Динамическая подсветка тв. Возможные варианты реализации

Что такое Hyperion Ambilight
Технология фоновой подсветки для телевизоров, которая была изобретена и запатентована компанией Philips Electronics.

Представляет собой подсветку, которая, анализируя цветовую картинку кадра на экране телевизора, воспроизводит рассеянный свет по периметру телевизора. Благодаря этому поверхность стены за корпусом телевизора динамически освещается, тем самым дополняя ореолом интенсивность изображения на самом экране и визуально как бы увеличивая размер изображения.

1. Основное железо

Поскольку технология запатентованная, еще много лет мы ее не видим в телевизорах, отличных от марки Philips. К слову, я обладал таким телевизором, с трехсторонней подсветкой, но он был настолько медленным, что я продал его через 6 дней после покупки. Ну что ж, придется сделать самим... Для этого нам понадобятся:

• Raspberry Pi 3 ссылка (42$) - просто возьмите самую последнюю версию малинки, если планируется использовать как медиа-сервер, то советую взять что-то помощнее, например Asus Tinker Board . Если завалялась Raspberry Pi 2, то и на ней все будет хорошо работать, без каких-либо задержек.
• Светодиодная лента APA102 ссылка (8$/метр) - тут только два варианта, либо брать оригинал АPA102, либо ее аналог SK9822, который дешевле, но работает точно так же. Я использую аналог. Советую взять Black IP67 30/метр. IP67 идет в силиконовой защите, которая не желтеет от времени, защищает от пыли и помех. По-поводу количества диодов, 30 на метр вполне достаточно, и блок питания можно будет найти в "ноутбучном" исполнении. Берите на все 4 стороны ТВ, даже если он стоит на подставке. На телевизор 48 дюймов уходит ровно 3 метра ленты. Рекомендую взять сразу всю необходимую ленту у одного продавца и в одном заказе, так как разные партии ленты могут иметь разные оттенки, это будет резать глаз. Никогда не верьте, что систему можно построить на основе ws28*, просто взгляните на характеристики:

У меня был крайне печальный опыт с лентой ws2801: во-первых, она откровенно тормозит, не хватает ей частоты обновления, во-вторых, белый не белый, нужно подстраивать, в-третьих, постоянно произвольное мигание диодов, в-четвертых, банально отваливаются чипы с этой ленты, в-пятых, надо паять.

• Блок питания 5V 8A ссылка (11$) - выбор блока зависит от конфигурации ленты, я просто приведу свой пример расчета: лента 30 диодов/метр потребляет 9Вт на 1 метр (в случаях когда включен белый, в реальности значительно меньше), считаем по максимуму: 9Вт * 3 (количество метров) + 20% резерва = 32.4Вт, блок питания выдает 5*8 = 40Вт вполне подойдет, и от него же можно будет запитать все остальные устройства.
• Коннекторы - п аять не будем, зачем усложнять, возьмем и закажем некоторые коннекторы:

2. Сборка железа

Собираем по следующей схеме. Важно запитать начало и конец ленты, чтобы свечение было равномерным. Обязательно соединить питание ленты с малиной общей землей. Чтобы избежать возможных помех сигнала, можно использовать ферритовые фильтры, но я делал без них, проблем не обнаружено.

Примеряем, обрезаем, соединяем уголками, клеим.

Светодиодная лента поставляется со стандартной липкой основой - на ней лента не держится, отвалится быстро. Я покупал, в строительном гипермаркете, вспененную клейкую ленту для крепления зеркал. Обязательно обезжирить поверхность ТВ. Корпус ТВ может быть скругленным, появляется возможность наклеить ленту под углом, чтобы диоды светили больше по сторонам, но я этого делать не советую. Стоит наклеить ленту строго перпендикулярно стене. Идеальное расстояние от стены 15см-20см. В моем случае, получилось 24см, из-за формы подставки ТВ.

Малинку можно так же наклеить на заднюю часть ТВ. Я приклеил на липучку от одежды, чтобы была возможность снимать.

Я читал, что такой scart переходник работает не на всех ТВ, но советую попробовать, это дешево. Переходник надо установить в режим OUT.

Подсветка работает от USB разъёма телевизора, включается/выключается вместе с телевизором и яркость можно регулировать.

Для изготовления понадобятся:
- Светодиодная лента белого свечения 12-24 вольта (цветовой тон по вкусу);
- Повышающий напряжение модуль MT3608 (стоит 29р в Китае);
- USB "вилка";
- немного проводов;
- паяльные принадлежности;
- Вольтметр;
- Амперметр;
- всякая мелочёвка.

Процесс изготовления

Для начала измеряем размер телевизора и "прикидываем" как можно разместить ленту, отрезаем необходимое количество.

Получившиеся 4 куска ленты спаиваем гибкими проводами. Обязательно соблюдаем полярность.

Подключаться подсветка будет от USB разъёма телевизора, но там только 5V и этого нам недостаточно. Для работы LED ленты обычно нужно 12 или 24V. Поэтому используем повышающий напряжение модуль MT3608, он повысит напряжение с 5 до 12V. К входу модуля (VIn) припаиваем провода от USB "вилки".

Припеваем ленту к выходу модуля.

В принципе уже должно работать =)
Для возможности регулирования яркости, к переменному резистору регулирующему напряжение я приклеил "вертлюжок" с кусочком спички ("бомж вариант"), благодаря этому резистор можно провернуть вперёд назад только на пол оборота. Крайние положения будут соответствовать минимальной и максимальной яркости, вы подбираете их сами. (жёлтая штука на плате это танталовый конденсатор он уменьшает пульсации напряжения на выходе и он ненужен, пульсации итак минимальны).

После того как всё собрано нужно обязательно проверить потребляемый схемой ток при максимальной яркости, для этого можно использовать USB вольтамперметр или как в моём случае лабораторный блок питания. Напряжение на ленте не должно быть выше номинального.

Ток не должен превышать максимально допустимый для разъёма.

После всех проверок расклеиваем ленту и приклеиваем модуль на липкую ленту.

Всё готово! наслаждаемся

В заключение

Необязательно делать именно так как у меня и я не изобрёл колесо.

Можно сделать всё аккуратнее и красивее

Подсветка не перегревается и не моргает частота преобразования около 1.2 MHz

За сломанный телевизор и производственные травмы я не отвечаю, будьте предусмотрительны и осторожны.

Можно купить LED ленту на 5V и отказаться от повышающего напряжение модуля.

Можно использовать RGB ленту + модуль дистанционного управления, если вам хочется чтобы был пульт и спецэффекты, но это быстро надоест.

Если мощности USB разъёма не хватает, то нужно подключить вместо ленты 5 вольтовое реле и уже через него включать/выключать вместе с телевизором не только подсветку, но и любую другую технику, включенную в розетку, например акустику.

Ниже представлен проект изготовления подсветки Ambilight для телевизора или монитора. В предыдущей статье "Динамическая подсветка ТВ " использовался простой подход с использованием четырех RGB светодиодных лент, что позволяло отображать на каждой стороне ТВ только один цвет.
В данном статье мы усовершенствуем нашу подсветку, использовав для этого RGB LED пиксели, которые позволяют управлять каждым RGB-светодиодом. Подробнее читайте здесь: .

Итак, что нам понадобится:
- лента цифровых на основе нового контроллера WS2801. Одной такой ленты (25 светодиодов) вполне хватит на обычный среднестатический монитор. Расстояние между RGB-модулями около 10 см. Для большого телевизора могут понадобиться 2 такие ленты
- стабилизированный источник питания 5В для питания RGB LED. Максимальный ток БП нужно подбирать исходя из энергопотребления RGB LED модулей. Если будет использоваться одна лента (25 RGB LED), то ток БП нужен 1.5А, если 2 ленты, то соответственно 3А.
- контроллер Arduino, разъемы и др. мелочи.

Для облегчения подключения к Arduino и БП с лентой были произведены небольшие доработки. Для линии data и clock ленты, были припаяны соединительные коннекторы, чтобы их можно было надежно вставить в разъемы Arduino. Для подключения блока питания припаяли разъем. От разъема, к Arduino припаяли общую "землю". На фото ниже я думаю все вполне понятно:

В Arduino 13-ый пин использовался для clock, а 11-ый пин для data. Плюс, не забудьте "землю".

Теперь, надо определиться как будет все это крепиться на задней стенке телевизора или монитора. Здесь вариантов много, и можно тупо прикрепить светодиоды скотчем сзади монитора, а можно вырезать красивый шаблон или оргстекла. Наш шаблон бы сделан из тонкого пластика, со всеми необходимыми вырезами под монитор и крепления:

Затем, необходимо равномерно расположить 25 LED RGB светодиодов. У меня вышло расстояние между светодиодами около 50мм.

Когда будете изготавливать шаблон, не закрывайте вентиляционные отверстия на мониторе, если таковые имеются.

После того, как все RGB LED пиксели закреплены, осталось прикрепить контроллер Arduino. Для этих целей лучше всего подойдет двухсторонний скотч. Подсоединяем USB кабель к Arduino и источник питания 5В к RGB LED ленте.

Программное обеспечение

Все необходимое ПО вы можете скачать с GitHub . В папке Arduino->LEDstream находится скетч для Arduino. Скомпилируйте его и загрузите в контроллер.

Для компьютера используется ПО под Processing IDE, который необходимо скачать и установить отдельно (не путать с Arduino Processing!). Если в вашей конфигурации не 25 RGB LED, то в скетч необходимо будет внести изменения. Также, необходимо выбрать COM-порт, к которому подключен контроллер Arduino, чтобы передавать данные (см. скриншот ниже).

Программа работает следующим образом: после запуска, программа работает в фоновом режиме и постоянно делает скриншоты экрана и анализирует цвета отдельных точек по периметру. Потом вычисляет среднее цвета для точек и передает данные в контроллер Arduino. И не важно, что запущенно на компьютере - медиаплеер, браузер с роликом с youtube или еще что-то.

Код программы рассматривать не будем, т.к. он хорошо комментирован. Кстати в папке Colorswirl находится небольшой пример демо-скетча, который выводит на RGB светодиоды радугу.
Некоторое старое железо, может не справиться с нагрузкой (к примеру первые Atom"ы на нетбуках), т.к. постоянно делаются скриншоты. В этом случае может помочь уменьшение разрешения, к примеру 800х600.

Компания Philips в 2007 году запатентовала невероятно простую, но, без преувеличения, потрясающую технологию фоновой подсветки ТВ . С такой адаптивной подсветкой меньше устают глаза при просмотре в темноте, увеличивается эффект присутствия, расширяется область отображения и пр. Ambilight применима не только к видео и фото контенту, но и играм. Ambilight превратилась в визитную карточку телевизоров Philips. С тех пор компания Philips пристально бдит, чтобы никто из крупных производителей и думать не смел посягать на святое, создавая что-то подобное. Наверное, лицензировать эту технологию можно, но условия какие-то запредельные, и другие игроки рынка не особо горят желанием это делать. Небольшие компании тоже пытались (и сейчас есть компании, которые это делают) внедрять аналогичную технологию в виде отдельных комплектов, но кара от Philips была неизбежна. Так что в лучшем случае, если компания не продлит каким-то образом патент или его производную, другие производители лишь в 2027 году смогут выпускать что-то похожее.

Но нас, обычных потребителей, такая кара не касается. Мы вольны для себя делать то, что считаем нужным. Сегодня я расскажу в деталях, как самостоятельно сделать адаптивную фоновую подсветку для ТВ или монитора по типу Philips Ambilight (далее просто Ambilight). Для некоторых статья ничего нового в себе содержать не будет, т.к. таких проектов десятки, а статей написано сотни на разных языках, и людей, которые себе уже сделали подобное, тысячи. Но для многих это всё может оказаться очень интересным. Никаких особых навыков вам не потребуется. Только базовые знания физики за 8 класс средней школы. Ну, и совсем чуть-чуть пайки проводов.

Чтобы вы лучше понимали, о чём я говорю, приведу свой пример того, что получилось. Реальные затраты на ТВ 42" - около 1000 рублей и 2 часа работы.

Видео не передаёт всех ощущений и эффекта целиком, но дети в первый раз сидели с открытыми ртами.

Возможные варианты реализации

Самый дешёвый, простой и эффективный вариант - источником сигнала выступает ПК с Windows, Mac OS X или Linux. Сейчас очень распространены Windows-боксы на процессорах Atom, которые стоят от 70$. Все они идеально подходят для реализации Ambilight. Я уже несколько лет использую разные Windows-боксы (в тумбе под ТВ) в роли медиаплеера, написал небольшую кучку обзоров и считаю их самыми лучшими ТВ-приставками для медиаконтента. Аппаратная реализация этого варианта едина для всех перечисленных операционных систем. Именно об этом варианте я расскажу в статье . Программная часть будет относиться к Windows системе, в роли универсальной управляющей программы будет выступать AmbiBox. С Mac OS X и Linux можно использовать .

Второй вариант - источником сигнала выступает медиаприставка на базе Android, коих тоже огромное количество. Этот вариант самый проблемный. Во-первых, подсветка будет работать только в медиакомбайне Kodi (и в ответвлениях этого проекта). Во-вторых, в подавляющем большинстве случаев всё работает только с отключённым аппаратным декодированием видео, что для большинства боксов неприемлемо. Аппаратная реализация проекта тоже накладывает определённые требования. Я его затрагивать не буду, но если что-то интересует конкретное, то постараюсь ответить в комментариях.

Третий вариант - независимое от источника сигнала решение. Это самое затратное, но абсолютно универсальное решение, т.к. сигнал снимается прямо с HDMI кабеля. Для него вам понадобится достаточно мощный микрокомпьютер (типа Raspberry Pi), HDMI сплиттер (разветвитель), конвертер HDMI-RCA AV, USB 2.0 устройство захвата аналогового видео. Только с таким вариантом вы сможете гарантированно задействовать Ambilight с любой ТВ-приставкой/ресивером, Android-боксами, Apple TV, игровыми приставками (например, Xbox One, PlayStation 4) и пр. устройствами, которые имеют выход HDMI. Для варианта с поддержкой 1080p60 стоимость компонентов(без светодиодной ленты) будет около 70$, с поддержкой 2160p60 - около 100$. Это вариант очень интересный, но по нему нужно писать отдельную статью.

Аппаратная часть

Сначала небольшое количество объяснений.

WS2811 - это трёхканальный канальный контроллер/драйвер (микросхема) для RGB светодиодов с управлением по одному проводу (адресация к произвольному светодиоду). WS2812B - это RGB светодиод в корпусе SMD 5050, в который уже встроен контроллер WS2811.

Подходящие для проекта светодиодные ленты для простоты так и называют - WS2811 или WS2812B.

WS2812B лента - это лента, на которой последовательно размещены светодиоды WS2812B. Лента работает с напряжением 5 В. Существуют ленты с разной плотностью светодиодов. Обычно это: 144, 90, 74, 60, 30 на один метр. Бывают разные степени защиты. Чаще всего это: IP20-30 (защита от попадания твёрдых частиц), IP65 (защиты от пыли и водяных струй), IP67 (защита от пыли и защита при частичном или кратковременном погружении в воду на глубину до 1 м). Подложка чёрного и белого цвета.

Вот пример такой ленты:

WS2811 лента - это лента, на которой последовательно размещены WS2811 контроллер и какой-то RGB светодиод. Есть варианты, рассчитанные на напряжением 5 В и 12 В. Плотность и защита аналогичны предыдущему варианту.

Вот пример такой ленты:

Ещё встречаются WS2811 «ленты» с большими и мощными светодиодами, как на фотографии ниже. Они тоже подходят для реализации Ambilight для какой-нибудь огромной панели.

Какую ленту выбрать, WS2812B и WS2811?

Важный фактор - питание ленты, о чём я расскажу чуть позже.

Если у вас дома окажется подходящий по мощности блок питания (часто дома от старой или испорченной техники остаются блоки питания), то выбирайте ленту, исходя из напряжения блока питания, т.е. 5 В - WS2812B, 12 В - WS2811. В этом случае вы просто сэкономите деньги.

От себя могу дать рекомендацию. Если общее количество светодиодов в системе будет не более 120, то WS2812B. Если более 120, то WS2811 с рабочим напряжением 12 В. Почему именно так, вы поймёте, когда речь зайдёт о подключение ленты к блоку питания.

Какое уровень защиты ленты выбрать?

Для большинства подойдёт IP65, т.к. с одной стороны она покрыта «силиконом» (эпоксидной смолой), а с другой есть самоклеющаяся поверхность 3M. Эту ленту удобно монтировать на ТВ или монитор и удобно протирать от пыли.

Какую плотность светодиодов выбрать?

Для проекта подойдут ленты с плотностью от 30 до 60 светодиодов на метр (конечно, можно и 144, никто не запрещает). Чем выше плотность, тем больше будет разрешение Ambilight (количество зон) и больше максимальная общая яркость. Но стоит учитывать, чем больше светодиодов в проекте, тем сложнее будет устроена схема питания ленты, и понадобится более мощный блок питания. Максимальное количество светодиодов в проекте - 300.

Покупка ленты

Если ваш ТВ или монитор висит на стене, и все 4 стороны имеют рядом много свободного пространства, то ленту лучше всего разместить сзади по периметру на все 4 стороны для максимального эффекта. Если ваш ТВ или монитор установлен на подставку, или снизу мало свободного пространства, то ленту надо размещать сзади на 3-х сторонах (т.е. низ без ленты).

Для себя я выбрал белую ленту WS2812B IP65 с 30 светодиодами на метр. Подходящий блок питания на 5 В у меня уже был. Решал, 60 или 30 светодиодов на метр, но выбрал последнее после пересмотра видео с готовыми примерами реализации - яркость и разрешение меня устроили, да и питание легче организовать, меньше проводов. На Алиэкспресс огромное количество лотов лент WS2812B. Я заказывал 5 метров за 16$. Для моего ТВ (42", 3 стороны) нужно было только 2 метра, т.е. можно было купить за 10$, оставшиеся три метра для друга. Цены часто меняются у продавцов, предложений много, так что просто выберите на Алиэкспресс дешёвый лот с высоким рейтингом (ключевые слова для поиска - WS2812B IP65 иди WS2811 12V IP65).

Покупка блока питания для ленты

Блок питания подбирается по мощности и напряжению. Для WS2812B - напряжение 5 В. Для WS2811 - 5 или 12 В. Максимальная потребляемая мощность одного WS2812B светодиода 0,3 Вт. Для WS2811 в большинстве случаев аналогично. Т.е. мощность блока питания должна быть не ниже N * 0,3 Вт, где N - количество светодиодов в проекте.

Например, у вас ТВ 42", вы остановились на ленте WS2812B с 30 светодиодами на метр, вам нужно 3 метра ленты все 4 стороны. Вас понадобится блок питания с напряжением 5 В и максимальной мощностью от 0,3 * 30 * 3 = 27 Вт, т.е. 5 В / 6 А. В моей реализации используются только 3 стороны, всего 60 светодиодов (если быть точным, то 57) - мощность от 18 Вт, т.е. 5 В / 4 А.

У меня давно уже лежит без дела многопортовая USB-зарядка ORICO CSA-5U (8 А), оставшаяся после старого обзора. Питание портов у неё запараллельно (это критически важно), мне это ЗУ идеально подходит в роли БП, т.к. подключать ленту я буду через 2 параллельных соединения (объяснения будут чуть позже в статье).

Если бы этого ЗУ у меня не было, то я бы выбрал (есть информация, что именно в этот БП ставят внутренности на 2,5 А, так что надо детальней изучить этот вопрос у продавца, или посмотреть другие модели).

Покупка микрокомпьютера

Управлять Ambilight будет микрокомпьютер Arduino. Arduino Nano на Алиэкспресс стоит около за штуку.

Затраты на мой вариант (для ТВ 42"):

10$ - 2 метра WS2812B IP65 (30 светодиодов на метр)
4$ - блок питания 5 В / 4 А (денег на БП не тратил, привожу стоимость для ясности)
2,5$ - Arduino Nano
-----------
16,5$ или 1000 рублей

Реализация аппаратной части

Самое главное - это правильно организовать питание ленты. Лента длинная, напряжение просаживается при большом токе, особенно при 5 В. Большинство проблем, которые возникают у тех, кто делает себе Ambilight, связаны именно с питанием. Я пользуюсь правилом - нужно делать отдельную подводку питания на каждые 10 Вт потребляемой максимальной мощности при 5 В и 25 Вт потребляемой мощности при 12 В. Длина подводки питания (от блока питания до самой ленты) должна быть минимальной (без запаса), особенно при 5 В.

Общая схема подключения выглядит следующим образом (на схеме отображено подключение питания для моего варианта):

К ленте с обоих концов подведено питание - два параллельных подключения. Для примера, если бы я делал подсветку на все 4 стороны, а лента была по 60 светодиодов на метр (т.е. максимальная мощность 54 Вт), то я бы сделал такой подвод питания:

Провода подводки нужно использовать соответствующие, чем меньше калибр (AWG), тем лучше, чтобы их с запасом хватало для расчётной силы тока.

К Arduino от ленты идут два контакта. GND, который нужно подключить к соответствующему пину на Arduino. И DATA, который нужно подключить к шестому цифровому пину через резистор 300-550 Ом (лучше 470 Ом). Если резистора у вас нет, то в большинстве случаев всё будет прекрасно работать и без него, но лучше, чтобы он был. Резистор можно купить за пару копеек в любом радиомагазине. Сам микрокомпьютер Arduino можете разместить в любом удобном корпусе, многие используют для этого яйцо Киндер-сюрприза. Arduino нужно размещать как можно ближе к ленте, чтобы подводка DATA имела минимальную длину.

Припаивать провода к ленте просто. Главное правило - время контакта с паяльником должно быть минимальным, «возюкать» паяльником нельзя.

В моём случае получилось вот так:

Два чёрных качественных USB кабеля пошли на питание, а белый для подключение к компьютеру. Белые термоусадочные трубки у меня закончились, я использовал красные. Не так «красиво», но меня устраивает (всё равно это спрятано за ТВ).

Важный вопрос - как изгибать ленту под прямым углом? Если у вас лента на 60 светодиодов, то ленту нужно разрезать и соединять короткими проводами (разместив всё это в термоусадочной трубке). Можете купить специальные угловые коннекторы на три контакта для светодиодных лент (на снимке 4 контакта, просто для примера):

Если у вас лента на 30 светодиодов, то расстояние между светодиодами большое, вы легко можете сделать угол без резки. Удаляете кусочек «силиконового» покрытия, изолируйте (можно даже «скотчем») контактную площадку и сгибаете по схеме:

Я отрезал кусок ленты, чтобы практиковаться. Главное, не нужно переусердствовать - слегка согнули один раз и всё. Тюда-сюда перегибать не нужно, сильно сдавливать линию изгиба не нужно.

Вот вид сзади ТВ, все провода через отверстие уходят внутрь тумбы:

Программная часть

Подключаем микрокомпьютер Arduino по USB. Драйвер (последовательного интерфейса CH340) установится автоматически. Если этого не произошло, то в папке Arduino IDE есть папка Drivers со всем необходимым.

Запускаем Arduino IDE и открываем файл Adalight.ino.

Изменяем количество светодиодов в коде. У меня 57.

Инструменты > Плата > Arduino nano
Инструменты > Порт > Выбираете COM-порт (там будет нужный вариант)

Нажимаем кнопку «Загрузить»:

Программа проинформирует, когда загрузка будет завершена (это буквально пара секунд).

Готово. Нужно отключить Arduino от USB и подключить заново. Лента загорится последовательно красным, зелёным и синим цветом - Arduino активировался и готов к работе.

Загрузите и установите программу . В программе нажмите «Больше настроек» и укажите устройство - Adalight, COM-порт и количество светодиодов. Выберите количество кадров для захвата (до 60).

Далее, нажмите «Показать зоны захвата» > «Мастер настройки зон». Выберите конфигурацию вашей ленты.

Нажмите «Применить» и «Сохранить настройки». На этом базовые настройки заканчиваются. Потом вы сможете поэкспериментировать с размерами зон захвата, сделать цветокоррекцию ленты и пр. В программе много разных настроек.

Чтобы активировать профиль, достаточно два раза мышкой нажать на соответствующую иконку (профилей AmbiBox) в области уведомлений Windows. Лента сразу загорится. Отключается тоже двойным нажатием.

Вот в принципе и всё. Результат вы видели в начале статьи. Ничего сложного, дёшево и здорово. Уверен, что у вас получится лучше, так что делитесь своими поделками в комментариях.