RGB con steroidi

A seconda di dove vivi, probabilmente hai visto una casa con luci di Natale lampeggianti che cambiano colore e ballano alla musica. Quasi ogni quartiere o città ha “quella casa” che va tutti fuori per le vacanze ogni anno. Nel mio quartiere, quella casa è mia. Se ti sei mai chiesto come funzionano questi display e cosa ti serve per creare il tuo, questa sarà una breve panoramica di tutti i componenti e di come tutto funziona insieme.,

Ci sono tre cose chiave che compongono uno spettacolo di luci di Natale: le luci, i circuiti di controllo, e il sequenziamento.

Le luci sono disposte insieme per formare diversi oggetti di scena come archi saltellanti, fiocchi di neve, stelle, megatrees e altro ancora. Si accoppiano quelle luci con controller e alimentatori per farli funzionare come previsto. C’è un software specializzato che dice ai controller quando accendere e spegnere le luci in base alla musica riprodotta. Questi componenti sono al centro di ogni spettacolo di luci e entrerò nei dettagli su ciascuno di essi., Mentre non sarai in grado di andare a Walmart e raccogliere questa roba, ci sono molte aziende e una grande comunità utile desiderosa di aiutare.

Circa 5000 singoli pixel sequenziati in XLights con lo spettacolo che attraversa Falcon Pi Player su un Raspberry Pi.

Le luci

Il tipo più comune di luci che si vedono a Natale sono le tradizionali lampadine a incandescenza o, più recentemente, i LED. Queste stringhe si accendono con 120V (negli Stati Uniti) quando le si collega al muro e si rimane accesi fino a quando non le si scollega. Quelle sono normali luci di Natale., Circa 10-15 anni fa, però, le persone hanno iniziato a collegarle a interruttori elettronici chiamati relè che consentono di accendere e spegnere le luci con un semplice microcontrollore. Questa è essenzialmente la stessa tecnologia che si trova nelle prese a muro intelligenti di oggi, ma con un approccio più festoso.

Un tipico display luce vacanza utilizzando questa tecnologia potrebbe avere avuto poche decine di tali relè che controllano un numero uguale di fili di luce. Questa tecnologia andava bene per alcuni anni, ma alla fine le cose hanno iniziato a diventare più elaborate.,

Il prossimo grande salto nella tecnologia è venuto intorno 5 anni fa e ha trasformato l’illuminazione di festa da allora.

Accendere e spegnere un singolo filo di luci era noioso e la gente voleva più colori, più luminosità ed effetti più elaborati. I LED erano diventati molto popolari e un nuovo tipo di tecnologia della luce ha iniziato a colpire il mercato chiamato “Pixel”. Questi pixel sono essenzialmente un intero filone di moderne lampadine RGB “intelligenti”. Ogni pixel ha un piccolo microchip che dice al LED quando accendere e spegnere e di che colore illuminare., Sono collegati in un filo e possono illuminarsi individualmente per formare modelli ed effetti complessi.

Esistono molti tipi di pixel e molti protocolli diversi per comunicare con loro. Il tipo più comune di pixel utilizza un protocollo chiamato WS2811. In sostanza, i pixel in un filamento ricevono i dati in sequenza, decodificano i dati a loro destinati e passano attraverso i dati per tutti i pixel successivi lungo la linea. I dati effettivi trasmessi sono costituiti da un valore di intensità rosso, verde e blu per ciascuna lampadina.,

Questo tipo di luci e i loro protocolli sono stati originariamente progettati per il digital signage e per le produzioni teatrali. Lo stesso protocollo WS2811 viene utilizzato nelle moderne strisce di illuminazione RGB per PC indirizzabili individualmente che potresti avere nel tuo impianto di gioco. L’unica differenza è che le luci natalizie hanno un rivestimento impermeabile, sono disponibili in stringhe fino a circa 10-15ft e costano molto meno.

Queste luci sono poi disposte in oggetti di scena che è dove l’arte entra in posizione., Forme diverse possono essere create utilizzando plastica ondulata, tubi e strutture personalizzate per creare quasi tutti i progetti immaginabili. Mentre le luci sono standardizzate, gli oggetti di scena sono unici e comportano un notevole sforzo di progettazione per capire dove posizionare i pixel. Devono anche essere in grado di sopportare un’intera stagione invernale all’aperto senza cadere a pezzi.

Progettare lo Spettacolo

Progettare uno spettacolo è molto simile a comporre per un’orchestra. Le luci sono disposte in oggetti di scena come alberi, archi, stelle, fiocchi di neve e altro ancora., Diversi oggetti di scena possono essere raggruppati come strumenti in un’orchestra mentre si illuminano con la musica. La coreografia dei diversi elementi in musica richiede un software speciale che sappia interfacciarsi con il protocollo di illuminazione.

Il programma più comune è xLights che è gratuito e open-source. Gli spettacoli sono progettati in sequenza lungo una timeline in cui ogni elemento mostra ha una traccia diversa. Ci sono molti effetti diversi che possono essere applicati a singoli elementi o gruppi. Ogni spettacolo è unico e i diversi effetti possono essere personalizzati all’infinito.,

Il software crea una griglia di dove si trovano le luci utilizzando una foto di riferimento della sede. Da qui, modelli complessi possono essere applicati alla griglia per creare gli effetti. Alcuni effetti potrebbero illuminare solo un singolo filo, mentre altri potrebbero muoversi in tutta la casa.

Una volta terminato il design dello spettacolo, il file viene esportato in un formato che include i dati di colore per ciascuna delle luci. Uno spettacolo tipico avrà anche una frequenza di aggiornamento tra 20Hz e 40Hz, il che significa che il file di output contiene lo stato di ogni lampadina per ogni fotogramma durante lo spettacolo.,

Controller e potenza

Tutte quelle luci sono grandi, ma hanno bisogno di controller e alimentatori. Uno spettacolo tipico che si può vedere avrà due tipi di controller: il primo è un computer spettacolo che memorizza il file dal software di sequenziamento e lo trasmette a tutti gli elementi. Il secondo tipo di hardware utilizzato per eseguire lo spettacolo sono i controller che si interfacciano direttamente con le luci. Questi controller sono disponibili in molte forme e dimensioni diverse, ma tutti fanno essenzialmente la stessa cosa., Convertono i dati dal computer dello spettacolo nel protocollo WS2811 che guida direttamente le luci.

I controllori ricevono i dati dal computer show utilizzando un protocollo chiamato E1.31. Questo protocollo è un modo per lo streaming di dati di illuminazione su una rete tradizionale basata su IP. I pixel sono raggruppati in “universi” di 170 luci che vengono tutti indirizzati allo stesso controller. Ogni luce deve avere un valore di intensità rosso, verde e blu per determinare di che colore dovrebbe essere. Se si ha familiarità con DMX per produzioni teatrali, è la stessa idea.,

Ogni controller ha un indirizzo IP e sa quale configurazione delle luci sono collegate alla sua uscita. Quando riceve un pacchetto di dati dal computer show, si assicura che sia indirizzato all’universo giusto, decodifica i dati WS2811 presenti nel pacchetto e invia il flusso di dati ai pixel.

In termini di controller, ci sono due stili principali che le persone useranno in uno spettacolo di luci. Il primo è un controller centralizzato e molto potente con molte uscite. Il secondo è numerosi controller più piccoli posizionati più vicino agli elementi., Entrambi hanno i loro vantaggi e mentre i controller centralizzati sono lo stile più popolare ora, lo stile di controller decentralizzato più piccolo sta guadagnando popolarità.

Il controller che ho qui è una scheda di livello professionale realizzata da Advatek Lighting. Questo dispositivo può controllare fino a 32 uscite singole stringhe di pixel per un totale di poco più di 16.000 pixel. Grazie ai suoi connettori di alimentazione muscolosi, può anche fornire centinaia di watt per mantenere i pixel luminosi. Piuttosto che utilizzare Wi-Fi, che può ottenere affollato se si dispone di un sacco di dispositivi, questo controller ha una connessione Ethernet dedicata., Se siete sul serio illuminazione di festa, questo è il tipo di controller che si desidera. È anche abbastanza potente da essere utilizzato in display commerciali come in un parco a tema.

Facendo un giro intorno a questa scheda (foto sopra), iniziamo con i connettori di alimentazione principali sul lato sinistro che alimentano le luci. I pixel utilizzano 5V o 12V, quindi è possibile utilizzare un alimentatore standard per computer ad alta potenza o alimentatori specificamente progettati per luci a LED. Questa scheda può gestire entrambe le tensioni allo stesso tempo. Intorno alla parte superiore e inferiore abbiamo 16 spine rimovibili per i connettori pixel da collegare.,

La maggior parte dei tipi di pixel comuni, come WS2811, utilizzano tre fili: alimentazione, massa e dati. Tuttavia, alcuni altri tipi di pixel hanno anche un pin dell’orologio. Al centro di tutto questo c’è un microprocessore che gestisce la connettività e il segnale necessari per interfacciarsi con i pixel. Ci sono anche quattro circuiti integrati di driver che aumentano l’uscita a livello di segnale dal processore a uno adatto per guidare i pixel a lunga distanza dal controller. Infine, sul lato destro, abbiamo connettività esterna. Ciò include le uscite DMX legacy e Etherne., Ci sono molti altri controller di aziende come Falcon e HolidayCoro ma hanno tutti un formato simile.

Eseguire lo spettacolo

Una volta che hai tutti i componenti richiesti e tutto è messo insieme, eseguire lo spettacolo è abbastanza semplice. Sul lato del controller, devi solo dirgli quale configurazione dei pixel è collegata a quale porta di uscita. Puoi anche regolare cose come la luminosità e l’ordine dei pixel. Ogni controller avrà una propria configurazione tramite un’interfaccia web o tramite un programma dedicato.,

L’ultima cosa di cui avrai bisogno è un computer per memorizzare le sequenze e i dati audio per lo spettacolo. È possibile utilizzare un computer portatile, ma uno dei tipi più comuni di show computer a causa del suo costo e l’accessibilità è un Raspberry Pi con il software Falcon Pi Player.

Ogni sera durante lo spettacolo, carica le sequenze che abbiamo programmato in precedenza, riproduce l’audio ad esso associato e invia i dati di illuminazione ai controller sul display. Questo computer deve anche conoscere la configurazione specifica del controller, in modo che possa inviare i dati all’indirizzo giusto., L’uscita audio viene solitamente alimentata in un trasmettitore radio FM portatile, in modo che le persone nelle loro auto possano ascoltare lo spettacolo.

Per ricapitolare, gli effetti di luce vengono prima creati nel software, poi che il software viene esportato in un file di spettacolo che contiene i dati di colore per ogni pixel in ogni momento dello spettacolo. Il file show viene riprodotto da un computer show che emette i dati della luce utilizzando il protocollo E1.31 ai controller. I controller ricevono pacchetti indirizzati a loro e infine emettono i dati WS2811 risultanti ai pixel.,

C’è un sacco di tecnologia dietro le quinte per creare questi display e ha ancora un sacco di spazio per migliorare. I pixel stanno diventando più accessibili e facili da configurare. I controller stanno diventando più potenti ma allo stesso tempo più user-friendly.

Ti interessa impostare un display tutto tuo?

È certamente troppo tardi quest’anno per metterne uno, ma ci sono molte risorse per insegnarti tutto ciò che devi sapere. C’è una grande serie di YouTube che può insegnare le basi per iniziare., A seconda di quanto sforzo si desidera mettere nel display e quanto sei bravo con un saldatore, è possibile creare i propri elementi di spettacolo o acquistare alcuni ready-to-run.

I display possono essere un po ‘ costosi per iniziare, ma il prezzo sta calando anno dopo anno. Ad esempio, un filo o una striscia di 50 pixel costerà circa $10 dalla Cina e un buon controller costerà circa $200. Oltre a ciò, strumenti di base come tubo in PVC, condotto metallico, fascette, e filo hook-up non sono molto costosi.,

Ho fatto spettacoli di luci per alcuni anni, il video nella parte superiore dell’articolo è il mio spettacolo 2018 se vuoi vedere come appare il prodotto finale. Buone feste a tutti!