Динамическая подсветка монитора на Arduino. DIY: Универсальный Ambilight для домашней мультимедиа системы

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.

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.

Дабы немного разбавить обзоры купальников- расскажу о своем опыте постройки динамической подсветки для телевизора. хватит делать из муськи хабр
Основной частью подсветки является все же светодиодная лента- так что именно её решил вынести в заголовок. хотя в постройке участвовало чуть более компонентов.

Если вы давно хотели прикрутить подсветку к своему неPhilips телевизору, но боялись попробовать- пробуйте. это проще чем кажется.

Для затравки небольшое видео результата.

В данный момент - подсветка работает еще прикльнее- в настройках выставил большую яркость и выше скорость обновления, теперь в боевиках или сценах в клубе (когда в кадре вспышки стробоскопа) - вся стена просто взрывается светом

Как делалось- достаточно просто:
+
+
+
Немного отваги=
Ambilight

Более подробно по пунктам:
1 Малинка у меня на тот момент уже была. Покупал там же на амазоне, но думаю тут происхождение роли не играет- плата унифицирована и покупать можно совершенно в любом месте- главное не советую брать БУ. у меня после некоторого количества времени работы на максимальной частоте без дополнительных радиаторов начала подглючивать. списываю на перегрев, но может быть и тупо брак производства. Малина крайне чувствительна к источнику питания- так что сразу запасайтесь нормальным БП с невысоким уровнем пульсаций… (и чтоб не просаживался под нагрузкой)
2 Собственно лента. Как работает думаю достаточно неплохо видно на видео. в самой ленте ничего особенного нет- отрезал куски чтоб хватило ровно на 3 грани телевизора. подпаял кусочками провода места сгиба (изначально делал соединение коннекторами, но быстро взбесило что торчат куски провода длиннющие- все порезал и спаял маленькими отрезками)
3 Гениальная программа гиперион. Устанавливается на малину (у меня в качестве ОС стоит мультимедийный OpenElec) по инструкции для идиотов. получилось даже у меня с первого раза. В процессе работы - тупо захватывает цветовые данные краев экрана, усредняет и шлет управляющие сигналы на светодиодную ленту. Лента перемигивается всеми цветами радуги, зрители в восторге. В процессе работы при проигрывании fullHD весом гигов в 30 дополнительная нагрузка на проц составляет 5-10 %. НА скорость не влияет никак.

Результат- превосходит самые смелые ожидания:
при плотности светодиодов 30т на метр- все стенка за телевиззором (удаление около 10-15 сантиметров) расцвечена в цвета экрана. визуально сцена раздвигается… ну на столько сколько есть этой самой стены. задержки в передаче -нет. по крайней мере невозможно отследить глазом. все плавно и четко. Для смартфона есть прикольная программа с помощью которой можно перевести подсветку в лаундж режим- выставить желаемый цвет\яркость, либо запустить один из предлагаемых паттернов (типа бегающего красного огонька, или просто радуги, или например цветовые переходы).
При отключении подсветки во время просмотра мультиков доча возмущается и требует вернуть все взад.)))

Ну и дабы соответствовать политике MySKU -отзыв собственно о детальках:
светодиодная лента - обозревалась много раз. мне досталась точно такая же. Очень хорошая. качество отличное. отображает если не изменяет память - 16 миллионов оттенков. точно не подсчитывал. требует дополнительного питания - повесил плюс минус на блок 5в 2А -на 2 метра хватает лихвой. думаю хватит и на 3 но гарантировать не буду. Управляющие контакты завел на GPIO малинки.

Малинка- одноплатный компьютер. Не обозревался только ленивым. Великолепная вещь как для освоения азов линукса, так и для постройки минималистичного и гибкого медиацентра. Для меня оказался идеальным вариантом: прокручивает любой доступный мне контент, работает в качестве приемника- показываетеля интернет ТВ, прикидывается получателем AirPlay сигнала когда хочется запустить что-то с телефона или ноутбука. Отличная вещь- 3 ватта и море удовольствия + поддержка HDMI CEC из коробки- управляется все с родного пульта телевизора.

Ну и напоследок еще видос вдогонку:

Пару дней назад решил поделать еще демовидосов- уже в новой квартире.

цвет стены- фисташковый, настройки не менял и не буду. так что цвета немного отдают в зеленый. мне нравится а на ваше мнение мне плевать)

Планирую купить +69 Добавить в избранное Обзор понравился +16 +48

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