Atmo-plugin
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Allgemeine Funktionsbeschreibung
Maintainer: Eike Edener, Daniel König
Autor(en): Eike Edener, Daniel König, Simon Canins, Peter Ippy
ACHTUNG: Artikel wird gerade überarbeitet
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
Bilder
Hardware
Hardwareanforderungen
- VDR mit full featured DVB-Karte
- 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)
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.
Zusammenfassung:
- 2x LED-Modul
- 2x Gehäuse für LED-Modul
- 1x Ansteuerplatine
- 1x Netzteil
Weiter unten wird auf die einzelnen Komponenten genauer eingegangen.
LED-Module
Um an die passenden LED-Module zu kommen gibt es zwei Möglichkeiten:
- Selberbauen
- Kaufen
Selbstgebaute LED-Module
Für den Selbstbau existiert ein Platinenlayout. Der LED-Streifen (ca. 200x25mm) wird mit jeweils 12 roten, blauen und grünenVor 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:
Datei:Schaubild mono.jpg Mono-Variante |
Datei:Schaubild stereo.jpg Stereo-Variante |
Datei:Schaubild quattro.jpg Quattro-Variante |
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. /* Das Aufspielen der Firmware auf den Mikrocontroller erfolgt über einen PC. Dazu wird ein Programmieradapter benötigt, der im einfachsten Falle nur aus einer handvoll Bauteilen besteht.
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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 "Kaltlicht Kathoden Twin-Set" von Revoltec aus der Case-Modding-Szene an, diese sind für ca. 7€ pro Farbe erhältlich. Zur Montage der Fotodioden ist ein Zerlegen der Röhren erforderlich.
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
Funktionsweise
Farberkennung
- Umrechnung von RGB-Farbraum in HSV-Farbraum
- Erzeuge Histogramm des Hue Kanals unter Berücksichtigung von Gewichtungsfaktoren und Gewichtungsfunktionen:
- Position des Pixels im Bild.
- Value des Pixels.
- Wende Fensterung mit Dreiecks-Fenster auf Hue-Histogramm an.
- Finde Maximum im gefensterten Hue-Histogramm.
- Damit ist der Farbton bestimmt.
- Erzeuge Histogramm verwendeten Saturation in der Umgebung der gefundenen Hue nter Berücksichtigung von Gewichtungsfaktoren und Gewichtungsfunktionen:
- Position des Pixels im Bild.
- Value des Pixels.
- Wende Fensterung mit Dreiecks-Fenster auf Saturation-Histogramm an.
- Finde Maximum im gefensterten Saturation-Histogramm.
- Damit ist die "Sättigung" bestimmt.
- 2 Modi
- Value Peak
- Bestimme Maximum von Value im Bild, sprich die höchste vorkommende "Helligkeit"
- Value Average
- Bestimme Mittelwert von Value im Bild, sprich die durchschnittliche "Helligkeit"
- Helligkeitsanpassung
- Zurückrechnen von HSV-Farbraum in RGB-Farbraum
Filter
Serielles Protokoll
| Kanalnummer | Kanalbeschreibung |
|---|---|
| 0 |
Mitte |
| 1 |
Links |
| 2 |
Rechts |
| 3 |
Oben |
| 4 |
Unten |
