用树莓派打造流光溢彩 - Build Ambilight with Raspberry Pi (一)
Jan 27, 2016
最近翻出了很久之前买的树莓派(2012 第一代的), 一看搁那也没有什么用,加上最近整了个PS4,于是想如何把树莓派利用起来然后跟PS4搭配起来整点啥。网上搜了搜,淘宝上买了些配件,自己回来琢磨了下决定搞一个流光溢彩Ambilight.最后弄出来的效果还是不错的,下面是两张调试后之后的效果图(还有些颜色需要调调,但是大概差不多):
这系列博客主要记录下这个过程,毕竟国外有博客介绍Ambilight,但是配件啥还是得淘宝上买,然后自己倒腾的过程也碰到了一点坑,总结出来也是抛砖引玉。
原理
以本码农多年挖坑填坑的惨痛经历来看,开始的理论文档虽然比较枯燥点,但是对后面实践会有很大的帮助。 先上一张原理流程图(引用自http://bite-in.com/?p=9,我在这上面注释了下):
Ambilight原理其实很简单,首先您需要一个视频源,比如我这里是PS4,是IPTV,是电脑等等,这里必须是HDMI的高清信号源。接下来需要个HDMI的分配器1进2出,进的一端连接到信号源,出的两个端口,一个连接到电视,另外一个给树莓派来处理。但是你不能直接将HDMI信号给树莓派使用,暂时目前没有办法抓取HDMI信号,所以得退回使用传统的AV模拟信号,所以这里需要个将HDMI转AV的转换器.这里拿到视频Video信号之后,需要一个USB视频帧抓取器,也就是USB接口的视频采集卡,将视频信号转换为USB输出,输入给树莓派。树莓派拿到视频帧信息之后,可以根据预先的配置信息,这里比如有多少个LED灯,方向,色值,颜色转换,频率等等,输出到LED灯带,进而使其按照我们的设想来发光。
配置LED灯带的发光序列和映射是通过树莓派基于OSMC系统上的Hyerion来操作,我会在接下来的部分中仔细描述。
配件清单
分析了原理之后,就需要准备和采购配件了,这里我会列举出组件和淘宝的链接和价格,方便各位参考。
- Raspberry Pi(树莓派): 树莓派是这个实验中最核心的部分,作为控制中心。我的树莓派是2012年时在官方Elements 14买的,当时的配置是256M内存,各项配置远远没有现在高,但是貌似价格也没有太大幅度的涨价。因为树莓派的操作系统是存储在从外部的闪存卡中。所以记住同时买一个8G的闪存卡还有一个读卡器。(价格:250左右)
- LED灯带:这个是比较关键的零件,我使用的是5V的WS2801型号,这个型号是比较基本和简单的。我量过我的电视上+左+右(因为一般来说底边是不需要发光的),所以买了3米。淘宝链接,选取
白色裸管
,价格:39.9 * 3 = 120。
- HDMI分配器1进2出:需要将一个高清信号渠道分解到两个。 淘宝链接 价格:58
- USB视频采集卡: 这里我们使用基于STK1160的EasyCap DC60型号。淘宝链接 价格: 24
- HDMI转AV线转换器: 高清信号转模拟信号,就需要顶多带几米的LED灯带,也不需要高清信号那么奢侈,模拟信号刚好。淘宝链接 价格:68
- DC 5V/8A电源一个:记住这个电压非常关键,本实验中所有耗电组件额定电压是5V。如果你只是要带LED灯带,这个足够了。 但是如果你想像我一样,希望用一个电源供给所有的组件,比如LED灯带,树莓派,HDMI分配器,以及HDMI转AV的转换器,那其实我发现买的功率不是很够带动所有的组件,买一个5V/12A 或者 5V/20A的会比较稳妥,我后面会描述如何计算功率来选取合适的电源。 淘宝链接 价格: 30.
- 杜邦线 公对母 公对公:杜邦线可以帮助连接树莓派和LED灯带,以及LED灯带分解和焊接。淘宝链接
- DC电源插座5.5-2.1mm 母头: 这里我们需要将它和LED灯带的供电接头连接起来实现对灯带的供电。淘宝链接
- DC母头转Micro USB: 实现对树莓派供电。(如果你不是集中一起供电,这个不是必选的)淘宝链接
- DC母头转Mini USB: 实现对HDMI2AV转换器供电。(如果你不是集中一起供电,这个不是必选的)淘宝链接
- DC电源分线一拖四:将电源转4路,供给树莓派,LED灯带,HDMI2AV, HDMI分配器。(如果你不是集中一起供电,这个不是必选的) 淘宝链接
还需要一些焊接LED灯带需要的洛铁,焊锡和焊锡膏,我买的就是住的地方下面的五金店20块的那种,用起来也挺顺手的,丢了也不觉得多肉疼。一个USB键盘(20块)来实现基本的树莓派系统设置,几米长的一根网线给树莓派网络来实现从电脑上远程SSH控制操作。我买了一个USB无线网卡淘宝链接,来配置一下无线网络,这样不用拖着很长的网线,不过这篇博客不会描述这一部分,使用有线网络比较简单。
LED灯带功率计算
这里需要计算LED灯带消耗的功率是多少。从WS2801的技术规格来看,它的工作电压是5V,至于每一颗灯粒大概消耗0.3W,所有有了这些我们就只需要知道安装到我的电视43寸需要多长的灯带即可。大概比划了下,记住这里我不需要电视机底部的LED灯带(因为我的电视是放在桌子上的,并不是挂在墙上,底部灯光效果会有影响,所以去掉底部的灯带),需要灯带的长度为2.6m. 每米LED灯带有32颗灯点,所以这里我们就知道我们需要多少瓦特的功率了。
2.6米的灯带 * 32颗每米 * 0.3W = 24.96 W 也就是 24.96W/5V = ~5A的电流
但是建议加上10%的损耗,功率大点总是好的,不然小了还亮不起来。
如果你是给个组件单独供电,那么给灯带选取的电流建议选取6A(5A加上损耗),也就是5V 6A的电源。
如果你是给所有的组件供电,对的很幸运,所有得组件的额定电压都是5V。 那么我们还的加上树莓派的1A,HDMI转AV的1A,HDMI分配器的1A(这些请查阅技术规格,淘宝页面上有的), 最后需要8A在加上10%的损耗,建议买5V 10A的电源。
接下来
这里我们基本上理清楚了我们需要买那么组件和基本的原理,那么下一篇就到了动手的环节了,我们需要测试LED灯并布线到电视机上。