Dependendo de onde você mora, você provavelmente já viu uma casa com loucas luzes de Natal piscando que mudam de cor e dançam com a música. Quase todo bairro ou cidade tem "uma casa" que sai de férias todos os anos. No meu bairro aquela casa é minha. Se você já se perguntou como essas telas funcionam e o que precisa para fazer as suas, esta seria uma breve visão geral de todos os componentes e como tudo funciona junto.

Existem três coisas principais que compõem um show de luzes de Natal: luzes, circuitos de controle e sequência.

As luzes são organizadas juntas para criar adereços diferentes, como arcos saltando, flocos de neve, estrelas, mega escadas e muito mais. Você combina essas luzes com controladores e fontes de alimentação para funcionar conforme o esperado. Existe um software de computador especial que informa aos controladores quando acender e apagar as luzes com base na música que está sendo reproduzida. Esses componentes estão no centro de cada show de luzes e vou entrar em detalhes sobre cada um. Embora você não consiga ir ao Walmart e obter essas coisas, existem muitas empresas dispostas a ajudar e uma comunidade grande e prestativa.

Luzes

O tipo de luz mais comum que você vê no Natal são as tradicionais lâmpadas incandescentes ou, mais recentemente, os LEDs. Esses fios ligam a 120 V (nos EUA) quando você os conecta na parede e permanecem acesos até você puxar o plugue. Estas são luzes de Natal normais. Cerca de 10-15 anos atrás, as pessoas começaram a conectá-los a esses interruptores eletrônicos: relés isso permite que as luzes sejam ligadas e desligadas com um simples microcontrolador. Esta é a mesma tecnologia encontrada nas tomadas inteligentes de hoje, mas com uma abordagem mais festiva.




Um display de luz de feriado típico que usa essa tecnologia pode ter várias dezenas de relés que controlam um número igual de feixes de luz. Essa tecnologia funcionou bem por alguns anos, mas eventualmente as coisas começaram a ficar mais elaboradas.




O próximo grande salto em tecnologia veio cerca de 5 anos atrás e transformou a iluminação de férias desde então.




Ligar e desligar um único feixe de luz era enfadonho, e as pessoas queriam mais cor, mais brilho e efeitos mais curiosos. Os LEDs se tornaram muito populares e um novo tipo de tecnologia de luz começou a entrar no mercado, denominado "Pixels". Esses pixels são, na verdade, uma série de lâmpadas RGB "inteligentes" modernas. Cada pixel possui um minúsculo microchip que informa ao LED quando ele deve ser ligado e desligado e a cor que ele acenderá. Eles são amarrados em um fio e cada um pode ser iluminado individualmente para criar padrões e efeitos complexos.




Existem muitos tipos de pixels e muitos protocolos diferentes para se comunicar com eles. O tipo mais comum de pixel, WS2811. Essencialmente, os pixels em uma fita recebem dados sequencialmente, decodificam os dados direcionados a eles e transmitem os dados de todos os pixels subsequentes da linha para a parte inferior. Os dados reais transmitidos consistem em valores de intensidade de vermelho, verde e azul para cada lâmpada.




Essas luzes e protocolos foram originalmente projetados para sinalização digital e produções teatrais. O mesmo protocolo WS2811 é usado em faixas de iluminação RGB de PC endereçáveis ​​individualmente modernas que podem estar em seu equipamento de jogo. A única diferença é que as luzes de férias têm um revestimento à prova d'água, estão disponíveis em cordas de cerca de 10-15 pés e têm um custo bastante baixo.

Essas luzes são então organizadas como o palco onde a arte entra em cena. Diferentes formas podem ser criadas usando plástico corrugado, tubos e estruturas especiais para criar quase todos os designs imagináveis. Embora as luzes sejam padronizadas, os acessórios são únicos e envolvem um esforço significativo de design para entender onde colocar os pixels. Além disso, eles devem ser capazes de resistir a todo o inverno ao ar livre sem se dispersar.

Mostrar Design

Projetar um show é como compor para uma orquestra. As luzes são dispostas na forma de árvores, arcos, estrelas, flocos de neve e muitas outras cenas. Como é iluminado pela música, pode ser agrupado como instrumentos em uma orquestra diferente. Um software especial que sabe como interagir com o protocolo de iluminação é necessário para coreografar diferentes elementos da música.




O programa mais comum é o xLights, que é gratuito e de código aberto. Os programas são projetados sequencialmente ao longo de uma linha do tempo, onde cada item do programa tem uma trilha diferente. Existem muitos efeitos diferentes que podem ser aplicados a itens individuais ou grupos. Cada show é único e diferentes efeitos podem ser personalizados infinitamente.

O software cria uma grade com luzes usando a foto de referência do espaço. A partir daí, padrões complexos podem ser aplicados à grade para criar efeitos. Alguns efeitos podem iluminar apenas um único fio, enquanto outros podem se mover por toda a casa.

Quando o design do show é concluído, o arquivo é exportado para um formato contendo dados de cores para cada luz. Um show típico também terá uma taxa de atualização entre 20 Hz e 40 Hz, o que significa que o arquivo de saída contém o estado de cada lâmpada para cada quadro durante o show.

Controladores e energia

Todas essas luzes são ótimas, mas precisam de controladores e fontes de alimentação. Um show típico que você pode ver terá dois tipos de controladores: O primeiro é um computador de show que armazena o arquivo do software de sequenciamento e o transmite para todos os itens. O segundo tipo de hardware usado para executar o show são os controladores que fazem interface direta com as luzes. Esses controladores vêm em muitas formas e tamanhos diferentes, mas todos eles fazem essencialmente a mesma coisa. Eles convertem os dados do computador do show diretamente no protocolo WS2811 que executa as luzes.

Os controladores recebem dados do computador show usando o seguinte protocolo: E1.31. Este protocolo é uma forma de transmitir dados de iluminação em uma rede tradicional baseada em IP. Os pixels são agrupados em "universos" de 170 luzes, todas direcionadas ao mesmo controlador. Cada luz deve ter um valor de intensidade de vermelho, verde e azul para determinar qual cor deve ter. É a mesma ideia se você conhece DMX para produções teatrais.

Cada controlador tem um endereço IP e sabe qual configuração de luz está conectada à sua saída. Ao receber um pacote de dados do computador do show, ele se certifica de que foi roteado para o universo correto, decodifica os dados WS2811 no pacote e envia o fluxo de dados em pixels.

Em termos de controladores, existem dois estilos principais que as pessoas usarão em um show de luzes. O primeiro é um controlador centralizado e muito poderoso, com várias saídas. O segundo é um grande número de pequenos controladores localizados mais próximos dos elementos. Ambos têm seus benefícios e, embora os controladores centralizados sejam atualmente o estilo mais popular, o estilo de controlador descentralizado menor está ganhando popularidade.

O controlador que tenho aqui é uma placa profissional. Advatek Lighting. Este dispositivo pode controlar a saída de 32 sequências de pixels individuais um pouco mais de 16.000 pixels no total. Graças aos poderosos conectores de energia, ele também pode fornecer centenas de Watts para manter os pixels brilhantes. Em vez de usar Wi-Fi, que pode ficar lotado se você tiver um grande número de dispositivos, este controlador tem uma conexão Ethernet dedicada. Se leva a sério a iluminação de férias, este é o tipo de controlador que deseja. Também é poderoso o suficiente para ser usado em exibições comerciais, como em um parque temático.

Começamos dando uma volta pela placa (foto acima), com os conectores de alimentação principais que alimentam as luzes à esquerda. Os pixels usam 5 V ou 12 V, portanto, uma fonte de alimentação de computador de alta tensão padrão ou fontes de alimentação projetadas especificamente para luzes LED podem ser usadas. Esta placa pode lidar com ambas as tensões simultaneamente. Superior e inferior, temos 16 plugues removíveis para inserir conectores de pixel.

Os tipos de pixel mais comuns, como o WS2811, usam três fios: alimentação, aterramento e dados. No entanto, alguns outros tipos de pixels também possuem um pino de relógio. No centro de tudo isso está um microprocessador que processa a conexão e o sinal necessários para fazer a interface com os pixels. Também há quatro CIs de driver que aumentam a saída de nível de sinal do processador para que seja adequado para conduzir pixels a uma longa distância do controlador. Por fim, temos o link externo à direita. Isso inclui Etherne, bem como saídas DMX legadas. Existem muitos outros controladores de empresas Falcão ve HolidayCoro no entanto, eles são todos semelhantes em forma.

Executando o Show

Depois de ter todos os componentes necessários e tudo montado, executar o show é bastante simples. No lado do controlador, basta dizer qual configuração de pixel está conectada a qual porta de saída. Você também pode ajustar coisas como brilho e ordem dos pixels. Cada controlador terá sua própria configuração por meio de uma interface web ou um programa especial.

A última coisa que você precisa é de um computador para armazenar as strings e os dados de áudio do array. Você pode usar um laptop, mas um dos computadores de demonstração mais comuns, devido ao seu custo e acessibilidade, é o Raspberry Pi. Falcon Pi Player Programas.

Todas as noites durante o show, ele carrega sequências previamente programadas, reproduz o som associado a ele e envia os dados de iluminação aos controladores na tela. Este computador deve ter conhecimento da configuração do controlador específico para enviar dados para o endereço correto. A saída de áudio geralmente é enviada para um transmissor de rádio FM portátil para que as pessoas em seus carros possam ouvir o show.

Para resumir, os efeitos de iluminação são primeiro criados no software, então este software é transferido para um arquivo de demonstração contendo dados de cor para cada pixel em cada momento do show. O arquivo show é reproduzido em um computador show que envia dados de luz para os controladores usando o protocolo E1.31. Os controladores recebem os pacotes endereçados a eles e entregam os dados WS2811 finais aos pixels.

Há muita tecnologia nos bastidores para criar essas telas e há muito o que melhorar. Os pixels estão se tornando mais acessíveis e fáceis de instalar. Os controladores estão ficando mais poderosos, mas também mais amigáveis.

Quer criar sua própria tela?

Definitivamente, é tarde demais para colocar um neste ano, mas existem muitos recursos disponíveis para ensinar tudo o que você precisa saber. Tem alguma incrível série do YouTube Ele pode lhe ensinar o básico para começar. Dependendo de quanto esforço você deseja colocar no display e quão bom você é com um ferro de solda, você pode fazer seus próprios itens de exibição ou comprá-los prontos para trabalhar.

Os monitores podem ser um pouco caros para começar, mas o preço está caindo de ano para ano. Por exemplo, uma fita ou fita de 50 pixels custará cerca de US $ 10 na China, e um bom controlador, cerca de US $ 200. Além disso, ferramentas básicas como tubo de PVC, tubo de metal, laços de zíper e fio de conexão não são muito caras.

eu estou morto tem feito shows de luzes por vários anosSe você quiser ver como fica o produto final, aqui está meu vídeo de 2018 no início do artigo. Boas festas a todos!