигнала так, чтобы всё было красиво, используя предыдущие два пункта по настройке.

• Версию 2.0 и выше можно использовать БЕЗ ИК ПУЛЬТА, режимы переключаются кнопкой, всё остальное настраивается вручную перед загрузкой прошивки.

• Как настроить другой пульт?
  У других пультов кнопки имеют другой код, для определения кода кнопок используйте скетч IR_test (версии 2.0-2.4) или IRtest_2.0 (для версий 2.5+), есть в архиве проекта. Скетч шлёт в монитор порта коды нажатых кнопок. Далее в основном скетче в секции для разработчиков есть блок дефайнов для кнопок пульта, просто измените коды на свои. Можно сделать калибровку пульта, но честно уже совсем лень.

• Как сделать два столбика громкости по каналам?
  Для этого вовсе необязательно переписывать прошивку, достаточно разрезать длинный кусок ленты на два коротких и восстановить нарушенные электрические связи тремя проводами (GND, 5V, DO-DI). Лента продолжит работать, как одно целое, но теперь у вас есть два куска. Само собой, аудио-штекер должен быть подключен тремя проводами, а в настройках отключен моно режим (MONO 0), а количество светодиодов должно быть равно суммарному количеству на двух отрезках.
  P.S. Посмотри первую схему в схемах!

• Как сбросить настройки, которые хранятся в памяти?
  Если вы доигрались с настройками и что то пошло не так, можно сбросить настройки на “заводские”. Начиная с версии 2.4 есть настройка RESET_SETTINGS , ставите её 1, прошиваетесь, ставите 0 и снова прошиваетесь. В память будут записаны настройки из скетча. Если вы на 2.3, то смело обновляйте до 2.4, версии отличаются только новой настройкой, которая никак не повлияет на работу системы. В версии 2.9 появилась настройка SETTINGS_LOG , которая выводит в порт значения хранящихся в памяти настроек. Так, для отладки и понимания.

С наступающим! Приближается Новый год, а значит, пора срочно создавать настроение! Ну и как всегда в это время года рождаются десятки электронных схем различных цветомузыкальных установок. Чего только самобытные мастера не придумают. От трехцветных моргалок до лазерных многолучевых установок с управлением по MIDI интерфейсу.
Чип и Дип является крупнейшим поставщиком адресных светодиодов WS2812b на российский рынок. Поэтому мы хотим показать вам очень простую и удивительную цветомузыку, которую работает на Arduino. Назовем её - 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 светодиодов WS2812b. Всё! Светодиодов в линейке может быть 60, 120 или 180. А впрочем, любое количество.
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. Основную часть скетча писал Майкл Крампас, парни из Чип и Дипа добавили функционал, ещё одна часть кода взята из проекта Piccolo компании Adafruit.
В Adafruit также писали библиотеку для светодиодов neopixel. А библиотека быстрого преобразования Фурье (FFT) написана уважаемым ChaN, это библиотека FFT для 128 точек, адаптированная для AVR микроконтроллеров написана на ассемблере.
Сам скетч и библиотеки ffft.h и Adafruit_NeoPixel.h нужно скачать в подвале этой страницы и распаковать в папку с другими библиотеками Arduino. Например C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries
Не теряйте время на разбор алгоритмов, просто соберите, залейте скетч в плату Arduino и наслаждайтесь шоу.
Это всего лишь развлечение!

Настройки

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

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?

Это открытый проект! Лицензия, под которой он распространяется –

Изучал я как-то создание плагинов визуализации для медиаплееров, и тут мой взор упал на сборку светодиодов, которые я подключал к Arduino для проверки состояния выводов при тестировании различных скетчей. А почему бы не сделать аппаратную визуализацию музыки? Так я решил сделать простенькую цветомузыку.

С Википедии:
Цветомузыкой называют электронное устройство для построения световых картин, формирования цветовых зрительных образов, сопоставленных с музыкальным сопровождением.

Что нам потребуется:

• Arduino
• Ethernet Shield
• Светодиоды — 10 шт.
• Резисторы 470 Ом — 10 шт.
• Макетная плата или что-либо, на чём будете крепить светодиоды.

Схема соединения очень простая. С ней справится даже первоклассник. Светодиоды через резисторы подключаются на цифровые выводы с 0 по 9.

Вот так это поначалу выглядело у меня:


Теперь прошиваем в ардуину следующий скетч:

#include // needed for Arduino versions later than 0018 #include #include // UDP library from: [email protected] 12/30/2008 byte mac = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; byte ip = { 192,168,1,177 }; //IP ардуины unsigned int localPort = 53412; // локальный порт byte remoteIp; unsigned int remotePort; // буфер для приёма/отправки данных char packetBuffer; //буфер для получения данных по сети void setup() { Ethernet.begin(mac,ip); Udp.begin(localPort); for (int i=0; i<10; i++) { pinMode(i,OUTPUT); digitalWrite(i, LOW); } } void loop() { // читаем пакеты данных при наличии int packetSize = Udp.available(); if(packetSize) { memset(packetBuffer, 0, sizeof(packetBuffer)); //обнуляем буфер packetSize = packetSize - 8; // subtract the 8 byte header Udp.readPacket(packetBuffer,UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE, remoteIp, remotePort); for (int i=0; i<10; i++) { if (packetBuffer[i]=="1") { digitalWrite(i,HIGH); } else { digitalWrite(i,LOW); } } } //if(packetSize) }
Всё, что он делает, это получает по протоколу UDP строку из десяти нулей и единиц и соответствующим образом зажигает светодиоды.
При необходимости меняем переменные ip и localPort.

Теперь подключаем плагин к Winamp или AIMP (необходимо скопировать DLL-файл в папку плагинов программы) и настраиваем его. Устанавливаем IP, порт (такие как в скетче) и выбираем режим визуализации. Ethernet Shield и компьютер соединяем по локальной сети.


Для открытия настроек плагина в AIMP щёлкните по чёрному полю визуализации.
В результате у меня получилась вот такая цветомузыка. На втором видео я всё разместил в небольшой коробочке, туда же воткнул и LCD-дисплей (о его подключении к этой же ардуине и использовании я расскажу в другой раз, как допишу программу управления). Сверху светодиоды накрыл пластиковыми баночками из под фотоплёнки.


Также прикладываю исходники плагинов.