Atmo-plugin

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	* 1x Ansteuerplatine		* 1x Ansteuerplatine
	* 1x Netzteil		* 1x Netzteil

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Version vom 16. September 2006, 10:29 Uhr

Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine Funktionsbeschreibung 1.1 Status 1.2 Bilder 2 Hardware 2.1 Hardwareanforderungen 2.2 LED-Variante 2.2.1 Was brauche ich an zusätzlicher Hardware? 2.2.2 LED-Module 2.2.2.1 Selbstgebaute LED-Module 2.2.2.2 Gekaufte LED-Module 2.2.3 Ansteuerplatinen 2.2.3.1 Funktionsbeschreibung 2.2.3.2 Nachbau der Ansteuerplatine 2.3 CCFL-Variante 2.3.1 CCFL-Röhren 3 Software 3.1 Installation 3.2 Softwareanforderungen 3.3 Parameter 3.4 Bedienung 3.5 Interne Funktionsweise 3.5.1 Farberkennung 3.5.2 Filter 3.5.3 Serielles Protokoll 3.6 Sonstiges 3.7 Probleme 4 Links

Allgemeine Funktionsbeschreibung

Maintainer: Eike Edener, Daniel König
Autor(en): Eike Edener, Daniel König, Simon Canins, Peter Ippy

Das Atmolight-Plugin dient zum Ansteuern einer farbigen Hintergrundbeleuchtung für Fernsehgeräte. Die angezeigte Farbe hängt dabei vom Bildschirminhalt ab. Als Vorlage diente das Ambilight von Philips. Die Ansteuerung der Beleuchtung erfolgt über einen Mikrocontroller. Dieser wird über eine serielle Schnittstelle (oder über einen USB<->Seriell-Wandler) mit dem VDR verbunden. Als Lichtquellen kommen RGB Anordnungen aus CCFL Kaltlichtkathodenröhren oder Leuchtdioden (LEDs) zum Einsatz. Das Plugin ist in der Lage für jede der vier Kanten des Fernsehgerätes (also links/rechts/oben/unten) eine individuell berechnete Farbe auszugeben. Die Beleuchtung wird dann quasi als "Verlängerung" des Bildes über die Grenzen des Fernsehers hinaus genutzt. Zusätlich wird eine "Summenfarbe" ausgegeben, die verwendung findet, wenn nur eine RGB-Leuchte zentral hinter dem Fernsehgerät plaziert werden soll.

Es werden also laufend fünf verschiedene RGB Farbkanäle ausgegeben.

Status

Demnächst wird eine neue Release des Plugins, sowie eine Nachbauanleitung für die Ansteuerplatine hier erscheinen.

Bilder

Datei:Atmo1.jpg	Datei:Atmo2.jpg	Datei:Atmo3.jpg
Datei:Atmo4.jpg	Datei:Atmo5.jpg	Datei:Atmo6.jpg

Hardware

Hardwareanforderungen

• VDR mit full featured DVB-Karte mit freiem /dev/video0 Device (momentan die einzige Möglichkeit atmolight zu nutzen, more to come...)
• mind. 1 Ansteuerplatine mit Mikrocontroller
• LEDs als Leuchtmittel (CCFLs können auch verwendet werden, ihr Einsatz ist aber nicht zu empfehlen und wird im Moment nicht unterstützt)
• evtl. Netzteil

LED-Variante

Was brauche ich an zusätzlicher Hardware?

Um atmolight zu benutzen sind in erster Linie externe "Lampen" erforderlich, mit denen die Wand ringsherum um den Fernseher beleuchtet wird. In der einfachsten Variante werden zwei solche benötigt, eine links und eine rechts vom Fernseher. Zusätlich ist ein spezieller "Dimmer" (=Ansteuerplatine/Controller) erforderlich, der vom vdr Informationen darüber erhält, welche Farben dargestellt werden sollen. Das Ganze wird über ein Netzteil mit Strom versorgt.

Benötigt wird also:

• 1-5 LED-Module (je nach Anzahl gewünschter Kanäle und verfügbarer Controller)
• Gehäuse für LED-Module
• 1x Ansteuerplatine
• 1x Netzteil

Weiter unten wird auf die einzelnen Komponenten genauer eingegangen und Bezugsquellen werden genannt. Sollte sich jemand bereit erklären Ansteuerplatinen für andere VDR-Benutzer herzustellen möchte er es bitte kundtun.

LED-Module

Um an die passenden LED-Module zu kommen gibt es zwei Möglichkeiten:

1. Selberbauen
2. Kaufen

Selbstgebaute LED-Module

Für den Selbstbau existiert ein Platinenlayout. Der LED-Streifen (ca. 200x25mm) wird mit jeweils 12 roten, blauen und grünen bestückt, durch Hintereinanderschalten lassen sich fast beliebig lange LED-Streifen herstellen: Die Superflux-LEDs können preisgünstig über ebay bezogen werden, 150 Stück kosten ca. 35€ plus Versand, leider ist die Qualität sehr stark vom Anbieter anhängig. (TODO: link) Zusätzlich werden natürlich die Platinen benötigt, Kosten ca. 5€ pro Stück bei Herstellung durch einen Platinenhersteller. Passende Vorwiderstände werden auch benötigt, für den Selbstbaustreifen wurden 100 Ohm für Rot, 180 Ohm für Blau und 270 Ohm für Grün verwendet (Tip: bei manchen ebay-Anbietern werden Vorwiderstände gleich mit angeboten). Ein Aufbau auf Lochraster ist zwar möglich, aber bei größerer LED-Stückzahl nicht zu empfehlen.

Vor die LED-Streifen wird eine Streuscheibe montiert, sodaß eine möglichst homogene Farbmischung entsteht.

Gekaufte LED-Module

Momentan wurde atmolight mit spezielle RGB-LED-Streifen getestet, die über die über die Firma Alpha Tec zu einem Sonderpreis bezogen werden können. Der Vorteil dieser Module ist, daß optional passende Diffusorröhren erworben werden können. In diese Rohren mit 40mm Durchmesser werden die Module einfach eingeschoben; die Röhren können mit simplen Rohrschellen befestigt werden. So ist eine einfache und saubere Montage möglich und zusätzlich wird für eine optimale Streuung und Farbmischung gesorgt.

Ansteuerplatinen

Funktionsbeschreibung

Als Mikrocontroller kommt ein ATMega8 der Firma ATMEL zum Einsatz. Eine Ansteuerplatine mit Mikrocontroller und Leistungsteil kann jeweils 2 RGB-Kanäle ansteuern. Für eine Einkanal-Variante kann die Platine ebenfalls verwendet werden, eine vollständige Bestückung ist dann nicht erforderlich (halber Leistungsteil). Durch Kaskadierung von 2 Platinen kann eine 4-Kanal-Variante hergestellt werden; der serielle Datenstrom wird dann einfach von der ersten Platine an die zweite Platine durchgereicht. Beispiele für solche Aufbauten:

Die Helligkeitsregulierung der Leuchtmittel erfolgt dabei durch PWM (Pulsweitenmodulation). Für einen definierten Strom durch die LEDs wird mit Vorwiderständen und einer geregelten Versorgungsspannung gesorgt. Denkbar aber noch nicht getestet wäre auch zb. Luxeon LEDs mit einer zusätzlichen Konstantstromquelle und PWM zu betreiben.

Nachbau der Ansteuerplatine

Eine Ansteuerplatine mit passender Firmware wurde bereits entwickelt, momentan werden die ersten Prototypen aufgebaut. Sobald ihre Funktion verifiziert ist wird hier eine Nachbauanleitung erscheinen.

CCFL-Variante

CCFL-Röhren

Bei den CCFLs gibt es aufgrund der temperaturabhängigen Lichtausbeute und des vorgeschalteten Inverters keinen direkten Zusammenhang zwischen Pulsbreite und Helligkeit, so daß eine Helligkeitsregelung erforderlich ist. Diese wird mit Hilfe von Fotodioden realisiert, die direkt an den CCFLs befestigt werden und so die die aktuelle Helligkeit an den Controller zurückliefern. Als CCFLs bieten sich die Modelle aus der Case-Modding-Szene an. Zur Montage der Fotodioden ist ein Zerlegen der Röhren erforderlich.

Zum jetzigen Zeitpunkt ist leider kein Prototyp vorhanden, der mit der aktuellen Version von atmolight funktioniert.

Software

Installation

Softwareanforderungen

Parameter

Folgende Kommandozeilenparameter gibt es

Parameter (kurz)	Parameter (lang)	Beschreibung
-n <IP>/<PORT>	--net=<IP>:<PORT>	Sende Daten übers Netzwerk (Z.b. 192.168.0.1:1234)
-s <DEV>	--serial=<DEV>	Sende Daten an eine serielle Schnittstelle (Z.b. /dev/ttyS1)
-o <MODE>	--output=<MODE>	Legt fest, welche Ansteuerplatine angeschlossen ist, mögliche Optionen sind:
		LED für eine der beiden Varianten der LED-Ansteuerplatine
		CCFL für die Ausgabe an die ursprüngliche CCFL-Platine (wird im Moment nicht unterstützt)

Bedienung

Interne Funktionsweise

Farberkennung

• Umrechnung von RGB-Farbraum in HSV-Farbraum

• Hue

1. Erzeuge Histogramm des Hue Kanals unter Berücksichtigung von Gewichtungsfaktoren und Gewichtungsfunktionen:
   • Position des Pixels im Bild.
   • Value des Pixels.
2. Wende Fensterung mit Dreiecks-Fenster auf Hue-Histogramm an.
3. Finde Maximum im gefensterten Hue-Histogramm.
4. Damit ist der Farbton bestimmt.

• Saturation

1. Erzeuge Histogramm verwendeten Saturation in der Umgebung der gefundenen Hue nter Berücksichtigung von Gewichtungsfaktoren und Gewichtungsfunktionen:
   • Position des Pixels im Bild.
   • Value des Pixels.
2. Wende Fensterung mit Dreiecks-Fenster auf Saturation-Histogramm an.
3. Finde Maximum im gefensterten Saturation-Histogramm.
4. Damit ist die "Sättigung" bestimmt.

• Value

• 2 Modi

1. Value Peak
   • Bestimme Maximum von Value im Bild, sprich die höchste vorkommende "Helligkeit"
2. Value Average
   • Bestimme Mittelwert von Value im Bild, sprich die durchschnittliche "Helligkeit"

• Helligkeitsanpassung

• Zurückrechnen von HSV-Farbraum in RGB-Farbraum

• Gammakorrektur

• Weißabgleich

Filter

Serielles Protokoll

Kanalnummer	Kanalbeschreibung
0	Mitte
1	Links
2	Rechts
3	Oben
4	Unten

Sonstiges

Probleme

Links

1. Homepage des Plugins
2. atmolight für LED Development-Thread