Ambilight (Эмбилайт) или как сделать своими руками подсветку телевизора светодиодной лентой. Динамическая подсветка монитора на Arduino Получение захваченного фрейма

Телевизоры с динамической подсветкой вокруг рамки дисплея - одна из фирменных фишек компании Philips. И в отличие от многих других она работает. Однако за всё приходится платить, и телевизоры с Ambilight и повышенным эффектом присутствия стоят дороже многих других моделей.

Российские разработчики предложили способ, который позволит оснастить динамической подсветкой и мониторы любого производителя. Для этого даже не придётся везти устройство в сервисный центр: потребуется только немного времени и усидчивости.

Вообще, подобную подсветку можно приобрести в виде радиодеталей и сконфигурировать самостоятельно. Но, как показывает практика, это практически сравнимо с готовыми вариантами от PaintPack.

Предлагается две основные модели: версия для монитора (30 светодиодов) и версия для телевизора (60 светодиодов). Есть и совсем простая - на 10 светодиодов, но она подходит только для самых маленьких мониторов.

Версия для телевизоров оборудована внешним блоком питания. Также в её пользу говорит большее количество светодиодов, что даёт большую площадь подсветки (будет светиться шире и выше, другими словами). Если подобные варианты не подходят по каким-либо соображениям, можно связаться с разработчиками: за небольшую доплату они предложат модифицированный вариант.

mindrunway.ru

PaintPack, по сути, представляет собой небольшой корпус, к которому с двух сторон подключаются съёмные светодиодные ленты. Коробочка с начинкой несёт на себе индикаторы и разъём питания, а также microUSB для соединения с ПК. Есть ещё мастер-разъём (проприетарный) для последовательного подключения двух устройств.

Корпус устройства размещается на задней панели телевизора или монитора. Затем прокладываются LED-ленты в соответствии с инструкцией, подключается питание и начинается колдовство. При соединении PaintPack с компьютером через USB-разъём необходимо установить драйверы и произвести настройку устройства в комплектной программе.

mysku.ru

Настройка производится при помощи пакета AmbiBox . Необходимо перейти в меню «Интеллектуальная подсветка», выбрать способ захвата экрана и один из предложенных в программе режимов работы:

Статический фон - устанавливается любой цвет, регулируется свечение светодиодов.
Цветомузыка - подсветка будет мигать в такт звучанию музыки. Цвет подсветки устанавливается на зелёно-жёлтый.
Динамический фон - плавное перетекание одного цвета в другой.
Захват экрана - основной режим работы.

В этом режиме возможен захват цвета из просматриваемых фильмов и игр. Цвет подсветки будет меняться в соответствии с изображением на экране, разделяясь на верхнюю, нижнюю и боковые зоны (каждая в отдельности).

Работает PaintPack немного медленнее, чем официальный аналог от Philips. Но с учётом разницы в стоимости и возможности модернизации любого устройства выбор очевиден.

Введение

Если вы любите смотреть фильмы на компьютере в темноте или играть в игры, то можно расширить возможности вашего монитора. Динамическая подсветка визуально расширяет границы экрана и благодаря ей ваши глаза будут меньше уставать. Этот проект очень прост и так как я сам новичок в общении с Arduino, могу посоветовать начинать создавать что-то для дома именно с этого проекта.

Итак, нам понадобится:

Любая Arduino (UNO, Nano не важно).
От 1-го до 2-х метров светодиодной ленты WS2812B, о которой вы можете почитать , можно заказать на Aliexpress. Советую брать 60 светодиодов на метр для более качественно эффекта, но и 30 сойдет.
Двусторонняя липкая лента или какой-нибудь клей.
Источник питания 5В 2А (зарядник от планшета, например).
Резистор на 220 Ом.
Паяльные инструменты.
Необходимое ПО для компьютера, а именно: Arduino IDE , AmbiBox , библиотека для Arduino IDE - FastLed .

Приступим.

Подключение

На светодиодной ленте есть три контакта - Плюс (+), Земля (G, GND) и вход (IN), а так же есть стрелочки, указывающее направление сигнала по ленте. Наша задача отрезать 4 отрезка светодиодной ленты таким образом. чтобы верхняя полоска была равна нижней, правая - левой. Отмерять будем прикладывая ленту с задней части нашего монитора. В общем нужно сделать так, как на картинке ниже.

Важно, чтоб количество светодиодов сверху и снизу было одинаковым, то же касается правой и левой стороны. Так же нужно учесть направление стрелок на самой ленте и припаять по порядку, как на картинке.
Теперь нам нужно подключить ленту к Arduino согласно схеме:

Минус от питания идет к контакту G на ленте и контакту GND на самой Arduino, Плюс напрямую к контакту (+) на ленте, а управляющий провод через резистор от ленты к нужному порту. Главное запомнить порт.

Собственно, подключение на этом закончили.

Настройка

Открываем установленную Arduino IDE и устанавливаем библиотеку FastLed (В верхнем меню выбрать "Скетч" - "Подключить библиотеку" - "Добавить ZIP библиотеку" и выбрать скачанный архив с библиотекой).

Теперь с помощью Arduino IDE заливаем в Arduino скетч:

#include "FastLED.h" #define NUM_LEDS 44 // Количество светодиодов. #define PIN 6 // Порт, к которому присоединен управляющий провод. #define serialRate 115200 // Adalight отправляет «Магическое слово» (префик) перед отправкой данных. uint8_t prefix = {"A", "d", "a"}, hi, lo, chk, i; // Инициализация ленты. CRGB leds; void setup() { FastLED.addLeds(leds, NUM_LEDS); // Тест светодиодов. LEDS.showColor(CRGB(255, 0, 0)); delay(500); LEDS.showColor(CRGB(0, 255, 0)); delay(500); LEDS.showColor(CRGB(0, 0, 255)); delay(500); LEDS.showColor(CRGB(0, 0, 0)); Serial.begin(serialRate); Serial.print("Ada\n"); // Отправляем «магическое слово» для соединения с программой. } void loop() { // Ждем первый байт из магического слова. for(i = 0; i < sizeof prefix; ++i) { waitLoop: while (!Serial.available()); // Проверка следующего байта из магического слова. if(prefix[i] == Serial.read()) continue; // В противном случае начинаем все с начала. i = 0; goto waitLoop; } // Ждем старший и младший байт, а так же контрольную сумму. while (!Serial.available()); hi = Serial.read(); while (!Serial.available()); lo = Serial.read(); while (!Serial.available()); chk = Serial.read(); // Если контрольная сумма не совпала, начинаем все с начала. if (chk != (hi ^ lo ^ 0x55)) { i = 0; goto waitLoop; } memset(leds, 0, NUM_LEDS * sizeof(struct CRGB)); // Получаем данные и настраиваем соответствующий светодиод. for (uint8_t i = 0; i < NUM_LEDS; i++) { byte r, g, b; while(!Serial.available()); r = Serial.read(); while(!Serial.available()); g = Serial.read(); while(!Serial.available()); b = Serial.read(); leds[i].r = r; leds[i].g = g; leds[i].b = b; } // Отобразить новое состояние ленты. FastLED.show(); }

Перед заливкой нужно указать количество светодиодов, которое у вас получилось в сумме и порт, к которому вы припаяли управляющий провод.
У меня получилось 44 светодиода и использовался 6-й порт.
Если у вас лента и Arduino уже подключена к питанию, то после заливки скетча лента должна моргнуть тремя цветами, если этого не произошло, то отсоедините USB кабель и вставьте снова.

Теперь нам нужно установить программу AmbiBox .
При установке программа спросит, какое устройство будет использоваться, нам нужно указать Adalight .
В ней нам нужно перейти во вкладку "Интеллектуальная подсветка монитора".

Затем нажать "Больше настроек", теперь отображаются все функции.

Нам нужно указать порт, к которому подключена Arduino (цифра 1 на картинке).
Нужно указать количество светодиодов, которое у нас получилось (цифра 2 на картинке).
Выбрать метод захвата экрана. Тут на ваше усмотрение, поэкспериментируйте и выберите подходящее. У меня метод Windows 8 (цифра 3 на картинке).
Так же можно нажать "Показать зоны захвата" (цифра 4) и настроить их так, как наклеена лента. Ну. например, если у вас углы остались без светодиодов, то зоны можно сместить.
Не забудьте во вкладке "настройки программы" включить автозапуск с Windows.
На этом все. Все уже должно работать.

Видео

Пожалуйста, включите javascript для работы комментариев.

Что такое Hyperion Ambilight
Технология фоновой подсветки для телевизоров, которая была изобретена и запатентована компанией Philips Electronics.

Представляет собой подсветку, которая, анализируя цветовую картинку кадра на экране телевизора, воспроизводит рассеянный свет по периметру телевизора. Благодаря этому поверхность стены за корпусом телевизора динамически освещается, тем самым дополняя ореолом интенсивность изображения на самом экране и визуально как бы увеличивая размер изображения.

1. Основное железо

Поскольку технология запатентованная, еще много лет мы ее не видим в телевизорах, отличных от марки Philips. К слову, я обладал таким телевизором, с трехсторонней подсветкой, но он был настолько медленным, что я продал его через 6 дней после покупки. Ну что ж, придется сделать самим... Для этого нам понадобятся:

Raspberry Pi 3 ссылка (42$) - просто возьмите самую последнюю версию малинки, если планируется использовать как медиа-сервер, то советую взять что-то помощнее, например Asus Tinker Board . Если завалялась Raspberry Pi 2, то и на ней все будет хорошо работать, без каких-либо задержек.
Светодиодная лента APA102 ссылка (8$/метр) - тут только два варианта, либо брать оригинал АPA102, либо ее аналог SK9822, который дешевле, но работает точно так же. Я использую аналог. Советую взять Black IP67 30/метр. IP67 идет в силиконовой защите, которая не желтеет от времени, защищает от пыли и помех. По-поводу количества диодов, 30 на метр вполне достаточно, и блок питания можно будет найти в "ноутбучном" исполнении. Берите на все 4 стороны ТВ, даже если он стоит на подставке. На телевизор 48 дюймов уходит ровно 3 метра ленты. Рекомендую взять сразу всю необходимую ленту у одного продавца и в одном заказе, так как разные партии ленты могут иметь разные оттенки, это будет резать глаз. Никогда не верьте, что систему можно построить на основе ws28*, просто взгляните на характеристики:

У меня был крайне печальный опыт с лентой ws2801: во-первых, она откровенно тормозит, не хватает ей частоты обновления, во-вторых, белый не белый, нужно подстраивать, в-третьих, постоянно произвольное мигание диодов, в-четвертых, банально отваливаются чипы с этой ленты, в-пятых, надо паять.

Блок питания 5V 8A ссылка (11$) - выбор блока зависит от конфигурации ленты, я просто приведу свой пример расчета: лента 30 диодов/метр потребляет 9Вт на 1 метр (в случаях когда включен белый, в реальности значительно меньше), считаем по максимуму: 9Вт * 3 (количество метров) + 20% резерва = 32.4Вт, блок питания выдает 5*8 = 40Вт вполне подойдет, и от него же можно будет запитать все остальные устройства.
Коннекторы - п аять не будем, зачем усложнять, возьмем и закажем некоторые коннекторы:

2. Сборка железа

Собираем по следующей схеме. Важно запитать начало и конец ленты, чтобы свечение было равномерным. Обязательно соединить питание ленты с малиной общей землей. Чтобы избежать возможных помех сигнала, можно использовать ферритовые фильтры, но я делал без них, проблем не обнаружено.

Примеряем, обрезаем, соединяем уголками, клеим.

Светодиодная лента поставляется со стандартной липкой основой - на ней лента не держится, отвалится быстро. Я покупал, в строительном гипермаркете, вспененную клейкую ленту для крепления зеркал. Обязательно обезжирить поверхность ТВ. Корпус ТВ может быть скругленным, появляется возможность наклеить ленту под углом, чтобы диоды светили больше по сторонам, но я этого делать не советую. Стоит наклеить ленту строго перпендикулярно стене. Идеальное расстояние от стены 15см-20см. В моем случае, получилось 24см, из-за формы подставки ТВ.

Малинку можно так же наклеить на заднюю часть ТВ. Я приклеил на липучку от одежды, чтобы была возможность снимать.

Я читал, что такой scart переходник работает не на всех ТВ, но советую попробовать, это дешево. Переходник надо установить в режим OUT.

Компания Philips в 2007 году запатентовала невероятно простую, но, без преувеличения, потрясающую технологию фоновой подсветки ТВ . С такой адаптивной подсветкой меньше устают глаза при просмотре в темноте, увеличивается эффект присутствия, расширяется область отображения и пр. Ambilight применима не только к видео и фото контенту, но и играм. Ambilight превратилась в визитную карточку телевизоров Philips. С тех пор компания Philips пристально бдит, чтобы никто из крупных производителей и думать не смел посягать на святое, создавая что-то подобное. Наверное, лицензировать эту технологию можно, но условия какие-то запредельные, и другие игроки рынка не особо горят желанием это делать. Небольшие компании тоже пытались (и сейчас есть компании, которые это делают) внедрять аналогичную технологию в виде отдельных комплектов, но кара от Philips была неизбежна. Так что в лучшем случае, если компания не продлит каким-то образом патент или его производную, другие производители лишь в 2027 году смогут выпускать что-то похожее.

Но нас, обычных потребителей, такая кара не касается. Мы вольны для себя делать то, что считаем нужным. Сегодня я расскажу в деталях, как самостоятельно сделать адаптивную фоновую подсветку для ТВ или монитора по типу Philips Ambilight (далее просто Ambilight). Для некоторых статья ничего нового в себе содержать не будет, т.к. таких проектов десятки, а статей написано сотни на разных языках, и людей, которые себе уже сделали подобное, тысячи. Но для многих это всё может оказаться очень интересным. Никаких особых навыков вам не потребуется. Только базовые знания физики за 8 класс средней школы. Ну, и совсем чуть-чуть пайки проводов.

Чтобы вы лучше понимали, о чём я говорю, приведу свой пример того, что получилось. Реальные затраты на ТВ 42" - около 1000 рублей и 2 часа работы.

Видео не передаёт всех ощущений и эффекта целиком, но дети в первый раз сидели с открытыми ртами.

Возможные варианты реализации

Существует несколько вариантов вариантов реализации Ambilight. Зависят они от источника видеосигнала.

Самый дешёвый, простой и эффективный вариант - источником сигнала выступает ПК с Windows, Mac OS X или Linux. Сейчас очень распространены Windows-боксы на процессорах Atom, которые стоят от 70$. Все они идеально подходят для реализации Ambilight. Я уже несколько лет использую разные Windows-боксы (в тумбе под ТВ) в роли медиаплеера, написал небольшую кучку обзоров и считаю их самыми лучшими ТВ-приставками для медиаконтента. Аппаратная реализация этого варианта едина для всех перечисленных операционных систем. Именно об этом варианте я расскажу в статье . Программная часть будет относиться к Windows системе, в роли универсальной управляющей программы будет выступать AmbiBox. С Mac OS X и Linux можно использовать .

Второй вариант - источником сигнала выступает медиаприставка на базе Android, коих тоже огромное количество. Этот вариант самый проблемный. Во-первых, подсветка будет работать только в медиакомбайне Kodi (и в ответвлениях этого проекта). Во-вторых, в подавляющем большинстве случаев всё работает только с отключённым аппаратным декодированием видео, что для большинства боксов неприемлемо. Аппаратная реализация проекта тоже накладывает определённые требования. Я его затрагивать не буду, но если что-то интересует конкретное, то постараюсь ответить в комментариях.

Третий вариант - независимое от источника сигнала решение. Это самое затратное, но абсолютно универсальное решение, т.к. сигнал снимается прямо с HDMI кабеля. Для него вам понадобится достаточно мощный микрокомпьютер (типа Raspberry Pi), HDMI сплиттер (разветвитель), конвертер HDMI-RCA AV, USB 2.0 устройство захвата аналогового видео. Только с таким вариантом вы сможете гарантированно задействовать Ambilight с любой ТВ-приставкой/ресивером, Android-боксами, Apple TV, игровыми приставками (например, Xbox One, PlayStation 4) и пр. устройствами, которые имеют выход HDMI. Для варианта с поддержкой 1080p60 стоимость компонентов(без светодиодной ленты) будет около 70$, с поддержкой 2160p60 - около 100$. Это вариант очень интересный, но по нему нужно писать отдельную статью.

Аппаратная часть

Для реализации понадобится три основных компонента: управляемая светодиодная RGB лента, блок питания, микрокомпьютер Arduino.

Сначала небольшое количество объяснений.

WS2811 - это трёхканальный канальный контроллер/драйвер (микросхема) для RGB светодиодов с управлением по одному проводу (адресация к произвольному светодиоду). WS2812B - это RGB светодиод в корпусе SMD 5050, в который уже встроен контроллер WS2811.

Подходящие для проекта светодиодные ленты для простоты так и называют - WS2811 или WS2812B.

WS2812B лента - это лента, на которой последовательно размещены светодиоды WS2812B. Лента работает с напряжением 5 В. Существуют ленты с разной плотностью светодиодов. Обычно это: 144, 90, 74, 60, 30 на один метр. Бывают разные степени защиты. Чаще всего это: IP20-30 (защита от попадания твёрдых частиц), IP65 (защиты от пыли и водяных струй), IP67 (защита от пыли и защита при частичном или кратковременном погружении в воду на глубину до 1 м). Подложка чёрного и белого цвета.

Вот пример такой ленты:

WS2811 лента - это лента, на которой последовательно размещены WS2811 контроллер и какой-то RGB светодиод. Есть варианты, рассчитанные на напряжением 5 В и 12 В. Плотность и защита аналогичны предыдущему варианту.

Вот пример такой ленты:

Ещё встречаются WS2811 «ленты» с большими и мощными светодиодами, как на фотографии ниже. Они тоже подходят для реализации Ambilight для какой-нибудь огромной панели.

Какую ленту выбрать, WS2812B и WS2811?

Важный фактор - питание ленты, о чём я расскажу чуть позже.

Если у вас дома окажется подходящий по мощности блок питания (часто дома от старой или испорченной техники остаются блоки питания), то выбирайте ленту, исходя из напряжения блока питания, т.е. 5 В - WS2812B, 12 В - WS2811. В этом случае вы просто сэкономите деньги.

От себя могу дать рекомендацию. Если общее количество светодиодов в системе будет не более 120, то WS2812B. Если более 120, то WS2811 с рабочим напряжением 12 В. Почему именно так, вы поймёте, когда речь зайдёт о подключение ленты к блоку питания.

Какое уровень защиты ленты выбрать?

Для большинства подойдёт IP65, т.к. с одной стороны она покрыта «силиконом» (эпоксидной смолой), а с другой есть самоклеющаяся поверхность 3M. Эту ленту удобно монтировать на ТВ или монитор и удобно протирать от пыли.

Какую плотность светодиодов выбрать?

Для проекта подойдут ленты с плотностью от 30 до 60 светодиодов на метр (конечно, можно и 144, никто не запрещает). Чем выше плотность, тем больше будет разрешение Ambilight (количество зон) и больше максимальная общая яркость. Но стоит учитывать, чем больше светодиодов в проекте, тем сложнее будет устроена схема питания ленты, и понадобится более мощный блок питания. Максимальное количество светодиодов в проекте - 300.

Покупка ленты

Если ваш ТВ или монитор висит на стене, и все 4 стороны имеют рядом много свободного пространства, то ленту лучше всего разместить сзади по периметру на все 4 стороны для максимального эффекта. Если ваш ТВ или монитор установлен на подставку, или снизу мало свободного пространства, то ленту надо размещать сзади на 3-х сторонах (т.е. низ без ленты).

Для себя я выбрал белую ленту WS2812B IP65 с 30 светодиодами на метр. Подходящий блок питания на 5 В у меня уже был. Решал, 60 или 30 светодиодов на метр, но выбрал последнее после пересмотра видео с готовыми примерами реализации - яркость и разрешение меня устроили, да и питание легче организовать, меньше проводов. На Алиэкспресс огромное количество лотов лент WS2812B. Я заказывал 5 метров за 16$. Для моего ТВ (42", 3 стороны) нужно было только 2 метра, т.е. можно было купить за 10$, оставшиеся три метра для друга. Цены часто меняются у продавцов, предложений много, так что просто выберите на Алиэкспресс дешёвый лот с высоким рейтингом (ключевые слова для поиска - WS2812B IP65 иди WS2811 12V IP65).

Покупка блока питания для ленты

Блок питания подбирается по мощности и напряжению. Для WS2812B - напряжение 5 В. Для WS2811 - 5 или 12 В. Максимальная потребляемая мощность одного WS2812B светодиода 0,3 Вт. Для WS2811 в большинстве случаев аналогично. Т.е. мощность блока питания должна быть не ниже N * 0,3 Вт, где N - количество светодиодов в проекте.

Например, у вас ТВ 42", вы остановились на ленте WS2812B с 30 светодиодами на метр, вам нужно 3 метра ленты все 4 стороны. Вас понадобится блок питания с напряжением 5 В и максимальной мощностью от 0,3 * 30 * 3 = 27 Вт, т.е. 5 В / 6 А. В моей реализации используются только 3 стороны, всего 60 светодиодов (если быть точным, то 57) - мощность от 18 Вт, т.е. 5 В / 4 А.

У меня давно уже лежит без дела многопортовая USB-зарядка ORICO CSA-5U (8 А), оставшаяся после старого обзора. Питание портов у неё запараллельно (это критически важно), мне это ЗУ идеально подходит в роли БП, т.к. подключать ленту я буду через 2 параллельных соединения (объяснения будут чуть позже в статье).

Если бы этого ЗУ у меня не было, то я бы выбрал (есть информация, что именно в этот БП ставят внутренности на 2,5 А, так что надо детальней изучить этот вопрос у продавца, или посмотреть другие модели).

Покупка микрокомпьютера

Управлять Ambilight будет микрокомпьютер Arduino. Arduino Nano на Алиэкспресс стоит около за штуку.

Затраты на мой вариант (для ТВ 42"):

10$ - 2 метра WS2812B IP65 (30 светодиодов на метр)
4$ - блок питания 5 В / 4 А (денег на БП не тратил, привожу стоимость для ясности)
2,5$ - Arduino Nano
-----------
16,5$ или 1000 рублей

Реализация аппаратной части

Самое главное - это правильно организовать питание ленты. Лента длинная, напряжение просаживается при большом токе, особенно при 5 В. Большинство проблем, которые возникают у тех, кто делает себе Ambilight, связаны именно с питанием. Я пользуюсь правилом - нужно делать отдельную подводку питания на каждые 10 Вт потребляемой максимальной мощности при 5 В и 25 Вт потребляемой мощности при 12 В. Длина подводки питания (от блока питания до самой ленты) должна быть минимальной (без запаса), особенно при 5 В.

Общая схема подключения выглядит следующим образом (на схеме отображено подключение питания для моего варианта):

К ленте с обоих концов подведено питание - два параллельных подключения. Для примера, если бы я делал подсветку на все 4 стороны, а лента была по 60 светодиодов на метр (т.е. максимальная мощность 54 Вт), то я бы сделал такой подвод питания:

Провода подводки нужно использовать соответствующие, чем меньше калибр (AWG), тем лучше, чтобы их с запасом хватало для расчётной силы тока.

К Arduino от ленты идут два контакта. GND, который нужно подключить к соответствующему пину на Arduino. И DATA, который нужно подключить к шестому цифровому пину через резистор 300-550 Ом (лучше 470 Ом). Если резистора у вас нет, то в большинстве случаев всё будет прекрасно работать и без него, но лучше, чтобы он был. Резистор можно купить за пару копеек в любом радиомагазине. Сам микрокомпьютер Arduino можете разместить в любом удобном корпусе, многие используют для этого яйцо Киндер-сюрприза. Arduino нужно размещать как можно ближе к ленте, чтобы подводка DATA имела минимальную длину.

Припаивать провода к ленте просто. Главное правило - время контакта с паяльником должно быть минимальным, «возюкать» паяльником нельзя.

В моём случае получилось вот так:

Два чёрных качественных USB кабеля пошли на питание, а белый для подключение к компьютеру. Белые термоусадочные трубки у меня закончились, я использовал красные. Не так «красиво», но меня устраивает (всё равно это спрятано за ТВ).

Важный вопрос - как изгибать ленту под прямым углом? Если у вас лента на 60 светодиодов, то ленту нужно разрезать и соединять короткими проводами (разместив всё это в термоусадочной трубке). Можете купить специальные угловые коннекторы на три контакта для светодиодных лент (на снимке 4 контакта, просто для примера):

Если у вас лента на 30 светодиодов, то расстояние между светодиодами большое, вы легко можете сделать угол без резки. Удаляете кусочек «силиконового» покрытия, изолируйте (можно даже «скотчем») контактную площадку и сгибаете по схеме:

Я отрезал кусок ленты, чтобы практиковаться. Главное, не нужно переусердствовать - слегка согнули один раз и всё. Тюда-сюда перегибать не нужно, сильно сдавливать линию изгиба не нужно.

Вот вид сзади ТВ, все провода через отверстие уходят внутрь тумбы:

Программная часть

Это самое простое.

Подключаем микрокомпьютер Arduino по USB. Драйвер (последовательного интерфейса CH340) установится автоматически. Если этого не произошло, то в папке Arduino IDE есть папка Drivers со всем необходимым.

Запускаем Arduino IDE и открываем файл Adalight.ino.

Изменяем количество светодиодов в коде. У меня 57.

Инструменты > Плата > Arduino nano
Инструменты > Порт > Выбираете COM-порт (там будет нужный вариант)

Нажимаем кнопку «Загрузить»:

Программа проинформирует, когда загрузка будет завершена (это буквально пара секунд).

Готово. Нужно отключить Arduino от USB и подключить заново. Лента загорится последовательно красным, зелёным и синим цветом - Arduino активировался и готов к работе.

Загрузите и установите программу . В программе нажмите «Больше настроек» и укажите устройство - Adalight, COM-порт и количество светодиодов. Выберите количество кадров для захвата (до 60).

Далее, нажмите «Показать зоны захвата» > «Мастер настройки зон». Выберите конфигурацию вашей ленты.

Нажмите «Применить» и «Сохранить настройки». На этом базовые настройки заканчиваются. Потом вы сможете поэкспериментировать с размерами зон захвата, сделать цветокоррекцию ленты и пр. В программе много разных настроек.

Чтобы активировать профиль, достаточно два раза мышкой нажать на соответствующую иконку (профилей AmbiBox) в области уведомлений Windows. Лента сразу загорится. Отключается тоже двойным нажатием.

Вот в принципе и всё. Результат вы видели в начале статьи. Ничего сложного, дёшево и здорово. Уверен, что у вас получится лучше, так что делитесь своими поделками в комментариях.

Добрый день.

Для своей первой статьи я выбрал одну из самых успешных своих поделок: HDMI-passthrough аналог Ambilight от Philips, далее я будут называть эту композицию «Атмосвет».

Введение

В интернетах не очень сложно найти готовые/открытые решения и статьи как сделать Амбилайт для монитора/телевизора, если ты выводишь картинку с ПК. Но в моей мультимедиа системе вывод картинки на телевизор c ПК занимает только 5% времени использования, большее кол-во времени я играю с игровых консолей, а значит нужно было придумать что-то свое.

Исходные данные:

60" Плазменный телевизор
HTPC на базе Asrock Vision 3D 137B
Xbox 360

Большинство устройств используют HDCP для воспроизведения контента даже во время игры.

Требование:

Необходимо обеспечить централизованную поддержку Атмосвета для всех устройств подключенных к телевизору.

Реализация

Я не буду рассказывать, как я прикреплял 4.5м светодиодную ленту к телевизору и что нужно сделать с Arduino, в качестве базы можно использовать .

Единственный нюанс:
Я заметил, что внизу экрана идут странные мерцания, сначала погрешил на сигнал, перековырял дефликер, изменил ресазинг картинки и еще кучу всего перекопал, стало лучше, но от мерцания не помогло. Стал наблюдать. Оказалось, что мерцание было только в конце ленты и то при ярких сценах. Взяв мультиметр, я замерил напряжение на начале, середине и конце ленты и угадал с причиной мерцаний: в начале ленты было 4.9В(да китайский БП дает напряжение с отклонением, это не существенно), в середине 4.5 в конце 4.22 - Падение напряжение слишком существенно, пришлось решить проблему просто - к середине ленты я подвел питание от бп, провод пустил за телевизором. Помогло мгновенно, какие либо мерцания прекратились вообще.

Захватываем картинку вебкамерой

Первая тестовая версия для обкатки идеи и её визуализации была выбрана через захват картинки через вебкамеру) выглядело это как-то так:

Низкая цветопередача и высокий latency показал, что эта реализация не может быть никак использована.

Захват картинки через HDMI

В процессе исследования возможных вариантов была выбрана следующая схема, как сама надежная и бюджетная:

Сигнал со всех устройств подается на 5in-1out HDMI свитч , который поддерживает HDCP
Выходной сигнал подается на 1in-2out HDMI splitter , который мало того, что поддерживает HDCP, так еще отключайте его на выходе(слава китайцам).
Один из выходных сигналов идет на телевизор
Другой выходной сигнал идет на HDMI to AV конвертер
S-Video сигнал идет на коробочку захвата от ICONBIT
Коробочка захвата подключается к вечно работающему HTCP по USB, который подключен к Arduino контроллеру ленте на телевизоре.

Изначально выглядит дико и как костыли, но:

Это работает.
Сумарно все это дело, заказывая из китая, мне обошлось тысяч в 3-4 тыс. рублей.

Почему я не использовал плату для HDMI захвата? Все просто: самый дешевый вариант и доступный - это Blackmagic Intensity Shuttle, но она не может работать с сигналом 1080p/60fps, только с 1080p/30fps - что не приемлемо, т.к. я не хотел понижать фреймрейт, чтобы можно было захватывать картинку. + это дело стоило в районе 10 тыc. рублей. - что не дешево при неизвестном результате.

Потери на конвертации HDMI to S-video несущественны для захвата цвета в разрешении 46х26 светодиодной подсветки.

Изначально для захвата S-video я пробовал использовать EasyCap (у него много китайских вариаций), но суть в том, что используемый там чип крайне убог, и с ним нельзя работать при помощи openCV.

Единственный минус - выходной сигнал S-Video содержал черные полосы по краям срезающий реальный контент(около 2-5%), выходную картинку с платы захвата я обрезал, чтобы удалить эти полосы, сама потеря изображения в тех областях на практике не сказалась на результате.

Софт

Для меня это была самая интересная часть, т.к. с железками я не очень люблю ковыряться.

Для захвата картинки я использовал openCV и в частности его.NET враппер emgu CV .

Я решил также применить несколько разных техник постобработки изображения и его подготовки, прежде чем отдавать список цветов на контроллер.

Процесс обработки фрейма

1. Получение захваченного фрейма

2. Кроп фрейма, для исключения черных полос

Тут все просто:
frame.ROI = new Rectangle(8, 8, frame.Width - 8, frame.Height - 18 - 8);
Обрезаем 8 пикселей сверху, 8 справа и 18 снизу.(слева полосы нет)

3. Ресайзим фрейм в разрешение подсветки, незачем нам таскать с собой здоровую картинку

Тоже ничего сложного, делаем это средствами openCV:
frame.Resize(LedWidth - 2*LedSideOverEdge,
LedHeight - LedBottomOverEdge - LedTopOverEdge,
INTER.CV_INTER_LINEAR);
Внимательный читатель заметит, обилие переменных. Дело в том, что у меня рамка телевизора достаточно большая, занимая 1 светодиод по бокам, 1 сверху и 3 снизу, поэтому ресайз делается на светодиоды, которые находятся непосредственно напротив дисплея, а углы мы уже дополняем потом. При ресайзинге мы как раз получаем усредненные цвета, которые должны будут иметь пиксели светодиодов.

4. Выполняем мапинг светодиодов с отреcайзенного фрейма

Ну тут тоже все просто, тупо проходим по каждой стороне и последовательно заполняем массив из 136 значений цветом светодиодов. Так вышло, что на текущий момент все остальные операции проще выполнять с массивом светодиодов, чем с фреймом, который тяжелее в обработке. Также на будущее я добавил параметр «глубины» захвата(кол-во пикселей от границы экрана, для усреднения цвета светодиода), но в конечном сетапе, оказалось лучше без неё.

5. Выполняем коррекцию цвета (баланс белого/цветовой баланс)

Стены за телевизором у меня из бруса, брус желтый, поэтому нужно компенсировать желтизну.
var blue = 255.0f/(255.0f + blueLevelFloat)*pixelBuffer[k];
var green = 255.0f/(255.0f + greenLevelFloat)*pixelBuffer;
var red = 255.0f/(255.0f + redLevelFloat)*pixelBuffer;
Вообще я изначально из исходников какого-то опенсорс редактора взял цветовой баланс, но он не менял белый(белый оставался белым), я поменял формулы немного, опечатался, и получил прям то, что нужно: если level компонента цвета отрицательный(я поинмаю как - этого цвета не хватает), то мы добавляем его интенсивность и наоборот. Для моих стен это получилось: RGB(-30,5,85).

В кореркции цвета я также выполняю выравнивание уровня черного(черный приходит где-то на уровне 13,13,13 по RGB), просто вычитая 13 из каждой компоненты.

6. Выполняем десатурацию (уменьшение насыщенности изображения)

В конечном сетапе, я не использую десатурацию, но может в определенный момент понадобится, фактически это делает цвета более «пастельными», как у Филипсовского амбилайта. Код приводить не буду, мы просто конвертим из RGB -> HSL, уменьшаем компоненту Saturation(насыщенность) и возвращаемся обратно уже в RGB.

7. Дефликер

Так уж выходит, что входное изображение «дрожит» - это следствие конвертации в аналоговый сигнал, как я полагаю. Я сначала пытался решить по своему, потом подсмотрел в исходники Defliker фильтра, используемом в VirtualDub, переписал его на C#(он был на С++), понял, что он не работает, ибо он такое впечталение, что борется с мерцаниями между кадрами, в итоге я совместил свое решение и этот дефликер получив что-то странное, но работающее лучше чем ожидалось. Изначальный дефликер работал только с интенсивностью всего фрейма, мне нужно по каждому светодиоду отдельно. Изначальный дефликер сравнивал изменение интенсивности как суммы, мне больше нравится сравнение длинны вектора цвета, Изначальный дефликер сравнивал дельту изменения интенсивности по сравнению с предыдущим кадром, это не подходит, и я переделал на среднюю величину интенсивности в пределах окна предыдущих кадров. И еще много других мелочей, в результате чего от начального дефликера мало что осталось.
Основная идея: исходя из средней интенсивности предыдущих кадров, выполнять модификацию текущего кадра, если его интенсивность не выше определенного порога (у меня этот порог в конечном сетапе 25), если порог преодолевается, то производится сброс окна, без модификации.
Немного модифицированный (для читаемости вне контекста) код моего дефликера:
Array.Copy(_leds, _ledsOld, _leds.Length); for (var i = 0; i < _leds.Length; i++) { double lumSum = 0; // Calculate the luminance of the current led. lumSum += _leds[i].R*_leds[i].R; lumSum += _leds[i].G*_leds[i].G; lumSum += _leds[i].B*_leds[i].B; lumSum = Math.Sqrt(lumSum); // Do led processing var avgLum = 0.0; for (var j = 0; j < LedLumWindow; j++) { avgLum += _lumData; } var avg = avgLum/LedLumWindow; var ledChange = false; if (_strengthcutoff < 256 && _lumData != 256 && Math.Abs((int) lumSum - avg) >= _strengthcutoff) { _lumData = 256; ledChange = true; } // Calculate the adjustment factor for the current led. var scale = 1.0; int r, g, b; if (ledChange) { for (var j = 0; j < LedLumWindow; j++) { _lumData = (int) lumSum; } } else { for (var j = 0; j < LedLumWindow - 1; j++) { _lumData = _lumData; } _lumData = (int) lumSum; if (lumSum > 0) { scale = 1.0f/((avg+lumSum)/2); var filt = 0.0f; for (var j = 0; j < LedLumWindow; j++) { filt += (float) _lumData/LedLumWindow; } scale *= filt; } // Adjust the current Led. r = _leds[i].R; g = _leds[i].G; b = _leds[i].B; // save source values var sr = r; var sg = g; var sb = b; var max = r; if (g > max) max = g; if (b > max) max = b; double s; if (scale*max > 255) s = 255.0/max; else s = scale; r = (int) (s*r); g = (int) (s*g); b = (int) (s*b); // keep highlight double k; if (sr > _lv) { k = (sr - _lv)/(double) (255 - _lv); r = (int) ((k*sr) + ((1.0 - k)*r)); } if (sg > _lv) { k = (sg - _lv)/(double) (255 - _lv); g = (int) ((k*sg) + ((1.0 - k)*g)); } if (sb > _lv) { k = (sb - _lv)/(double) (255 - _lv); b = (int) ((k*sb) + ((1.0 - k)*b)); } _leds[i] = Color.FromArgb(r, g, b); } /* Temporal softening phase. */ if (ledChange || _softening == 0) continue; var diffR = Math.Abs(_leds[i].R - _ledsOld[i].R); var diffG = Math.Abs(_leds[i].G - _ledsOld[i].G); var diffB = Math.Abs(_leds[i].B - _ledsOld[i].B); r = _leds[i].R; g = _leds[i].G; b = _leds[i].B; int sum; if (diffR < _softening) { if (diffR > (_softening >> 1)) { sum = _leds[i].R + _leds[i].R + _ledsOld[i].R; r = sum/3; } } if (diffG < _softening) { if (diffG > (_softening >> 1)) { sum = _leds[i].G + _leds[i].G + _ledsOld[i].G; g = sum/3; } } if (diffB < _softening) { if (diffB > (_softening >> 1)) { sum = _leds[i].B + _leds[i].B + _ledsOld[i].B; b = sum/3; } } _leds[i] = Color.FromArgb(r, g, b); }
Пусть _leds - массив светодиодов класса Color, _ledsOld - значения кадра до конвертации, LedLumWindow - ширина окна предыдущих кадров, для оценки среднего изменения интенсивности, в конечном сетапе окно у меня было 100, что примерно при 30кад/с равняется 3-секундам. _lumData - массив значения интенсивности предыдущих кадров.

В конечном итоге данный механизм дал еще приятные неожиданные последствия на картинку, сложно описать как это воспринимается визуально, но он делает темнее где надо и ярче где надо, словно динамический контраст. Цель дефликера в итоге получилась широкая, не только устранение мерцаний, но и общее уравновешивание выводимого цвета, как и по компонентам, так и по времени в пределах окна.

8. Сглаживание светодиодов по соседям.

Вообще в конечном сетапе, сглаживание мне не очень понравилось, и я его отключил, но в некоторых случаях может пригодиться. Тут мы просто усредняем цвет каждого светодиода по его соседним.
var smothDiameter = 2*_smoothRadius + 1; Array.Copy(_leds, _ledsOld, _leds.Length); for (var i = 0; i < _ledsOld.Length; i++) { var r = 0; var g = 0; var b = 0; for (var rad = -_smoothRadius; rad <= _smoothRadius; rad++) { var pos = i + rad; if (pos < 0) { pos = _ledsOld.Length + pos; } else if (pos > _ledsOld.Length - 1) { pos = pos - _ledsOld.Length; } r += _ledsOld.R; g += _ledsOld.G; b += _ledsOld.B; } _leds[i] = Color.FromArgb(r/smothDiameter, g/smothDiameter, b/smothDiameter); }

9. Сохраняем текущий стейт, чтобы тред отправки пакетов схватил и отправил его на контроллер подсветки.

Я умышленно разделил процесс обработки кадров и отправки пакетов на контроллер: пакеты отправляются раз в определенный интервал(у меня это 40мс), чтобы ардуино спела обработать предыдущий, ибо чаще чем 30мс она захлебывается, таким образом выходит, что мы не зависим напрямую от частоты кадров захвата и не мешаем тому процессу(а ведь отправка пакета тоже тратит время).

Немного про ардуино

Нельзя просто так взять и отправить по сериалу здоровенный пакет на ардуино, ибо онв ыйдет за пределы дефолтного буфера HardwareSerial и ты потеряешь его конец.
Решается это довольно просто: выставляем значение размера буфера HardwareSerial достаточного размера, чтобы влезал весь отправляемый пакет с массивом цветов, для меня это 410.

UI

Сам софт был реализован в виде win службы, чтобы настраивать все параметры + включать/отключать я сделал Web UI, который связывался с службой через WebService на службе. Итоговый интерфейс на экране мобильника выглядит так:

Результат

В итоге результат оправдал все ожидания, и теперь играя в игры на консолях я получаю еще больше погружения в атмосферу игры.

Как общий результат работы я записал видео с работой атмосвета по моей схеме:

Испытуемый образец 1: Pacific Rim, сцена битвы в Шанхае, этот фильм хорошо подходит для тестирования и демонстрации, много ярких сцен и вспышек, ударов молнии и т.д.:

Испытуемый образец 2: Какой-то ролик из MLP, слитый с ютуба, очень хорошо подходит для теста сцен с яркими цветами(мне понравились полосы), а также быстро сменяющихся сцен(под конец виде можно разглядеть последствия задержки, видных только на видео, при реальном просмотре этого не заметно, пробовал измерить задержку по видео - получилось 10-20мс):

И на последок стоит заметить про потребление ресурсов от HTPC:
HTPC у меня ASRock Vision 3D на i3, служба атмосвета отжирает 5-10% CPU и 32MB RAM.

Спасибо за внимание, очень надеюсь, что кому-нибудь моя статья поможет.