驴友花雕 发表于 2022-8-31 17:56:13

【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(22)

偶然心血来潮,想要做一个音乐可视化的系列专题。这个专题的难度有点高,涉及面也比较广泛,相关的FFT和FHT等算法也相当复杂,不过还是打算从最简单的开始,实际动手做做试验,耐心尝试一下各种方案,逐步积累些有用的音乐频谱可视化的资料,也会争取成型一些实用好玩的音乐可视器项目。

LED无限魔方的英文是LED Infinity Cube,还有一种称呼,叫做超级立方体,大概说的都是一种三维或多维镜像LED灯。正好手头有六片有机玻璃板,这里准备从小规格的开始尝试,先做一款10X10厘米的特别迷你型,感觉有点难度,试试看。



驴友花雕 发表于 2022-9-18 17:53:30

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(22)--LED无限魔方
项目程序之六:一个用 FastLED 编程的LED无限魔方体


/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(22)--LED无限魔方
项目程序之六:一个用 FastLED 编程的LED无限魔方体
*/

#include <FastLED.h>

#define LED_PIN               6
#define LEDS_PER_SEGMENT      5
#define SEGMENTS            12
#define BRIGHTNESS            200
#define NUM_LEDS            LEDS_PER_SEGMENT * SEGMENTS
#define NUM_LEDS_WITH_SAFETYNUM_LEDS + 1

CRGB source1;
CRGB source2;
CRGB output;

uint8_t blendAmount = 0;
uint8_t patternCounter = 0;
uint8_t source1Pattern = 0;
uint8_t source2Pattern = 1;
bool useSource1 = false;

void setup() {
FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, GRB>(output, NUM_LEDS_WITH_SAFETY);
FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
Serial.begin(57600);
}

void loop() {
EVERY_N_MILLISECONDS(10) {
    blend(source1, source2, output, NUM_LEDS, blendAmount);   //在两个源之间混合

    if (useSource1) {
      if (blendAmount < 255) blendAmount++;                   //混合“向上”到源 2
    } else {
      if (blendAmount > 0) blendAmount--;                     //将“向下”混合到源 1
    }
}

EVERY_N_SECONDS(8) {
    nextPattern();
}

runPattern(source1Pattern, source1);                  //同时运行两种模式
runPattern(source2Pattern, source2);

FastLED.show();
}

void nextPattern() {
patternCounter = (patternCounter + 1) % 5;

if (useSource1) source1Pattern = patternCounter;
else source2Pattern = patternCounter;

useSource1 = !useSource1;
}

void runPattern(uint8_t pattern, CRGB *LEDarray) {
switch (pattern) {
    case 0:
      rainbowComet(LEDarray);//彩虹彗星
      break;
    case 1:
      prettyNoise(LEDarray);//漂亮噪声
      break;
    case 2:
      randomStar(LEDarray);//随机星
      break;
    case 3:
      fillRainbow(LEDarray);//填充彩虹
      break;
    case 4:
      pixels(LEDarray);// 像素
      break;
}
}

uint8_t xyz(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t z) {

/*边缘的坐标从 0 到 5。每条边缘只有 5 个“真实”像素,
   * 所以只有 1 - 5 个 LED。缺少顶点(角)。
   * 如果请求这些顶点之一,则返回一个不显示的安全像素。
   * 我们对立方体内部的坐标也做同样的事情,即不在边缘上。
   */

uint8_t lps = LEDS_PER_SEGMENT;
uint8_t safePx = NUM_LEDS;

if ((x == 0 || x == lps + 1) && (y == 0 || y == lps + 1) && (z == 0 || z == lps + 1)) return safePx;

// z 方向边缘
if (x == 0      && y == 0)      return (8 * lps)- z;      // Seg 7
if (x == 0      && y == lps + 1)return (12 * lps) - z;      // Seg 11
if (x == lps + 1&& y == 0)      return (3 * lps)+ z - 1;// Seg 3
if (x == lps + 1&& y == lps + 1)return (9 * lps)+ z - 1;// Seg 9

// y 方向边
if (x == 0      && z == 0)      return y - 1;               // Seg 0
if (x == 0      && z == lps + 1)return (7 * lps)- y;      // Seg 6
if (x == lps + 1&& z == 0)      return (3 * lps)- y;      // Seg 2
if (x == lps + 1&& z == lps + 1)return (4 * lps)+ y - 1;// Seg 4

// x 方向边
if (y == 0      && z == 0)      return (8 * lps)+ x - 1;// Seg 8
if (y == 0      && z == lps + 1)return (11 * lps) - x;      // Seg 10
if (y == lps + 1&& z == 0)      return lps      + x - 1;// Seg 1
if (y == lps + 1&& z == lps + 1)return (6 * lps)- x;      // Seg 5

//如果以上都不是,我们的坐标无效
return safePx;
}

//------------ Patterns below ------------//

void pixels(CRGB *LEDarray) {
static uint8_t pos = 0;
static uint8_t a = 0;
static uint8_t b = 0;

//填充所有像素并将它们混合在一起
for (int c = 0; c <= LEDS_PER_SEGMENT + 1; c++) {
    LEDarray = blend(LEDarray, CRGB::Orange, 128);
    LEDarray = blend(LEDarray, CRGB::Magenta, 128);
    LEDarray = blend(LEDarray, CRGB::Blue, 128);
}

EVERY_N_MILLISECONDS(33) {   
    //围绕正方形移动的坐标
    if(pos < 15) a++;
    else if (pos <= (LEDS_PER_SEGMENT * 2) + 1) b++;
    else if (pos <= (LEDS_PER_SEGMENT * 3) + 2) a--;
    else b--;

   //再次开始我们到达正方形的尽头
    pos = (pos + 1) % ((LEDS_PER_SEGMENT + 1) * 4);
}

fadeToBlackBy(LEDarray, NUM_LEDS, 10);

}

void fillRainbow(CRGB *LEDarray) {
static uint8_t pos = 0;

uint8_t noise = inoise8(millis()/5);
fill_rainbow(LEDarray, LEDS_PER_SEGMENT, noise, 10);

//复制到其他段
for (int i = 0; i < SEGMENTS; i++) {
    memmove8(&LEDarray, &LEDarray, LEDS_PER_SEGMENT * sizeof(CRGB));
}

   //垂直柱子上下移动的白点
LEDarray = CRGB::White;
LEDarray = CRGB::White;
LEDarray = CRGB::White;
LEDarray = CRGB::White;

EVERY_N_MILLISECONDS(20) {
    pos = (pos + 1) % LEDS_PER_SEGMENT;
}
}

void rainbowComet(CRGB *LEDarray) {
static uint8_t easeOutVal = 0;
static uint8_t easeInVal= 0;

//使图案出现在两个段上
uint8_t ledsPerSegment = LEDS_PER_SEGMENT * 2;
uint8_t segments = SEGMENTS / 2;

easeOutVal = ease8InOutQuad(easeInVal);
easeInVal++;

uint8_t pos = lerp8by8(0, ledsPerSegment, easeOutVal);
uint8_t hue =map(pos, 0, ledsPerSegment, 0, 230);

LEDarray = CHSV(hue, 255, 255);
fadeToBlackBy(LEDarray, ledsPerSegment, 20);

//复制到其他段
for (int i = 0; i < segments; i++) {
    memmove8(&LEDarray, &LEDarray, ledsPerSegment * sizeof(CRGB));
}
}

void randomStar(CRGB *LEDarray) {
EVERY_N_MILLISECONDS(75) {
    LEDarray = CRGB::LightGrey;
}


for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
   
    // 亮度
    uint8_t bNoise = inoise8(i * 100, millis());
    bNoise = constrain(bNoise, 50, 200);
    bNoise = map(bNoise, 50, 200, 20, 80);

    // 色调
    uint8_t hNoise = inoise8(i * 20, millis() / 5);
    hNoise = constrain(hNoise, 50, 200);
    hNoise = map(hNoise, 50, 200, 160, 192);
   
    if (LEDarray.g == 0) {
      LEDarray = CHSV(hNoise, 255, bNoise);
    }
}

fadeToBlackBy(LEDarray, NUM_LEDS, 5);//淡入黑色(LED 阵列,NUM LEDS,5 个)
}


void prettyNoise(CRGB *LEDarray) {
fill_noise16 (LEDarray, NUM_LEDS, 1, 0, 100, 1, 1, 50, millis() / 3, 5);
}


驴友花雕 发表于 2022-9-3 19:35:12

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(22)--LED无限魔方
项目程序之三:NeoPixel 测试程序

/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(22)--LED无限魔方
项目程序之三:NeoPixel 测试程序
*/

#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#ifdef __AVR__
#include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
#endif

// Which pin on the Arduino is connected to the NeoPixels?
// On a Trinket or Gemma we suggest changing this to 1:
#define LED_PIN    6

// How many NeoPixels are attached to the Arduino?
#define LED_COUNT 60

// Declare our NeoPixel strip object:
Adafruit_NeoPixel strip(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
// Argument 1 = Number of pixels in NeoPixel strip
// Argument 2 = Arduino pin number (most are valid)
// Argument 3 = Pixel type flags, add together as needed:
//   NEO_KHZ800800 KHz bitstream (most NeoPixel products w/WS2812 LEDs)
//   NEO_KHZ400400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers)
//   NEO_GRB   Pixels are wired for GRB bitstream (most NeoPixel products)
//   NEO_RGB   Pixels are wired for RGB bitstream (v1 FLORA pixels, not v2)
//   NEO_RGBW    Pixels are wired for RGBW bitstream (NeoPixel RGBW products)


// setup() function -- runs once at startup --------------------------------

void setup() {
// These lines are specifically to support the Adafruit Trinket 5V 16 MHz.
// Any other board, you can remove this part (but no harm leaving it):
#if defined(__AVR_ATtiny85__) && (F_CPU == 16000000)
clock_prescale_set(clock_div_1);
#endif
// END of Trinket-specific code.

strip.begin();         // INITIALIZE NeoPixel strip object (REQUIRED)
strip.show();            // Turn OFF all pixels ASAP
strip.setBrightness(50); // Set BRIGHTNESS to about 1/5 (max = 255)
}


// loop() function -- runs repeatedly as long as board is on ---------------

void loop() {
// Fill along the length of the strip in various colors...
colorWipe(strip.Color(255,   0,   0), 50); // Red
colorWipe(strip.Color(0, 255,   0), 50); // Green
colorWipe(strip.Color(0,   0, 255), 50); // Blue

// Do a theater marquee effect in various colors...
theaterChase(strip.Color(127, 127, 127), 50); // White, half brightness
theaterChase(strip.Color(127,   0,   0), 50); // Red, half brightness
theaterChase(strip.Color(0,   0, 127), 50); // Blue, half brightness

rainbow(10);             // Flowing rainbow cycle along the whole strip
theaterChaseRainbow(50); // Rainbow-enhanced theaterChase variant
}


// Some functions of our own for creating animated effects -----------------

// Fill strip pixels one after another with a color. Strip is NOT cleared
// first; anything there will be covered pixel by pixel. Pass in color
// (as a single 'packed' 32-bit value, which you can get by calling
// strip.Color(red, green, blue) as shown in the loop() function above),
// and a delay time (in milliseconds) between pixels.
void colorWipe(uint32_t color, int wait) {
for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) { // For each pixel in strip...
    strip.setPixelColor(i, color);         //Set pixel's color (in RAM)
    strip.show();                        //Update strip to match
    delay(wait);                           //Pause for a moment
}
}

// Theater-marquee-style chasing lights. Pass in a color (32-bit value,
// a la strip.Color(r,g,b) as mentioned above), and a delay time (in ms)
// between frames.
void theaterChase(uint32_t color, int wait) {
for (int a = 0; a < 10; a++) { // Repeat 10 times...
    for (int b = 0; b < 3; b++) { //'b' counts from 0 to 2...
      strip.clear();         //   Set all pixels in RAM to 0 (off)
      // 'c' counts up from 'b' to end of strip in steps of 3...
      for (int c = b; c < strip.numPixels(); c += 3) {
      strip.setPixelColor(c, color); // Set pixel 'c' to value 'color'
      }
      strip.show(); // Update strip with new contents
      delay(wait);// Pause for a moment
    }
}
}

// Rainbow cycle along whole strip. Pass delay time (in ms) between frames.
void rainbow(int wait) {
// Hue of first pixel runs 5 complete loops through the color wheel.
// Color wheel has a range of 65536 but it's OK if we roll over, so
// just count from 0 to 5*65536. Adding 256 to firstPixelHue each time
// means we'll make 5*65536/256 = 1280 passes through this outer loop:
for (long firstPixelHue = 0; firstPixelHue < 5 * 65536; firstPixelHue += 256) {
    for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) { // For each pixel in strip...
      // Offset pixel hue by an amount to make one full revolution of the
      // color wheel (range of 65536) along the length of the strip
      // (strip.numPixels() steps):
      int pixelHue = firstPixelHue + (i * 65536L / strip.numPixels());
      // strip.ColorHSV() can take 1 or 3 arguments: a hue (0 to 65535) or
      // optionally add saturation and value (brightness) (each 0 to 255).
      // Here we're using just the single-argument hue variant. The result
      // is passed through strip.gamma32() to provide 'truer' colors
      // before assigning to each pixel:
      strip.setPixelColor(i, strip.gamma32(strip.ColorHSV(pixelHue)));
    }
    strip.show(); // Update strip with new contents
    delay(wait);// Pause for a moment
}
}

// Rainbow-enhanced theater marquee. Pass delay time (in ms) between frames.
void theaterChaseRainbow(int wait) {
int firstPixelHue = 0;   // First pixel starts at red (hue 0)
for (int a = 0; a < 30; a++) { // Repeat 30 times...
    for (int b = 0; b < 3; b++) { //'b' counts from 0 to 2...
      strip.clear();         //   Set all pixels in RAM to 0 (off)
      // 'c' counts up from 'b' to end of strip in increments of 3...
      for (int c = b; c < strip.numPixels(); c += 3) {
      // hue of pixel 'c' is offset by an amount to make one full
      // revolution of the color wheel (range 65536) along the length
      // of the strip (strip.numPixels() steps):
      int      hue   = firstPixelHue + c * 65536L / strip.numPixels();
      uint32_t color = strip.gamma32(strip.ColorHSV(hue)); // hue -> RGB
      strip.setPixelColor(c, color); // Set pixel 'c' to value 'color'
      }
      strip.show();                // Update strip with new contents
      delay(wait);               // Pause for a moment
      firstPixelHue += 65536 / 90; // One cycle of color wheel over 90 frames
    }
}
}

驴友花雕 发表于 2022-10-5 10:14:33

【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(1)---LED节奏灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311167-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(2)---OLED频谱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311174-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(3)---RGB律动灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311183-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(4)---WS2812条灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311190-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(5)---WS2812柱跳灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311192-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(6)---点阵频谱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311201-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(7)---大方格频谱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311364-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(8)---四位32段点阵屏
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311490-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(9)---X Music Spectrum
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311627-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(10)---WS2812硬板屏
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-311641-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(11)---WS2812幻彩灯带
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313648-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(12)---米管快速节奏灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313708-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(13)---有机棒立柱灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313723-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(14)---水杯水瓶灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313803-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(15)--横排LED方管灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313811-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(16)--热干胶棒棒灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313844-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化系列(17)--光导纤维灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313867-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(18)--LED平面板灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313951-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(19)--通体光纤灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313962-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(20)--首饰盒镜子灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313969-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(21)--CD 光盘灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313984-1-1.html
【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(22)--LED无限魔方
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-313994-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化(23)--3合1闪点光纤
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314168-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化(24)--无限LED镜子灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314180-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化(25)--水龙卷旋涡灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314231-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩音乐可视化系列(26)--LED 超立方体
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314244-1-1.html
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化(27)--磁搅LED水旋灯
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-314273-1-1.html


驴友花雕 发表于 2022-9-1 11:18:39

找到一张软镜子贴纸



驴友花雕 发表于 2022-9-1 11:25:14

立方体的底面,使用这个



驴友花雕 发表于 2022-9-1 12:55:59

超薄的玻璃贴膜



驴友花雕 发表于 2022-9-1 12:59:41

其余五个面,使用这个银灰膜



驴友花雕 发表于 2022-9-1 13:02:24

贴膜手艺有所提高



驴友花雕 发表于 2022-9-1 13:05:18

立方体的六个面备好了



驴友花雕 发表于 2022-9-1 14:05:47

声音模块,使用性价比更高的MAX4466声音传感器。



驴友花雕 发表于 2022-9-1 14:08:33

MAX4466
是微功率运算放大器,经过优化,可用作麦克风前置放大器。它们提供了优化的增益带宽产品与电源电流的理想组合,以及超小型封装中实现低电压工件环境。 MAX4466具有增益稳定特性,仅需24μA的电源电流即可提供200kHz的增益带宽。经过解压缩,可实现+5V/V的最小稳定增益,并提供600KHZ增益带宽。此外这些放大器具有轨到轨输出,高 AVOL ,以及出色的电源抑制和共模抑制比,适合在嘈杂环境中工作。广泛应用于蜂窝电话、数字复读装置、耳机、助听器、麦克风前置放大器、便携计算机和语音识别系统中。



驴友花雕 发表于 2022-9-1 14:17:46

MAX4466模块特点
电源电压:+2.4V至+5.5V(可直接接STM/ARDUNIO/树莓派等开发板)
电源抑制比:112dB
共模抑制比:126dB
AVOL:125dB(RL = 100kΩ) 轨到轨输出
静态电源电流:24μA
增益带宽:600kHz
尺寸:20.8mm x 13.8mm x 7.5mm/0.8 x 0.5 x 0.3inch

该模块在 Vcc 和接地引线上都包含铁氧体,以最大限度地减少电源噪声。如果与 MCU 一起使用,最好使用 2.4V – 5.5V 范围内可用的最安静的电源。在 Arduino 上,这通常是 3.3V 电源。输出是直流耦合的。当输出信号处于静止状态时,它将位于 Vcc/2。如果 Vcc 为 5V,则输出将为 2.5V。如果输出需要交流耦合,可以在输出引脚和它驱动的电路的输入之间增加一个100uF的电容。背面的小型单圈电位器可让您将增益从 25x 调整到 125x。逆时针旋转电位器会增加增益,而逆时针旋转会降低增益。



驴友花雕 发表于 2022-9-1 14:23:47

WS2812B灯带选用的是每米60灯黑底裸板






驴友花雕 发表于 2022-9-1 14:27:26

WS2812B灯带电原理图


驴友花雕 发表于 2022-9-1 14:32:39




驴友花雕 发表于 2022-9-1 14:37:39

WS2812B是集控制电路和发光电路于一体的LED光源元件,其控制IC为WS2812B,发光元件是5050RGBLED,电压为5V,每个单位的峰值电流为60ma,灯带为三线制,VCC GND DIN分别为电源+、电源-、信号,当使用外部电源时,外部电源-需要与单片机的GND相连。



驴友花雕 发表于 2022-9-1 17:38:12

定制的小木条到了,这活好像有点难度......




小企鹅 发表于 2022-9-1 17:39:16

厉害厉害

驴友花雕 发表于 2022-9-1 17:41:37

小企鹅 发表于 2022-9-1 17:39
厉害厉害

谢谢鼓励

驴友花雕 发表于 2022-9-1 18:34:40

开始组装无限魔方



驴友花雕 发表于 2022-9-2 09:43:13

【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(22)--LED无限魔方
项目程序之一:循环LED绿色LED快闪测试

/*
【花雕动手做】有趣好玩的音乐可视化系列小项目(22)--LED无限魔方
项目程序之一:循环LED绿色LED快闪测试
*/

#include <Adafruit_NeoPixel.h>

#define PIN 6
#define MAX_LED 35

#define ADD true
#define SUB false

int val = 0;
boolean stat = ADD;

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel( MAX_LED, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800 );

void setup() {
strip.begin();
strip.show();
}

void loop() {
uint8_t i, a = 0;
uint32_t color = strip.Color(255, 0, 0);
while (a < 36)
{
    for (i = 0; i < 35; i++)
    {
      if (i == a) strip.setPixelColor(i, color);
      else strip.setPixelColor(i, 0);
    }
    strip.show();
    delay(100);
    a++;
}
}

驴友花雕 发表于 2022-9-2 09:51:48

测试已安装的一部分





驴友花雕 发表于 2022-9-2 10:40:26

实验场景图动态图



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查看完整版本: 【花雕动手做】看见声音,基于Arduino系列音乐可视器(22)